JP2004297011A - 有機トランジスタの製造方法、及び有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット印刷により材料を塗布する有機トランジスタの製造方法において、パターン形成の精度を向上し、特性ばらつきの小さい有機トランジスタを形成できる製造方法、及び、発光ばらつきの小さい有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、塗布対象面の所定位置に電荷を付与するとともに前記電荷と反対極性の電荷を塗布材料に付与してクーロン力により前記電荷を付与した材料を前記所定位置に導く方法、塗布対象面の所定位置に凹部を形成して塗布材料を塗布して前記凹部に堆積する方法、または、材料塗布後に溶媒を蒸発させてパターンを形成した後に当該パターンにレーザを照射して成形する方法を適宜組み合わせて有機トランジスタを作製する。
このようにすれば、各駆動用有機トランジスタの駆動電流のばらつきを小さくできるため、発光強度ばらつきの小さいアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置を作製することができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット印刷を用いた有機トランジスタの製造方法、及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機発光素子、有機トランジスタ等の有機半導体デバイスを用いたフラットパネルディスプレイ等の表示装置が開発されている。
フラットパネルディスプレイをアクティブマトリクス回路で駆動する場合、画素ごとに発光制御を行う駆動回路を設ける必要がある。この駆動回路には、従来、ポリシリコンＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が用いられていた。しかし、製造過程での処理温度が３５０度を越えるため、使用可能な基板材質が制限されるという問題があった。
【０００３】
これに対し、有機トランジスタ（有機ＴＦＴ）は、製造過程での処理温度が低いため、プラスチック等の高温に弱い基板上にも形成することができる。このため、駆動回路に有機トランジスタを用いた薄く軽量でフレキシブルなディスプレイの開発が試みられている。
【０００４】
一般的な有機トランジスタの構造を図１０に示す。この例では、基板１００上に下層から順に、ソース電極９３・ドレイン電極９２、有機半導体層９４、ゲート絶縁層９５、ゲート電極９１が積層されている。各層を構成する材料としては、電極には金属又は導電性有機材料が用いられ、ゲート絶縁層９５には有機又は無機材料が用いられている。
【０００５】
このような有機トランジスタの製造プロセスでは、有機材料が水分や熱により特性が劣化する性質をもつため、有機材料を成膜した後にフォトリソグラフィやエッチング等の工程を経ることは好ましくない。このため、有機材料成膜後は、シャドーマスクを介した蒸着法によりパターンの形成が行われている。
【０００６】
しかし、上記のような蒸着は真空中で行う必要がある上、成膜する層が変わるたびに蒸着源とシャドーマスクの変更を行わなければならない。
この対策として、各層の構成材料を溶媒に溶解した液状の有機材料とし、インクジェット印刷やスクリーン印刷等の印刷プロセスを適用してパターンを形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような、印刷プロセスを用いたパターン形成は、大気圧中で実施することができ簡便である。
【０００７】
特に、インクジェット印刷はパターンを直接描画することが可能であるため、マスクも不要であり、製造プロセスの大幅な簡略化を図ることが可能となる。また、パターン形成位置にのみに材料を塗布するため、材料を無駄にすることがなく、材料費の低減をも図ることが可能である。
【０００８】
【特許文献１】
特表２００２−５０２０９８公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなインクジェット印刷は、液状材料の吐出量の少量化が困難であることから、微細なパターンを精度良く形成することができない。この結果、数ミクロン角のパターンであるゲート電極を精度良く形成することができず、作製された有機トランジスタの特性がばらつくという問題があった。
【００１０】
また、インクジェット印刷は、液状材料の吐出量のばらつきや塗布位置の表面状態（凹凸やぬれ性）により、塗布した材料の膜厚が変動するため、膜厚のコントロールや薄膜化が困難である。ところが、ＴＦＴではゲート絶縁層の膜厚により素子の特性が大きく変化するため、上記インクジェット印刷を用いて素子を形成することに問題があった。
【００１１】
さらに、インクジェット印刷で塗布されたパターンは、その上面及び端面が曲面である点も問題となる。例えば、インクジェット印刷により、ソース電極とドレイン電極を形成した場合、対向するソース電極とドレイン電極の端面が曲面であるため、同一素子内であっても電極の中央と端部では、電極間隔が異なってしまう。ソース・ドレイン電極間に半導体層をインクジェット印刷で形成すると、形成されるトランジスタのチャネルにおいてもチャネル厚及びチャネル長が同一素子内で位置によって異なる状態となる。このようなチャネル厚及びチャネル長が一定でないトランジスタを複数形成した場合、その特性のばらつきを抑えることは非常に困難である。
