JP2007165834A - 有機薄膜トランジスタ及びそれを含む平板ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザーを用いた有機半導体のパターニングを容易にするソース／ドレイン電極を二重構造で形成した有機薄膜トランジスタ及びそれを含む平板ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】基板と、ゲート電極、ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁されたソース／ドレイン電極、ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁され、ソース／ドレイン電極と電気的に接続するように所定部分がパターニングされた有機半導体層、及びソース／ドレイン電極の上面に形成された保護層、を含む有機薄膜トランジスタ並びにそれを含む平板ディスプレイ装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタ及びそれを含む平板ディスプレイ装置に係り、より詳細には、レーザーを用いた有機半導体のパターニングを容易にする、ソース／ドレイン電極を二重構造で形成した有機薄膜トランジスタ及びそれを含む平板ディスプレイ装置に関する。

液晶ディスプレイ素子、有機電界発光ディスプレイ素子、または無機電界発光ディスプレイ素子等の平板ディスプレイ装置に使われる薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、これを「ＴＦＴ」と略記することがある）は、各ピクセルの動作を制御するスイッチング素子及びピクセルを駆動させる駆動素子として使われる。

このような通常のＴＦＴは、高濃度の不純物でドーピングされたソース／ドレイン領域と、このソース／ドレイン領域間に形成されたチャンネル領域を有する有機半導体層と、この有機半導体層と絶縁されて前記チャンネル領域に対応する領域に位置するゲート電極と、前記ソース／ドレイン領域に各々接触するソース／ドレイン電極を有する。

ＴＦＴに対する需要は、ディスプレイ装置だけでなく、多様な分野で要求されている。例えば、近年、スマートカード、電子ペーパ（Ｅ−ｐａｐｅｒ）、ロールアップディスプレイ（Ｒｏｌｌ−ｕｐ ｄｉｓｐｌａｙ）等の多様な分野で使われているが、これらに備えられる薄型の電子素子に要求される共通的な特徴が可撓性（Ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）であり、薄膜トランジスタを形成する基板にも、プラスチック基板のように可撓性を有する基板であることが要求されている。

有機薄膜トランジスタの製造においては、有機半導体層と電気的な接触を容易にするために、ソース／ドレイン電極として、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、及びパラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を使用するが、この場合、２４８ｎｍＵＶレーザーに対する吸収率（４０％）が高く、その結果、有機半導体層をレーザーによりパターニングする場合、図１に示すようにソース／ドレイン電極にクラックが発生して損傷するという問題点を有する。

本発明が解決しようとする技術的な課題は、ソース／ドレイン電極を二重構造で形成し、レーザーを用いた有機半導体のパターニング時にソース／ドレイン電極の損傷を防止しうる有機薄膜トランジスタ及びそれを含む平板ディスプレイ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の有機薄膜トランジスタは、基板と、ゲート電極と、前記ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁されたソース／ドレイン電極と、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁層により絶縁され、前記ソース／ドレイン電極と電気的に接続するように所定部分がパターニングされた有機半導体層と、前記ソース／ドレイン電極の上面に形成された保護層と、を含む。

また、上記課題を解決するために、本発明の平板ディスプレイ装置は、基板と、ゲート電極と、前記ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁されたソース／ドレイン電極と、前記ゲート電極と前記ゲート絶縁層により絶縁され、前記ソース／ドレイン電極と電気的に接続するように所定部分がパターニングされた有機半導体層と、前記ソース／ドレイン電極の上面に形成された保護層と、を含む有機薄膜トランジスタ、及び前記有機薄膜トランジスタと電気的に接続したディスプレイ素子と、を含む。

本発明が解決しようとする技術的な課題を解決するための他の実施態様である平板ディスプレイ装置は、基板と、ゲート電極と、前記ゲート電極と保護層により絶縁された画素電極と、前記ゲート電極と保護層により絶縁され、前記画素電極と電気的に接続するソース／ドレイン電極と、前記ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁され、前記画素電極が露出されるようにして、前記ソース／ドレイン電極と電気的に接続するようにパターニングされた有機半導体層と、前記ソース／ドレイン電極の上面に形成された保護層と、を含む。

