JP2008078655A - 薄膜トランジスタ表示板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機薄膜トランジスタの特性を改善する。
【解決手段】本発明は、ゲート電極を形成する段階、ゲート電極と離隔しているソース電極及び、ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階、ソース電極及びドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階、島状有機半導体層の上に溶媒を噴射する段階、及び溶媒を乾燥する段階を含む薄膜トランジスタ表示板の製造方法に関する。
【選択図】図2
【解決手段】本発明は、ゲート電極を形成する段階、ゲート電極と離隔しているソース電極及び、ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階、ソース電極及びドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階、島状有機半導体層の上に溶媒を噴射する段階、及び溶媒を乾燥する段階を含む薄膜トランジスタ表示板の製造方法に関する。
【選択図】図2
Description
本発明は、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法に関する。
一般に、液晶表示装置(liquid crystal display、LCD)、有機発光表示装置(organic light emitting diode display、OLED display)、及び電気泳動表示装置(electrophoretic display)などの平板表示装置は、複数対の電場生成電極とその間に入っている電気光学(electro−optical)活性層とを含む。液晶表示装置の場合には電気光学活性層として液晶層を含み、有機発光表示装置の場合には電気光学活性層として有機発光層を含む。
一対をなす電場生成電極のうちの一つは、通常、スイッチング素子に接続されて電気信号の印加を受け、電気光学活性層はこの電気信号を光学信号に変換することによって映像を表示する。
平板表示装置においては、スイッチング素子として三端子素子の薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)を用い、この薄膜トランジスタを制御するための走査信号を伝達するゲート線と、画素電極に印加される信号を伝達するデータ線とが平板表示装置に備わる。
平板表示装置においては、スイッチング素子として三端子素子の薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)を用い、この薄膜トランジスタを制御するための走査信号を伝達するゲート線と、画素電極に印加される信号を伝達するデータ線とが平板表示装置に備わる。
このような薄膜トランジスタの中で、ケイ素(Si)のような無機半導体の代わりに、有機半導体を含む有機薄膜トランジスタ(organic thin film transistor、OTFT)に対する研究が活発に行われている。
有機薄膜トランジスタは、有機物質の特性上、繊維(fiber)またはフィルム(film)のような形態に作ることができて、フレキシブル表示装置(flexible display device)の核心素子として注目されている。
有機薄膜トランジスタは、有機物質の特性上、繊維(fiber)またはフィルム(film)のような形態に作ることができて、フレキシブル表示装置(flexible display device)の核心素子として注目されている。
また、有機薄膜トランジスタは、低温で溶液工程(solution process)によって製作できるので、蒸着工程だけでは限界のある大面積の平板表示装置にも容易に適用可能である。
しかし、有機薄膜トランジスタは、無機半導体を含む既存の薄膜トランジスタに比べてオン/オフ電流比のような薄膜トランジスタの特性が落ちる。
しかし、有機薄膜トランジスタは、無機半導体を含む既存の薄膜トランジスタに比べてオン/オフ電流比のような薄膜トランジスタの特性が落ちる。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、有機薄膜トランジスタの特性を改善することにある。
本発明1は、下記の段階を含む薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
・ゲート電極を形成する段階と、
・前記ゲート電極と離隔したソース電極、及び前記ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階と、
・前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階と、
・前記島状有機半導体層の上に溶媒を噴射する段階と、
・常温で前記島状有機半導体層を乾燥する段階と、
・前記島状有機半導体層をアニーリングする段階。
・ゲート電極を形成する段階と、
・前記ゲート電極と離隔したソース電極、及び前記ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階と、
・前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階と、
・前記島状有機半導体層の上に溶媒を噴射する段階と、
・常温で前記島状有機半導体層を乾燥する段階と、
・前記島状有機半導体層をアニーリングする段階。
本発明2は、発明1において、前記島状有機半導体層の上に溶媒を噴射する段階では、テトラリン、シクロヘキサン、ベンゼン、キシレン、アニソール、ベンゾニトリル、ルチジン、モルホリン、アニリン、トルエン、ピリジン、ジオキサン及びこれらの誘導体より選択された少なくとも一つを含む前記溶媒を噴射する、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明3は、発明2において、前記島状有機半導体層を形成する段階は、高分子有機物質を含む有機半導体の溶液を用いて形成する溶液工程によって行う、の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明4は、発明3において、前記溶液工程はインクジェット印刷方法である、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明4は、発明3において、前記溶液工程はインクジェット印刷方法である、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明5は、発明4において、前記溶媒を噴射する段階は、前記有機半導体の溶液に含まれている溶媒と同一種類の前記溶媒を噴射する、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明6は、発明1において、前記アニーリングする段階は70〜130℃で行う薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明6は、発明1において、前記アニーリングする段階は70〜130℃で行う薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明7は、発明1において、前記島状有機半導体層を形成する段階の前に、前記島状有機半導体層を区切るための隔壁を形成する段階をさらに含む、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明8は、発明1において、前記ゲート電極を形成する段階と前記ソース電極及びドレイン電極を形成する段階との間にゲート絶縁部材を形成する段階をさらに含み、前記ゲート絶縁部材をインクジェット印刷方法によって形成する、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明8は、発明1において、前記ゲート電極を形成する段階と前記ソース電極及びドレイン電極を形成する段階との間にゲート絶縁部材を形成する段階をさらに含み、前記ゲート絶縁部材をインクジェット印刷方法によって形成する、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明9は、