【００１２】
本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、インクジェット印刷を用いた簡易なプロセスで均質な有機トランジスタ、及び有機ＥＬ表示装置を安価に作製できる製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機トランジスタの材料を溶媒に溶解させて液状材料とし、この液状材料を塗布することで有機トランジスタを形成する製造方法を前提としている。
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、本発明は、上記有機トランジスタの製造方法において、塗布対象面の所定位置に電荷を付与するとともに、上記電荷と反対極性の電荷を塗布材料に付与し、この材料をインクジェット印刷で塗布したときに、クーロン力により前記電荷を付与した材料を前記所定位置に導くようにしている。このような電荷の付与は、ピコ秒レーザ、あるいはフェムト秒レーザ等の短パルスレーザを対象位置に照射することで行う。
【００１５】
このようにすれば、インクジェット印刷により塗布した材料が、設計位置（上記所定位置）と異なる位置に塗布された場合でも、クーロン力の働きにより塗布材料を設計位置に自己整合的に付着させることができる。また、塗布後に液状材料が基板表面に沿って広がることを抑止することもできる。
【００１６】
また、本発明は、液状の材料を塗布することによってパターンの形成を行う有機トランジスタの製造方法において、塗布対象面の所定位置に凹部を形成し、塗布材料をインクジェット印刷により塗布して前記凹部に堆積するようにしている。例えば、ピコ秒レーザ、あるいはフェムト秒レーザ等の短パルスレーザを照射して上記凹部を形成する。
【００１７】
この場合、塗布後に液状材料が基板表面に沿って広がることを抑止することができる。また、同一の凹部に複数の層（例えば、有機半導体層とゲート絶縁層等）を堆積すれば位置合わせも不要となる。
【００１８】
また、本発明は、液状の材料を塗布することによってパターンの形成を行う有機トランジスタの製造方法において、インクジェット印刷によりパターンを形成した後に、このパターンにレーザを照射して成形するようにしている。
【００１９】
これにより、インクジェット印刷のみでは困難であった微細なパターンの形成、表面の平坦化、膜厚の均一化を図ることが可能となる。特に、１つの電極パターンを分離して所定の電極間隔をもつソース及びドレイン電極とする成形、電極パターンを所定サイズとする成形、被加工層の厚さを所定厚さとする成形に適用することで、作製される有機トランジスタの特性ばらつきを低減することができる。なお、上記成形は、スピンコート等により基板全面に塗布した材料に対して適用しても良い。
【００２０】
また、上述の電荷の付与をともなう材料の塗布、または凹部形成をともなう材料の塗布と、上述のレーザによる成形とを組み合わせて適用することでより効率的に微細なパターン形成を行うことが可能となる。そして、有機トランジスタの各層を形成するときに、以上の方法を適宜組み合わせることで、特性ばらつきの小さい有機トランジスタを作製することができる。
【００２１】
ところで、上述の製造方法は、有機トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の製造方法にも適用できる。すなわち、スイッチング用有機トランジスタと駆動用有機トランジスタからなる駆動回路を、上述の製造方法を適宜組み合わせてアレイ状に作製する。そして、各駆動用有機トランジスタに接続するように各画素の有機ＥＬ下層電極を形成し、この有機ＥＬ下層電極上に、有機発光層及び有機ＥＬ上層電極を形成すればアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置が作製できる。なお、各画素を動作させるために必要な電源供給線、及びアドレス指示回路に接続するデータ線と走査線は、有機トランジスタのソース・ドレイン電極、及びゲート電極形成時に適宜形成すれば良い。
【００２２】
このようにすれば、各駆動用有機トランジスタの駆動電流のばらつきを小さくできるため、発光強度ばらつきの小さいアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置を作製することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって詳細に説明する。
【００２４】
各実施の形態に例示する有機トランジスタ（有機ＴＦＴ）を有する有機ＥＬ表示装置の概略上面図を図１に示す。図１は、基板上でアレイ状に配置された画素の１つであり、有機ＴＦＴ部のみを示している。この有機ＴＦＴ部の上には有機ＥＬ素子が形成されており、有機ＥＬ素子と有機ＴＦＴ部とは、有機ＥＬ素子接続口３を介して接続されている。
【００２５】