本発明によれば、ソース／ドレイン電極を貴金属等の金属と透明導電性物質または酸化金属の二重構造で形成することにより、レーザーを用いた有機半導体のパターニング時に、レーザーによるソース／ドレイン電極の損傷を抑制することが可能である。

以下、本発明の一実施態様に係る図面を参照して、本発明を詳細に説明するが、本発明は、当該図面により何ら制限されるものではない。また、各図面は本発明を説明するために模式的に示したものであり、各材料層の厚みや寸法等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。さらに、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分を包含している。

（一実施態様による有機薄膜トランジスタ）
図２は、本発明の望ましい一実施態様によるボトムゲート構造の有機薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。

図２から分かるように、基板１１０上の所定位置にゲート電極１２０及びソース／ドレイン配線（図示せず）を形成する。ゲート電極１２０とソース／ドレイン配線は、同一物質または異なる物質で形成されうる。

基板１１０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、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（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）等のプラスチック材料、ステンレス鋼、タングステン等の金属；ガラス、サファイア、石英等の無機材料等が使用可能である。これらの中でも、可撓性を有する基板を得る観点から、プラスチック材料を使用するのが望ましい。

ゲート電極１２０としては、例えば、ＭｏＷ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｌ／Ｃｒ等の導電性金属、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（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）等の多様な導電性高分子等が使用可能であり、基板１１０との密着性、ゲート電極１２０上に形成される薄膜の平坦性、パターン化のための加工性、及び後続工程時に使われる化学物質に対する耐性等を考慮して適切な物質が選択されうる。

ゲート電極１２０を形成した後に、ゲート絶縁層１３０を形成する。当該ゲート絶縁層１３０は、以後に形成されるソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ並びに当該ソース／ドレイン配線と電気的に接続するための開口部（図示せず）がパターニングされる。

ゲート絶縁層１３０は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）；アルミニウム酸化膜（Ａｌ_２Ｏ_３）、タンタル酸化膜（Ｔａ_２Ｏ_５）、イットリウム酸化膜（Ｙ_２Ｏ_３）、亜鉛酸化膜（ＺｎＯ）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ_２）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ_２）、及びチタン酸化膜（ＴｉＯ_２）等の金属酸化膜；及びＢａ_ｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３（ＢＳＴ）、ＰｂＺｒ_ｘＴｉ_１−ｘＯ_３（ＰＺＴ）、Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２膜、ＢａＭｇＦ_４等の強誘電性絶縁膜等の無機絶縁膜、またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の（メタ）アクリル系高分子、ポリスチレン（ＰＳ）、フェノール系高分子、ポリイミド等のイミド系高分子、アクリルエーテル系高分子、アミド系高分子、フッ素系高分子、ｐ−キシレン系高分子、ビニルアルコール系高分子、パリレン、及びこれらの１つ以上を含む化合物等の汎用高分子材料による有機絶縁膜で構成され、必要に応じて、有機絶縁層及び無機絶縁層で構成された複数層より形成される等、多様な構成が可能であるが、絶縁特性と共に誘電率が優秀であり、基板と熱膨張率とが同じであるか、類似した材料を選択されることが望ましい。

当該絶縁層１３０は、例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、レーザーアブレーション法（ＬＡＴ：ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、スパッタリング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、熱蒸発法（ｔｈｅｒｍａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、ＯＭＢＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を用いて形成することができる。

ゲート絶縁層１３０を形成した後に、その一面上にソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂを形成する。以後に形成する有機半導体層１６０との電気的な接続を容易にするために、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂを、例えば、金、白金、及びパラジウム等の貴金属を用いて所定パターンで形成する。

所定パターンでソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂを形成した後、レーザーによるクラック発生を抑制するための保護層１５０ａ及び１５０ｂを形成する。これにより、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂは、二重構造を有する。このような保護層１５０ａ及び１５０ｂは、有機半導体層１６０と接触してチャンネルを形成するソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ以外の部分に形成される。

このために、チャンネルが形成されるソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂにフォトレジストパターン（図示せず）を形成して保護層１５０ａ及び１５０ｂの形成物質を塗布し、露光及び現像を進行させた後、フォトレジストパターンを除去するリフトオフ方法で保護層を形成しうる。その他にもハーフトーンマスクを用いてフォトリソグラフィ法により形成できるが、これらの方法に何ら限定されるものではない。