図１の例では、各画素は、スイッチング用ＴＦＴ１と駆動用ＴＦＴ２からなる駆動回路を備えている。このスイッチング用ＴＦＴ１の各電極は、ゲート電極１１が走査線５に、ドレイン電極１２がデータ線４に、ソース電極１３が駆動用ＴＦＴ２のゲート電極２１に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ２の各電極は、ドレイン電極２２が電源供給線６に、ソース電極２３が有機ＥＬ下層電極に接続されている（ＴＦＴのキャリアの種類により、上記のソース電極とドレイン電極の呼称が入れ替わることになるが、以下ではこの呼称により説明を行う。）。
【００２６】
上記構造は、データ線４及び走査線５上の信号に応じて、スイッチング用ＴＦＴ１をＯＮ／ＯＦＦし、駆動用ＴＦＴ２のＯＮ／ＯＦＦ制御（有機ＥＬ素子の発光制御）を行うものである。以下の実施の形態では、電源供給線６には正の電位が印加されているものとする。
【００２７】
なお、以下の実施の形態では、各層において、液状材料の塗布が完了した時に、溶媒を蒸発させて固体化する乾燥処理を行っているものとする。
【００２８】
また、以下の実施の形態では、レーザとして、ピコ秒レーザ、フェムト秒レーザ等の短パルスレーザを使用しているものとする。
【００２９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図２及び図３に基づき説明する。図２は第１の実施の形態の有機ＴＦＴ部の製造工程を示す説明図であり、図３は第１の実施の形態の有機ＥＬ素子部の製造工程を示す説明図である。また、図２及び図３は、各工程の上面図と図１のＡＡ’における断面図を示している。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、まず、ＰＥＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等からなる樹脂製フレキシブル基板、あるいはガラス等からなる基板１００上に電極１０、２０、データ線４、及び電源供給線６をインクジェット印刷により塗布する。この電極には、例えば溶媒に拡散させたアルミニウムや金等の金属やポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ：ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）等の有機導電体を使用することができる。
【００３１】
インクジェット印刷は、液状の材料を吐出し印刷対象面に塗布できるものであればよく、インクの吐出方式は問わない。
【００３２】
本実施の形態では、さらに、基板上の塗布対象位置と塗布材料にそれぞれ極性の異なる電荷を付与している。すなわち、塗布対象面の材料を塗布したい位置（設計位置）にレーザ等を照射して正負いずれか一方の電荷を付与するとともに、レーザ等の照射、あるいは帯電用電極間を通過させること等により液状材料に上記正負いずれか他方の電荷を付与する。図４（Ａ）には、レーザ１０２により基板１００上に正の電荷１０５を付与し、インクジェットノズル１０１が吐出した直後（未だ基板上に到達しない間）の液状材料１０４にレーザ１０３を照射して負の電荷１０６を付加する場合を示している。
【００３３】
このようにすれば、インクジェット印刷により塗布した材料が、設計位置と異なる位置に塗布された場合でも、クーロン力の働きにより塗布材料を設計位置に付着させることができる（図４（Ｂ））。また、塗布した液状材料が基板表面に沿って広がることも抑止できる。
【００３４】
上記のようにして形成した電極１０、２０のトランジスタ位置にレーザを照射して電極１０を分離し、ソース電極１３、２３、及びドレイン電極１２、２２を得る（図２（Ｂ））。
【００３５】
図５は、この工程でのソース・ドレイン電極の成形を示している。上記レーザの照射により、電極１０（２０）は、ソース電極１３（２３）とドレイン電極１２（２２）の電極間隔が所定間隔となるように分離される（図５（Ａ））。
【００３６】
このとき分離された両電極の側面（電極幅方向の端面）は、塗布した材料が基板の表面に沿って広がることにより凹凸をもっていることがある。このため、各電極の側面にレーザを照射して不要部を取り除き、電極幅を所定幅に調整する（図５（Ｂ））。
【００３７】
さらに、インクジェット印刷で塗布したために生じている各電極上面の曲面にレーザを照射して膜厚の均一化を行う（図５（Ｃ））。このような膜厚の均一化を、電極に限らず形成した各層に対して行うことで、最終的に形成されるＴＦＴのチャネル厚を同一素子内で同じにすることが可能となり、アレイ状に形成した各ＴＦＴ間の特性ばらつきを低減することができる（上面が曲面である場合、同一素子内でも電極の中央と端部ではチャネル厚が異なってしまう）。また、上面を平面とすることで、後に形成する有機半導体層３０と各電極との密着性も向上できる。なお、このような膜厚の均一化を行うには、照射したレーザの反射率（または屈折率）を観測し、曲面から平面への変化点を反射率（屈折率）の数値変化から検出すればよい。
【００３８】
上記のようにして形成したソース電極１３（２３）とドレイン電極１２（２２）とに渡って、有機半導体層３０をインクジェット印刷により塗布する（図２（Ｃ））。この有機半導体層３０としては、例えば、ポリフェニレンビニレン系やポリチオフェン系等の高分子有機材料を使用することができる。また、有機半導体層３０には、導電率を調整するためにドーパントをドープしてもよい。
【００３９】
次に、有機半導体層３０の上面にレーザを照射し膜厚の均一化を行った後、基板全面にゲート絶縁層４０を形成する（図２（Ｄ））。このように基板全面に材料を塗布する場合は、インクジェット印刷を用いる必要はなく、本実施の形態では、スピンコーティングによりゲート絶縁層４０を塗布している。このゲート絶縁層４０としては、例えば、ポリビニルフェノールやポリイミド等の有機材料を使用することができる。
【００４０】
続いて、ゲート絶縁層４０のゲート領域４１（ソース・ドレイン電極が対向している領域）にレーザを照射し、この部分のゲート絶縁層４０の膜厚の均一化を行う。また、この工程では、スイッチング用ＴＦＴ１のソース電極１３と駆動用ＴＦＴ２のゲート電極２１とを接続するためのコンタクトホール４２、及び駆動用ＴＦＴ２のソース電極２３と後の工程で形成する有機ＥＬ下層電極６０とを接続するためのコンタクトホール４３を開口する（図２（Ｅ））。このゲート絶縁層４０の開口は、コンタクトホール形成位置にレーザを照射しゲート絶縁層４０を除去することで形成している。
【００４１】
上記のように膜厚の均一化、及びコンタクトホールの開口を行った後に、ゲート絶縁層４０上にゲート電極１１、２１、及び走査線５をインクジェット印刷により塗布する（図２（Ｆ））。このゲート電極１１、１２としては、ＰＥＤＯＴといった有機導電性材料やアルミニウム等の材料を使用することができる。
【００４２】
そして、ゲート電極形成後に、ゲート電極１１、２１に対してレーザを照射し、ゲート電極１１、２１の電極幅、及び電極長を上記ソース電極とドレイン電極の電極幅及び電極間隔に対応した所定値に調整する。
【００４３】
以上の工程により作製された有機ＴＦＴは、インクジェット印刷後にレーザ照射による成形を行っているため、各電極のサイズ、及びソース・ドレイン電極の電極間隔が精度良く形成される上、有機半導体層３０、及びゲート絶縁層４０の膜厚のばらつきが少なくなるので、素子特性のばらつきが小さくなる。
【００４４】
また、本願発明では、有機半導体層３０とゲート絶縁層４０の界面をレーザの照射により平坦にできる。このため、絶縁層界面の有機半導体層の結晶性がよくなり（グレインサイズの増大、及び粒界、粒内欠陥の低減）、キャリア移動度を向上させることができる。したがって、オン抵抗、飽和ドレイン電流、動作可能周波数等の有機ＴＦＴの特性も向上させることができる。
【００４５】
続いて、上記のように作製した有機ＴＦＴアレイ上に、有機ＥＬ素子を形成していく。まず、スピンコーティングにより絶縁層５０を基板全面に形成する（図３（Ａ））。この絶縁層５０としては、ゲート絶縁層４０と同じく、例えば、ポリビニルフェノールやポリイミド等の有機材料を使用することができる。
【００４６】
そして、図３（Ｂ）に示すように、駆動用ＴＦＴ２のソース電極２３と次工程で形成する有機ＥＬ下層電極６０とを接続するためのコンタクトホール５１を開口する。この開口は、上記ゲート絶縁層４０の開口と同様に、レーザ照射により絶縁層５０を除去して形成すればよい。
【００４７】
続いて、上記絶縁層５０上に、ＩＴＯ等からなる有機ＥＬ下層電極６０を塗布する（図３（Ｃ））。この有機ＥＬ下層電極６０は、各画素が電気的に分離されたパターンとする必要がある。このようなパターンの形成は、スピンコートにより基板全面に塗布した後にレーザを照射して不要部を除去する、あるいは、インクジェット印刷で所定位置のみに塗布することで形成できる。
【００４８】
このように形成した有機ＥＬ下層電極６０上に、８−キノリノールアルミニウム錯体等からなる有機発光層６１を、基板全面に塗布により形成する（図３（Ｄ））。そして、有機ＥＬ上部電極６２が基板全面にアルミニウムを設けることで形成され、有機ＥＬ表示装置が完成される（図３（Ｅ））。
【００４９】
以上のようにして作製した有機ＥＬ表示装置は、駆動用ＴＦＴ２の特性ばらつきが小さいため、有機ＥＬ素子を駆動する駆動電流のばらつきが小さい。このため、各画素の発光強度のばらつきも小さくできる。
【００５０】
また、上記の製造工程は、全て大気圧中で実施することが可能であるため、非常に簡易なプロセスとなっている。
【００５１】
なお、本実施の形態では、駆動用ＴＦＴ２のソース電極２３と有機ＥＬ下層電極６０を接続するために、ゲート絶縁層４０形成時にコンタクトホール４３を、絶縁層５０形成時にコンタクトホール５１を開口したが、コンタクトホール４３の開口を省略し、コンタクトホール５１を開口するときに絶縁層５０とゲート絶縁層４０を一括して開口しても良い。
【００５２】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ゲート絶縁層４０を基板全面に形成していた。しかし、ゲート絶縁層４０は必要部位にだけ存在すればよく、基板全体に形成する必要はない。そこで、本発明の第２の実施の形態は、ゲート電極１１（２１）と有機半導体層３０の間、及び絶縁が必要な配線間にのみ絶縁層を形成している。他の工程は第１の実施の形態と同一であるため、ゲート絶縁層４０の形成工程、及びその前後の工程の概略図のみを図６に示す。なお、図６は、図２と同様に、各工程の上面図と図１におけるＡＡ’間の断面図を示している。
【００５３】