保護層１５０ａ及び１５０ｂは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）等の透明導電性物質からなる透明電極でありうる。保護層１５０ａ及び１５０ｂを透明導電性物質で形成する場合、透明導電性物質は、レーザーの吸収率が低いために、レーザーを照射して有機半導体層１６０をパターニングする場合、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの損傷を防止しうる。また、透明導電性物質で形成された保護層１５０ａ及び１５０ｂの紫外線処理を通じて、保護層１５０ａ及び１５０ｂが、金、白金、及びパラジウム等の貴金属より形成されたソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと同等なレベルの仕事関数を有し、保護層１５０ａ及び１５０ｂと有機半導体層１６０との電気的な接触抵抗に係る問題は発生しない。

また、透明導電性物質は、透明なために、ＵＶレーザーパターニング時に紫外線が通過できるようになるが、保護層１５０ａ及び１５０ｂとして不透明な導電性物質である酸化−アルミニウム（ｏｘｉ−Ａｌ）、酸化−モリブデン（ｏｘｉ−Ｍｏ）、酸化−モリブデン−タングステン（ｏｘｉ−ＭｏＷ）を使用すれば、レーザーが全然吸収されないので、レーザーを照射して有機半導体層１６０をパターニングする場合、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの損傷を防止しうる。

このような酸化金属保護層１５０ａ及び１５０ｂは、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、ＭｏＷ等の金属を炉内で一定時間露出された金属表面を酸素雰囲気下でアニーリングする熱酸化法（Ｔｈｅｒｍａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）；酸化させる前記金属領域をオゾン洗浄することによって、表面酸化させるオゾン酸化方法；金属表面をプラズマ処理するプラズマ酸化方法；または紫外線を用いた酸化方法等により形成しうる。当該酸化処理により、保護層１５０ａ及び１５０ｂは、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと同等なレベルの仕事関数を有し、保護層１５０ａ及び１５０ｂと有機半導体層１６０との電気的な接触抵抗に係る問題は発生しない。

ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ上に保護層１５０ａ及び１５０ｂを形成した後に有機半導体層１６０を形成する。有機半導体層１６０は、例えば、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン等のアセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ｐｅｒｙｌｅｎｅ ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉｉｍｉｄｅ）及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物（ｐｅｒｙｌｅｎｅ ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン 及びこれらの誘導体、α，α’−テトラチオフェン（α−４Ｔ）、α，α’−ペンタチオフェン（α−５Ｔ）、α，α’−ヘキサチオフェン（α−６Ｔ）等のα−オリゴチオフェン及びその誘導体、金属含有または金属非含有フタロシアニン及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ピロメリット酸二無水物及びその誘導体、ピロメリット酸ジイミド及びその誘導体、ポリチオフェン等の複素芳香族高分子及びその誘導体、またはフルオレン等の縮合芳香族高分子及びその誘導体等が使われうる。

有機半導体層１６０が形成されれば、チャンネルを通じてソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと電気的信号が疎通される。この場合、隣接した薄膜トランジスタ間にクロストークが発生しうる。したがって、これを防止するために、有機半導体層１６０をパターニングして、チャンネルを隣接した薄膜トランジスタと区別する。

有機半導体層１６０のパターニング方法としては多様な方法を用いられるが、有機半導体層１６０にレーザーを照射して有機半導体層１６０の一部を除去するレーザーアブレーション法を使用することが望ましい。ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ上に保護層１５０ａ及び１５０ｂが形成されているために、レーザーアブレーション法により有機半導体層１６０をパターニングしてもソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂは損傷しない。

（第１の実施態様による平板ディスプレイ装置）
図３は、図２の有機薄膜トランジスタを含む平板ディスプレイ装置に含まれる画素部の一例として、有機電界発光素子を概略的に示す断面図であって、有機薄膜トランジスタ部１００及び画素部２００を含む。

有機薄膜トランジスタ部１００は、基板１１０、ゲート電極１２０、ゲート電極１２０上に形成されたゲート絶縁層１３０、ゲート絶縁層１３０上に形成されたソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ、チャンネル形成部分を除いたソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ上に透明導電性物質または酸化金属より形成された保護層１５０ａ及び１５０ｂ、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと接するように、レーザーを照射して所定部分をパターニングした有機半導体層１６０及び第２保護層１７０を含む。