以下で、図６に基づいて、第２の実施の形態を説明する。
【００５４】
図６（Ａ）に示すように、第１の実施の形態と同一の工程を経て、有機半導体層３０を形成する。
【００５５】
そして、この有機半導体層３０上にゲート絶縁層４０をインクジェット印刷により塗布するとともに、データ線４及び電源供給線６と後の工程で形成する走査線５との交差部に配線間絶縁層４４をインクジェット印刷により塗布する（図６（Ｂ））。このとき、有機半導体層３０上に塗布するゲート絶縁層４０の塗布領域は、次工程で形成するゲート電極１１（２１）と有機半導体層３０とを短絡させないために、有機半導体層３０を完全に覆うように塗布する。このように形成したゲート絶縁層４０のゲート領域４１にレーザを照射し、ゲート絶縁層４０の膜厚を均一化する。
【００５６】
そして、ゲート電極１１、２１と走査線５をインクジェット印刷により塗布する（図６（Ｃ））。
【００５７】
以降の絶縁層５０の形成及び開口、有機ＥＬ下層電極６０の形成、有機発光層６１の形成、有機ＥＬ上層電極６２の形成は、第１の実施の形態と同じ工程を経て、有機ＥＬ表示装置を得ることができる。
【００５８】
第２の実施の形態では、スイッチング用有機ＴＦＴ１のソース電極１３は、ゲート絶縁層４０が存在しない。このため、第１の実施の形態で必要であったゲート絶縁層４０の開口工程（図２（Ｅ））を省略することができ、工程をより簡略化できる。また、ゲート絶縁層４０を必要最小限しか塗布しないため材料費を低減することができる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では有機半導体層３０を、また、第２の実施の形態では有機半導体層３０とゲート絶縁層４０をインクジェット印刷で直接描画して形成した。このように、インクジェット印刷で材料を直接描画した場合、塗布した液状の材料が基板表面に沿って広がることがある。このような材料の広がりは、凹凸やぬれ性等の表面状態に依存するため、基板上の塗布位置によりその程度が異なる。このため、塗布した材料の膜厚がばらつくことになる。
【００６０】
上記実施の形態では、この膜厚のばらつきをレーザの照射により低減したが、塗布時に膜厚のばらつきを小さくしておくことが好ましい。そこで、第３の実施の形態では、有機半導体層３０とゲート絶縁層４０を形成する工程を第１、第２の実施の形態から変更している。第３の実施の形態の製造工程を図７に示す。なお、図７は、図２と同様に、各工程の上面図と図１におけるＡＡ’間の断面図を示している。
【００６１】
以下で、図７に基づいて、第３の実施の形態を説明する。
【００６２】
まず、ソース・ドレイン電極を上記実施の形態と同一の工程により形成した後（図７（Ａ））、基板全面に第１絶縁層７０をスピンコートにより塗布する（図７（Ｂ））。この第１絶縁層７０の膜厚は、後に塗布する有機半導体層３０とゲート絶縁層４０の設計膜厚を合わせた膜厚よりも厚くしている。
【００６３】
次に、この第１絶縁層７０の有機半導体層３０の形成位置に開口部７１、７２を形成する。また、同一の工程において、スイッチング用ＴＦＴ１のソース電極１３と駆動用ＴＦＴ２のゲート電極２１を接続するためのコンタクトホール７３の開口も行う（図７（Ｃ））。これらの開口部の形成には、上記実施の形態と同様にレーザを用いればよい。
【００６４】
上記のようにして形成した開口部７１、７２内に、有機半導体層３０をインクジェット印刷により塗布し堆積させる（図７（Ｄ））。このとき、有機半導体層３０は設計膜厚に対応する量だけが塗布されるため、有機半導体層３０の設計膜厚以上の膜厚をもつ絶縁層７０の開口部７１、７２が完全に満たされることはない。
【００６５】
このようにすれば、有機半導体層３０の塗布領域は、開口部７１、７２の領域に制限される。従って、塗布した材料が表面に沿って広がることがなく、基板上の形成位置に依存する膜厚ばらつきは低減される。また、材料が基板表面に沿って広がらないため、形成したパターン上面の形状は、インクジェット印刷により直接描画したパターン上面の形状に比べて平坦化されることになる。このため、レーザ照射による膜厚の均一化が容易となる。
【００６６】
続いて、有機半導体層３０の膜厚の均一化を行った後、開口部７１、７２内の有機半導体層３０上にゲート絶縁層４０をインクジェット印刷により塗布し堆積させる（図７（Ｅ））。この場合においても、上記有機半導体層３０の塗布と同様に、ゲート絶縁層４０は設計膜厚に対応する量だけが塗布されるため、有機半導体層３０とゲート絶縁層４０の総設計膜厚以上の膜厚をもつ絶縁層７０の開口部７１、７２が完全に満たされることはない。
【００６７】
以上のようにすれば、ゲート絶縁層４０の塗布においても、塗布した材料が開口部７１、７２の領域に制限されため表面に沿って広がることがなく、膜厚のばらつきが低減される。
【００６８】
上記のようにゲート絶縁層４０の形成を行った後、ゲート絶縁層４０上のゲート領域４１にレーザを照射して膜厚の均一化を行う。そして、ゲート電極１１、２１及び走査線５の形成（図７（Ｆ））してレーザ照射によるゲート電極の成形を行った後、第２の絶縁層の形成及び開口（上記実施の形態の絶縁層５０の形成及び開口に相当する）、有機ＥＬ部の形成を順次行い有機ＥＬ表示装置を形成する。
【００６９】