画素部２００は、第１電極層２１０、画素定義層２２０、有機電界発光部２３０、及び第２電極層２４０を含む。

第２保護層１７０を除いた有機薄膜トランジスタ部１００は、図２に示されており、その詳細な説明も前述したので、その詳細な説明は省略する。

保護層１５０ａ及び１５０ｂを形成し、有機半導体層１６０を形成してパターニングした後、有機薄膜トランジスタ部１００を絶縁及び／または平坦化させるためのパッシベーション層及び／または平坦化層等の第２保護層１７０を形成する。

第２保護層１７０の上部には画素電極として第１電極層２１０が形成されるが、第１電極層２１０は、第２保護層１７０に形成されるビアホール２１１を通じて有機薄膜トランジスタ部１００と電気的に接続する。

第１電極層２１０は、多様な構成が可能であるが、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３等の透明導電性物質からなる透明電極であり得、前面発光型である場合には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物を含む反射電極と、その上に形成される透明電極で構成されてもよく、第１電極層２１０は、単一層、二重層に限定されず、多重層より構成されてもよいなど多様な構成が可能である。

第１電極層２１０を形成した後、上部に画素開口部を定義するための画素定義層２２０を形成する。画素定義層２２０を形成した後、少なくとも画素開口部を含む領域に有機電界発光部２３０を形成する。

有機電界発光部２３０としては、例えば、低分子または高分子有機膜が使われうるが、低分子有機膜を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、発光層（ＥＭＬ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）等が単一または複合構造で積層されて形成され、使用可能な有機材料も銅フタロシアニン、Ｎ，Ｎ−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、トリス（８−ヒドロキシキノリネート）アルミニウム（Ａｌｑ_３）等をはじめとして多様に適用可能である。これら低分子有機膜は、真空蒸着法で形成される。

高分子有機膜の場合には、通常、ホール輸送層（ＨＴＬ）及び発光層（ＥＭＬ）で備えられた構造を有することができ、この際、前記ホール輸送層としてポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を使用し、発光層としてポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系及びポリフルオレン系等の有機高分子化合物を使用し、これをスクリーン印刷やインクジェット印刷方法で形成しうる。前記のような有機電界発光部を構成する有機膜は必ずしもこれに限定されるものではなく、多様な実施態様を挙げて適用されうるということは言うまでもない。

対向電極として第２電極層２４０も、第１電極層２１０の場合と同様に電極層の極性及び発光類型によって多様な構成が可能である。すなわち、第２電極層２４０がカソード電極として作動して発光類型が背面発光型である場合、第２電極層２４０は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、及びこれらの化合物のように仕事関数の小さい材料で１つ以上の層より構成されてもよく、前面発光型である場合、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、及びこれらの化合物で有機電界発光部２３０の一面上に仕事関数を合わせるための電極を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３等の透明電極を形成してもよく、第２電極層２４０は、前面に形成されうるが、これに限定されず、多様な構成を取ってもよい。一方、前記実施態様では、第１電極層２１０がアノード電極として、そして第２電極層２４０がカソード電極として作動する場合について記述したが、互いに逆の極性を有する場合等、多様な構成が可能である。

（第２の実施態様による平板ディスプレイ装置）
図４は、図２の有機薄膜トランジスタを備えた他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図であって、図３と異なって、基板１１０上にゲート電極１２０と画素電極として第１電極層２１０とを共に形成する。図４に示した平板ディスプレイ装置は、背面発光する場合であって、第１電極層２１０は、画素電極層２１０は保護層１５０ａ及び１５０ｂと同一なＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３等の透明導電性物質からなりうる。

ゲート電極１２０上に形成されるゲート絶縁層１３０は、第１電極層２１０の一部が露出するようにパターニングされる。ゲート絶縁層１３０の一面に形成されるソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ並びに保護層１５０ａ及び１５０ｂは、第１電極層２１０と電気的に接続するように形成される。保護層１５０ａ及び１５０ｂが形成されたソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ上に有機半導体層１６０を形成し、レーザーアブレーション法によりソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの一部並びに第１電極層２１０の一部をパターニングする。ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと同様に、第１電極層２１０が保護層１５０ａ及び１５０ｂと同じ物質で形成されているために、第１電極層２１０は損傷しない。