以上のように、あらかじめ設けた凹部に材料を堆積することでパターンの形成を行うことにより、形成されるパターンの膜厚ばらつきを低減することができる。特に、上記のように２以上の層を同一の凹部で形成した場合は、位置合わせも容易となる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、有機半導体層３０とゲート絶縁層４０の形成に凹部に材料を堆積する方法を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、任意の層に適用することができる。例えば、電極形成時に、基板に凹部を設けておき、この凹部に電極の材料を堆積してもよい。
【００７１】
（第４の実施の形態）
上記各実施の形態では、有機ＴＦＴの各電極のパターンをレーザ照射により成形することで高精度に形成した。しかし、各有機ＴＦＴにおいて、ソース電極１３（２３）及びドレイン電極１２（２２）に対するゲート電極１１（２１）の相対的な位置は、ゲート電極１１（２１）をインクジェット印刷で塗布する時の位置合わせ精度のみに依存している。そこで、第４の実施の形態では、第３の実施の形態における第１絶縁層７０の開口と同時にソース・ドレイン電極を形成し、この開口部７１（７２）に、有機半導体層３０、ゲート絶縁層４０及びゲート電極１１（２１）を堆積して位置合わせを行う。
【００７２】
第４の実施の形態の製造工程を図８に示す。なお、図８は、図２と同様に、各工程の上面図と図１におけるＡＡ’間の断面図を示している。
【００７３】
以下で、図８に基づいて、第４の実施の形態を説明する。
【００７４】
まず、基板１００上に電極１０、２０、データ線４、及び電源供給線６をインクジェット印刷により塗布して、ＴＦＴ形成部の電極幅の調整及び膜厚の均一化をレーザ照射によって行った後（図８（Ａ））、基板全面に第１絶縁層７０をスピンコートにより塗布する（図７（Ｂ））。この第１絶縁層７０の膜厚は、後に塗布する有機半導体層３０、ゲート絶縁層４０、及びゲート電極１１（２１）の設計膜厚の総膜厚よりも厚くしている。
【００７５】
次に、この第１絶縁層７０のＴＦＴ形成位置にレーザを照射して開口部７１、７２を形成すると同時に、電極１０（２０）を所定の間隔をもつように分離しソース電極１３（２３）及びドレイン電極１２（２２）を形成する（図８（Ｃ））。また、この工程において、第３の実施の形態と同様に、コンタクトホール７３を形成する。
【００７６】
上記のようにして形成した開口部７１、７２内に、第３の実施の形態と同様の工程により、有機半導体層３０、ゲート絶縁層４０を堆積する（図８（Ｄ）、（Ｅ））。
【００７７】
続いて、上記ゲート絶縁層４０上のゲート領域４１にレーザを照射して膜厚の均一化を行った後、ゲート電極１１、２１及び走査線５をインクジェット印刷により塗布する（図８（Ｆ））。このとき、開口部７１、７２に塗布された材料は開口部内に堆積されることになる。
【００７８】
以上のようにすれば、有機ＴＦＴのゲート領域４１上にあるゲート電極１１（２１）は、開口部７１（７２）の領域に制限されて形成され、ソース・ドレイン電極に対して自己整合的に位置合わせされる。このため、各電極の相対的な位置関係は、全てのＴＦＴにおいて同一となり、基板上の各有機ＴＦＴの特性ばらつきをより小さくすることができる。
【００７９】
上記ゲート電極１１、２１の塗布時には、ゲート電極１１は走査線５と、ゲート電極２１はソース電極１３とそれぞれ接続するように塗布されるため、開口部７１、７２端の段差上にゲート電極１１、２１が形成される。この段差は電極を断線させる原因となる可能性があるため、ゲート絶縁層４０の膜厚を均一化する工程において、ゲート電極を塗布する段差部小さくしておくことが好ましい。
【００８０】
上記のようにゲート電極１１、２１及び走査線５を形成した後、第３の実施の形態と同様に、ゲート電極絶縁層５０の形成及び開口、有機ＥＬ素子部の形成を行い、有機ＥＬ表示装置を形成する。
【００８１】
以上のように、本実施の形態によれば、上記各実施の形態に比べ、よりばらつきの小さい有機ＴＦＴを形成することができ、有機ＥＬ表示装置の発光ばらつきも、より小さくできる。
【００８２】
（第５の実施の形態）
上記の各実施の形態では、ソース電極１３（２３）及びドレイン電極１２（２２）がゲート電極１１（２１）より下層にある有機ＴＦＴを形成した。しかし、本発明の効果は、この構造の有機ＴＦＴに限られるものではない。そこで、第５の実施の形態では、ゲート電極１１（２１）がソース電極１３（２３）及びドレイン電極１２（２２）より下層にある構造の有機ＴＦＴに本発明を適用した場合を図９に基づき説明する。図９は、図２と同様に、各工程の上面図と図１におけるＡＡ’間の断面図を示している。
【００８３】
まず、基板１００上にゲート電極１１、１２及び走査線５をインクジェット印刷により塗布する（図９（Ａ））。このゲート電極１１、１２にレーザを照射し、所定サイズとすることは上記各実施の形態と同様である。
【００８４】
次に、ゲート絶縁層４０をスピンコートにより基板１００全面に塗布した後（図９（Ｂ））、駆動用ＴＦＴ２のゲート電極２１と後で形成するスイッチング用ＴＦＴ１のソース電極１３とを接続するためのコンタクトホール４２の開口をレーザの照射により行う（図９（Ｃ））。
【００８５】
続いて、電極１０、２０、データ線４、及び電源供給線６をインクジェット印刷により塗布する（図９（Ｄ））。そして、上記電極１０、２０をレーザの照射により分離し、ソース電極１３、２３及びドレイン電極１２、２２を形成する（図９（Ｅ））。本実施の形態では、電極１０、２０をレーザの照射により分離すると同時にゲート絶縁層４０上のゲート領域４１の膜厚の均一化を行っている。
【００８６】
このように形成したソース電極１３（２３）とドレイン電極１２（２２）に渡って、有機半導体層３０を塗布し、レーザ照射により膜厚の均一化を行う（図９（Ｆ））。
【００８７】
以降の絶縁層５０の形成及び開口、有機ＥＬ素子部の形成は上記各実施の形態と同一である。
【００８８】
以上のようにして形成した有機ＴＦＴは、第１の実施の形態と同様に、各素子の特性ばらつきが小さい。また、有機ＥＬ表示装置は、特性ばらつきの小さい有機ＴＦＴで駆動されるため、各画素の駆動電流のばらつきが小さく、均一な発光強度が得られる。
【００８９】
本実施の形態では、ゲート絶縁層４０をスピンコートにより基板全面に塗布した場合を説明したが、第２の実施例と同様に、ゲート電極１１（２１）と有機半導体層３０の間、データ線４及び電源供給線６と走査線５との交差部のみに、インクジェット印刷により塗布しても良い。
【００９０】
なお、上記各実施の形態では、有機ＥＬ素子の下層電極を透明な電極とし、下面（有機ＴＦＴ側）に光を取り出す構成としたが、電源供給線６に負の電位を印加するとともにデータ線４及び走査線５に印加される信号の極性も反転し、有機ＥＬ下層電極６０をＡｌ等からなる金属電極に、また、有機ＥＬ上層電極をＩＴＯ等からなる透明電極に置き換えて、上面から光を取り出す構成としても良い。
【００９１】
また、有機ＥＬ素子部の有機発光層６１を単層構造として説明したが、正孔輸送層・電子供給層を備えた多層構造であっても良く、画素の作製位置により有機発光層に用いる材料を変えてＲＧＢの発色が可能となるようにし、カラーディスプレイとしても良い。
【００９２】
加えて、上記各実施の形態で使用している各層の材料は、具体例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、上記各実施の形態では、構成素子として有機ＴＦＴと有機ＥＬ素子の能動素子のみからなるアクティブマトリクス型表示装置の製造方法について説明したが、これに限るものではなく、必要に応じて有機半導体層３０からなる抵抗、ゲート絶縁層４０や第１絶縁層７０を利用したＭＩＭキャパシタ等の受動素子を合わせて形成することもできる。
【００９３】
さらに、第１の実施の形態でのみ、クーロン力を利用してインクジェット印刷による材料の塗布方法を説明したが、各実施の形態のインクジェット印刷を用いる工程で適宜使用できることは勿論である。
【００９４】
さらに言えば、上記各実施の形態では基板全面に材料を塗布する場合、スピンコートによる塗布を説明したが、これに限るものではなく、スクリーン印刷等を用いてもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、大気圧中のプロセスのみの簡易な工程であるため、有機トランジスタ及び有機ＥＬ表示装置をより安価で製造することが可能となる。
【００９６】
また、インクジェット印刷により塗布した液状の材料を、設計位置にクーロン力により自己整合的に導くので、精度良くパターンを形成することができる。
【００９７】
そして、あらかじめ設けた凹部に液状の材料をインクジェット印刷により堆積してパターンを形成するため、精度良くパターンを形成することができるとともに膜厚ばらつきを低減できる。
【００９８】
さらに、インクジェット印刷により液状の材料を塗布してパターンを形成した後に、レーザを照射して成形を行うので、特性ばらつきの小さい有機トランジスタを作製することができる。
【００９９】
また、特性ばらつきの小さい有機トランジスタにより駆動を行うため、均一に発光する有機ＥＬ表示装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する有機ＥＬ表示装置を示す上面図
【図２】本発明の第１の実施の形態の有機ＴＦＴの製造方法を示す上面図及び断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬ素子の製造方法を示す上面図及び断面図
【図４】本発明の電荷付与によるインクジェット印刷を示す説明図
【図５】本発明のレーザ照射によるパターンの成形を示す説明図
【図６】本発明の第２の実施の形態の製造方法を示す上面図及び断面図
【図７】本発明の第３の実施の形態の製造方法を示す上面図及び断面図
【図８】本発明の第４の実施の形態の製造方法を示す上面図及び断面図
【図９】本発明の第５の実施の形態の製造方法を示す上面図及び断面図
【図１０】従来の有機トランジスタを示す断面図
【符号の説明】
１ スイッチング用ＴＦＴ
２ 駆動用ＴＦＴ
４ データ線
５ 走査線
６ 電源供給線
１１、２１、９１ ゲート電極
１２、２２、９２ ドレイン電極
１３、２３、９３ ソース電極
３０、９４ 有機半導体層
４０、９５ ゲート絶縁層
４４ 配線間絶縁層
５０ 絶縁層
６０ 有機ＥＬ下層電極
６１ 有機発光層
６２ 有機ＥＬ上層電極
７０ 第１絶縁層
１００ 基板