有機半導体層１６０を形成してパターニングした後に、有機薄膜トランジスタ部１００を絶縁及び／または平坦化させるためのパッシベーション層及び／または平坦化層等の第２保護層１７０が形成される。この際、第１電極層２１０の一部が露出するように第２保護層１７０がパターニングされる。

第１電極層２１０の上部には、有機電界発光部２３０が形成され、有機電界発光部２３０の上部には対向電極として第２電極層２４０が形成される。以後の説明は、前記図２及び図３に開示されているので、省略する。

（第３の実施態様による平板ディスプレイ装置）
図５は、図２の有機薄膜トランジスタを備えたさらに他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図であって、図４と類似している。図５と図４とを比較すれば、第１電極層２１０が保護層１５０ａ、１５０ｂと同じ物質でなされず、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物を含んで形成された場合である。このような場合、レーザーアブレーション法により第１電極層２１０をパターニングする場合、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと同様に損傷されうるので、第１電極層２１０の上部に保護層１５０ｃを形成する。第１電極層２１０が保護層１５０ｃを含む二重構造からなっており、レーザーアブレーション法により損傷されない。以後の説明は図４と同一なので省略する。

（第２の実施態様による有機薄膜トランジスタ）
図６は、本発明の他の実施態様による有機薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。図６から分かるように、基板１１０の一面上にソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂを形成する。以後に形成する有機半導体層１６０と電気的な接触を容易にするために、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂとして金、白金及びパラジウム等の貴金属が所定パターンで形成される。

所定パターンでソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂが形成した後、レーザーによるクラック発生を抑制するための保護層１５０ａ及び１５０ｂを形成する。これにより、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂは、二重構造を有する。このような保護層１５０ａ及び１５０ｂは、有機半導体層１６０と接触してチャンネルを形成するソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂ以外の部分に形成される。

このために、チャンネルが形成されるソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂにフォトレジストパターン（図示せず）を形成して保護層１５０ａ及び１５０ｂを形成する物質を塗布し、露光及び現像を進行させた後、フォトレジストパターンを除去するリフトオフ方法で保護層を形成しうる。その他にもハーフトーンマスクを用いてフォトリソグラフィ法で形成でき、必ずしも前述した方法に限定されるものではない。

保護層１５０ａ及び１５０ｂは、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３等の透明導電性物質からなる透明電極でありうる。保護層１５０ａ及び１５０ｂを透明導電性物質で形成する場合、透明導電性物質は、レーザーの吸収率が低いために、レーザーを照射して有機半導体層１６０をパターニングする場合にソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの損傷を防止できる。また、透明導電性物質で形成された保護層１５０ａ及び１５０ｂの紫外線処理を通じて、保護層１５０ａ及び１５０ｂが金、白金及びパラジウム等の貴金属より形成されたソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと同等なレベルの仕事関数を有するため、保護層１５０ａ及び１５０ｂと有機半導体層１６０との電気的な接触抵抗に係る問題は発生しない。

また、透明導電性物質は、透明なために、レーザーパターニング時に紫外線が通過できるが、保護層１５０ａ及び１５０ｂとして不透明な導電性物質である酸化−アルミニウム（ｏｘｉ−Ａｌ）、酸化−モリブデン（ｏｘｉ−Ｍｏ）、酸化−モリブデン−タングステン（ｏｘｉ−ＭｏＷ）を使用すれば、レーザーが全く吸収されないために、レーザーを照射して有機半導体層１６０をパターニングする場合、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの損傷を防止できる。

このような酸化金属保護層１５０ａ及び１５０ｂは、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、ＭｏＷ等の金属を炉内で一定時間露出された金属表面を酸素雰囲気下でアニーリングする熱酸化法；酸化させようとする前記金属領域をオゾン洗浄させることによって、表面酸化させるオゾン酸化方法；金属表面をプラズマ処理するプラズマ酸化方法；または紫外線を用いた酸化方法等により形成しうる。金属の酸化方法は、必ずしも前述した方法に限定されない。このような酸化処理を通じて、保護層１５０ａ及び１５０ｂは、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと同等なレベルの仕事関数を有するので、保護層１５０ａ及び１５０ｂと有機半導体層１６０との電気的な接触抵抗に係る問題は発生しない。

ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの上部に保護層１５０ａ及び１５０ｂを形成した後、有機半導体層１６０を形成する。

有機半導体層１６０が形成されれば、チャンネルを通じてソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと電気的信号が疎通される。この場合、隣接した薄膜トランジスタ間にクロストークが発生しうる。したがって、これを防止するために、有機半導体層１６０をパターニングして、チャンネルを隣接した薄膜トランジスタと区別する。

有機半導体層１６０のパターニング方法としては、多様な方法を用いられるが、例えば、有機半導体層１６０にレーザーを照射して有機半導体層１６０の一部を除去するレーザーアブレーション法を使用することが望ましい。ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの上部に保護層１５０ａ及び１５０ｂが形成されているために、レーザーアブレーション法により有機半導体層１６０をパターニングしてもソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂは損傷しない。

有機半導体層１６０を形成した後、保護層１５０ａ及び１５０ｂ並びに有機半導体層１６０の上面にゲート絶縁層１３０を形成し、ゲート絶縁層１３０上にゲート電極１２０を形成する。

（第４の実施態様による平板ディスプレイ装置）
図７は、図６の有機薄膜トランジスタを含む平板ディスプレイ装置の断面図であり、有機薄膜トランジスタ部１００及び画素部２００を含む。有機薄膜トランジスタ部１００は、図６と同一であり、画素部２００は、図３と同一なので、その説明を省略する。

（第５の実施態様による平板ディスプレイ装置）
図８は、図６の有機薄膜トランジスタを含む他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図である。図８は、図７と異なって基板１１０の上部にソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと画素電極としての第１電極層２１０とを共に形成し、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと第１電極層２１０は、電気的に接続される。

図８に示す平板ディスプレイ装置は、背面発光する場合であって、第１電極層２１０は、保護層１５０ａ及び１５０ｂと同一であるＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３等の透明導電性物質からなりうる。

ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの上部には、保護層１５０ａ及び１５０ｂが形成され、保護層１５０ａ及び１５０ｂが形成されたソース／ドレイン電極１５０ａ及び１５０ｂの上部に有機半導体層１６０を形成し、レーザーアブレーション法によりソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂの一部並びに第１電極層２１０の一部が露出するようにパターニングする。以後、保護層１５０ａ及び１５０ｂ並びに有機半導体層１６０の上部にゲート絶縁層１３０を形成し、同様に第１電極層２１０の一部が露出するようにパターニングする。ゲート絶縁層１３０の上部にはゲート電極１２０が形成される。

ゲート電極１２０を形成した後、有機薄膜トランジスタ部１００を絶縁及び／または平坦化させるためのパッシベーション層及び／または平坦化層等の第２保護層１７０が形成される。第１電極層２１０の一部が露出するように第２保護層１７０がパターニングされる。

第１電極層２１０の上部には、有機電界発光部２３０が形成され、有機電界発光部２３０の上部には対向電極として第２電極層２４０が形成される。以後の説明は前記図６及び図７に開示されているので省略する。

（第６の実施態様による平板ディスプレイ装置）
図９は、図６の有機薄膜トランジスタを含むさらに他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図であり、図８と類似している。図９と図８とを比較すれば、第１電極層２１０が保護層１５０ａ及び１５０ｂと同じ物質からならず、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物を含んで形成された場合である。このような場合、レーザーアブレーション技術により第１電極層２１０をパターニングする場合、ソース／ドレイン電極１４０ａ及び１４０ｂと同様に損傷されうるので、第１電極層２１０の上部に保護層１５０ｃを形成する。第１電極層２１０が保護層１５０ｃを含む二重構造からなっており、レーザーアブレーション法により損傷されない。以後の説明は図８と同一なので省略する。

前記各実施態様は、本発明を説明するための一例であって、本発明はこれらに何ら限定されず、本発明による薄膜トランジスタは、有機電界発光型ディスプレイ装置以外にも液晶ディスプレイ装置にも適用でき、平板ディスプレイ装置以外にも画像が具現されないドライバー回路にも装着できる等、多様な変形例を考慮することもできる。