１０１ インクジェットノズル
１０２、１０３ レーザ
１０４ 液状材料

Claims (15)

1. 電極、半導体層または絶縁層のうち少なくとも１つの材料を塗布することによって特定のパターンを形成する有機トランジスタの製造方法において、
   塗布対象面の所定位置に電荷を付与するステップと、
   インクジェット印刷により前記材料を塗布するステップと、
   前記電荷と反対極性の電荷を前記材料に付与するステップと、
   クーロン力により前記電荷を付与した材料を前記所定位置に導かせて特定のパターンを形成するステップと、
   を有することを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
2. レーザの照射により上記所定位置に電荷を付与する請求項１に記載の有機トランジスタの製造方法。
3. レーザの照射により上記材料に電荷を付与する請求項１または請求項２に記載の有機トランジスタの製造方法。
4. 電極、半導体層または絶縁層のうち少なくとも１つの材料を塗布することによって特定のパターンを形成する有機トランジスタの製造方法において、
   塗布対象面の所定位置に凹部を形成するステップと、
   インクジェット印刷により前記材料を前記凹部に堆積し特定のパターンを形成するステップと、
   を有することを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
5. レーザの照射により上記凹部を形成する請求項４に記載の有機トランジスタの製造方法。
6. 電極、半導体層または絶縁層のうち少なくとも１つの材料を塗布することによって特定のパターンを形成する有機トランジスタの製造方法において、
   インクジェット印刷により前記材料を塗布して特定のパターンを形成するステップと、
   レーザの照射により前記特定のパターンをより高精度に成形するステップと、を有することを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
7. レーザの照射により上記特定のパターンをより高精度に成形するステップをさらに含む請求項１または請求項４に記載の有機トランジスタの製造方法。
8. 上記高精度の成形により電極パターンを分離して所定の電極間隔をもつソース及びドレイン電極とする請求項６または請求項７に記載の有機トランジスタの製造方法。
9. 上記高精度の成形により被加工パターンのパターン幅を所定幅とする請求項６または請求項７に記載の有機トランジスタの製造方法。
10. 上記高精度の成形により被加工層の膜厚を所定厚さとする請求項６または請求項７に記載の有機トランジスタの製造方法。
11. 電極及び半導体層の材料をインクジェット印刷により基板上に塗布して特定のパターンを形成する有機トランジスタの製造方法において、
    基板上に電極を塗布するステップと、
    前記電極の所定位置にレーザを照射して分離し、所定の電極間隔をもつソース及びドレイン電極とするステップと、
    前記ソース、ドレイン電極間に半導体層を塗布するステップと、
    前記半導体層上にゲート絶縁層を形成するステップと、
    前記ゲート絶縁層上にゲート電極を塗布するステップと、
    を有することを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
12. 電極、半導体層の材料をインクジェット印刷により基板上に塗布して特定のパターンを形成する有機トランジスタの製造方法において、
    基板上にゲート電極を塗布するステップと、
    前記ゲート電極上にゲート絶縁層を形成するステップと、
    前記ゲート絶縁層上に電極を塗布するステップと、
    前記電極の所定位置にレーザを照射して分離し、所定の電極間隔をもつソース及びドレイン電極を形成するステップと、
    前記ソース、ドレイン電極間に半導体層を塗布するステップと、
    を有することを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
13. 上記ゲート絶縁層をインクジェット印刷により塗布する請求項１１または請求項１２に記載の有機トランジスタの製造方法。
14. 上記半導体層、ゲート絶縁層、及びゲート電極のそれぞれに対してレーザを照射し、より高精度に成形するステップをさらに含む請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の有機トランジスタの製造方法。
15. 有機トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の製造方法において、請求項１１から請求項１４に記載のステップに加えて、
    アドレス指示回路に接続する配線を形成するステップと、
    有機ＥＬ下層電極を形成するステップと、
    前記有機ＥＬ下層電極上に有機発光層を形成するステップと、
    前記有機発光層上に有機ＥＬ上層電極を形成するステップと、
    を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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