本発明は、有機薄膜トランジスタ及びそれを含む平板ディスプレイ装置に関連した技術分野に好適に適用されうる。

有機薄膜トランジスタからレーザーを照射して有機半導体層をパターニングする場合、ソース／ドレイン電極に発生するクラックを示す図面である。 本発明の望ましい実施態様による有機薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。 図２の有機薄膜トランジスタを含む平板ディスプレイ装置の断面図である。 図２の有機薄膜トランジスタを含む他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図である。 図２の有機薄膜トランジスタを含むさらに他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図である。 本発明の他の実施態様による有機薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。 図６の有機薄膜トランジスタを含む平板ディスプレイ装置の断面図である。 図６の有機薄膜トランジスタを含む他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図である。 図６の有機薄膜トランジスタを含むさらに他の実施態様の平板ディスプレイ装置の断面図である。

符号の説明

１００ 有機薄膜トランジスタ部、
１１０ 基板、
１２０ ゲート電極、
１３０ ゲート絶縁層、
１４０ａ，１４０ｂ ソース／ドレイン電極、
１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ 保護層、
１６０ 有機半導体層、
１７０ 第２保護層、
２００ 画素部、
２１０ 第１電極層、
２１１ ビアホール、
２２０ 画素定義層、
２３０ 有機電界発光部、
２４０ 第２電極層。

Claims (19)

1. 基板と、
   ゲート電極と、
   前記ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁されたソース／ドレイン電極と、
   前記ゲート電極と前記ゲート絶縁層により絶縁され、前記ソース／ドレイン電極と電気的に接続するように所定部分がパターニングされた有機半導体層と、
   前記ソース／ドレイン電極の上面に形成された保護層と、
   を含む有機薄膜トランジスタ。
2. 前記有機半導体層が、レーザーの照射によりパターニングされることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
3. 前記ソース／ドレイン電極が、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の有機薄膜トランジスタ。
4. 前記保護層が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）からなる群より選択される少なくとも１つを紫外線処理した透明導電膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
5. 前記保護層が、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）からなる群から選択される少なくとも１つを酸化処理した酸化膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
6. 基板と、
   ゲート電極と、
   前記ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁されたソース／ドレイン電極と、
   前記ゲート電極と前記ゲート絶縁層により絶縁され、前記ソース／ドレイン電極と電気的に接続するように所定部分がパターニングされた有機半導体層と、
   前記ソース／ドレイン電極の上面に形成された保護層と、
   を含む有機薄膜トランジスタ、及び
   前記有機薄膜トランジスタと電気的に接続するディスプレイ素子と、
   を含む平板ディスプレイ装置。
7. 前記有機半導体層が、レーザーの照射によりパターニングされることを特徴とする請求項６に記載の平板ディスプレイ装置。
8. 前記ソース／ドレイン電極が、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の平板ディスプレイ装置。
9. 前記保護層が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）からなる群より選択される少なくとも１つを紫外線処理した透明導電膜であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
10. 前記保護層が、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）からなる群より選択される少なくとも１つを酸化処理した酸化膜であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
11. 基板と、
    ゲート電極と、
    前記ゲート電極と保護層により絶縁された画素電極と、
    前記ゲート電極と保護層により絶縁され、前記画素電極と電気的に接続するソース／ドレイン電極と、
    前記ゲート電極とゲート絶縁層により絶縁され、前記画素電極を露出させて、前記ソース／ドレイン電極と電気的に接続するようにパターニングされた有機半導体層と、
    前記ソース／ドレイン電極の上面に形成された保護層と、
    を含む平板ディスプレイ装置。
12. 前記有機半導体層が、レーザーの照射によりパターニングされることを特徴とする請求項１１に記載の平板ディスプレイ装置。
13. 前記画素電極が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）からなる群より選択される少なくとも１つを含む透明導電性物質であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の平板ディスプレイ装置。
14. 前記画素電極と前記保護層が一体形成されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
15. 前記画素電極は、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、またはこれらの化合物であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
16. 前記画素電極の上面に前記保護層を形成することを特徴とする請求項１１〜１３及び１５のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
17. 前記ソース／ドレイン電極が、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
18. 前記保護層が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）から選択される少なくとも１つを紫外線処理した透明導電膜であることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。
19. 前記保護層が、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）からなる群より選択される少なくとも１つを酸化処理した酸化膜であることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の平板ディスプレイ装置。