・ゲート電極を形成する段階と、
・前記ゲート電極と離隔したソース電極、及び前記ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階と、
・前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階と、を含み、
前記島状有機半導体層を形成する段階は
・有機半導体の溶液を噴射する段階と、
・前記有機半導体の溶液を1次乾燥する段階と、
・前記乾燥された有機半導体の溶液を再溶解する段階と、
・前記再溶解された有機半導体の溶液を2次乾燥する段階と
を有する薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
・ゲート電極を形成する段階と、
・前記ゲート電極と離隔したソース電極、及び前記ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階と、
・前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階と、を含み、
前記島状有機半導体層を形成する段階は
・有機半導体の溶液を噴射する段階と、
・前記有機半導体の溶液を1次乾燥する段階と、
・前記乾燥された有機半導体の溶液を再溶解する段階と、
・前記再溶解された有機半導体の溶液を2次乾燥する段階と
を有する薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明10は、前記発明9において、前記再溶解する段階では、前記乾燥された有機半導体の溶液の上に溶媒を噴射する、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明11は、前記発明10において、前記再溶解する段階では、テトラリン、シクロヘキサン、ベンゼン、キシレン、アニソール、ベンゾニトリル、ルチジン、モルホリン、アニリン、トルエン、ピリジン、ジオキサン及びこれらの誘導体より選択された少なくとも一つを含む前記溶媒を噴射する、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明11は、前記発明10において、前記再溶解する段階では、テトラリン、シクロヘキサン、ベンゼン、キシレン、アニソール、ベンゾニトリル、ルチジン、モルホリン、アニリン、トルエン、ピリジン、ジオキサン及びこれらの誘導体より選択された少なくとも一つを含む前記溶媒を噴射する、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明12は、前記発明10において、前記再溶解する段階で噴射される前記溶媒は、前記有機半導体の溶液に含まれている溶媒と同一種類の前記溶媒である、薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明13は、前記発明10において、前記2次乾燥する段階は、常温で乾燥する段階とアニーリングする段階とを有する請求項10に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明13は、前記発明10において、前記2次乾燥する段階は、常温で乾燥する段階とアニーリングする段階とを有する請求項10に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明14は、前記発明13において、前記アニーリングする段階は70〜130℃で行う請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明15は、下記の段階を含む有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
・薄膜トランジスタ用有機物質と第1溶媒とを含む有機半導体の溶液を形成する段階と、
・前記有機半導体の溶液を1次乾燥して第1分子配列を有する島状有機半導体層を形成する段階と、
・前記第1分子配列を有する島状有機半導体層を溶かして2次乾燥し、前記第1分子配列とは異なる第2分子配列を有する島状有機半導体層を形成する段階。
本発明15は、下記の段階を含む有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
・薄膜トランジスタ用有機物質と第1溶媒とを含む有機半導体の溶液を形成する段階と、
・前記有機半導体の溶液を1次乾燥して第1分子配列を有する島状有機半導体層を形成する段階と、
・前記第1分子配列を有する島状有機半導体層を溶かして2次乾燥し、前記第1分子配列とは異なる第2分子配列を有する島状有機半導体層を形成する段階。
本発明16は、発明15において、前記第2分子配列を有する島状有機半導体層を有する前記薄膜トランジスタのオン/オフ電流比は、前記第1分子配列を有する島状有機半導体層を含む薄膜トランジスタの電流比より高い、有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明17は、発明15において、前記第2分子配列を有する島状有機半導体層を形成するために第2溶媒を用いる、有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明17は、発明15において、前記第2分子配列を有する島状有機半導体層を形成するために第2溶媒を用いる、有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明18は、発明17において、前記第2溶媒は、前記有機半導体の溶液に含まれた前記第1溶媒と同一種類の溶媒である、有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法。
本発明19は、発明18において、インクジェットノズルを利用して前記第2溶媒を噴射する、有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明19は、発明18において、インクジェットノズルを利用して前記第2溶媒を噴射する、有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明20は、発明15において、前記2次乾燥する段階は、常温で乾燥する段階及びアニーリングする段階を有する、有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明によれば、有機半導体の再溶解及び乾燥段階によって有機半導体を構成する有機分子が再整列され、これによって有機薄膜トランジスタの特性を改善することができる。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異な形態で実現でき、ここに説明する実施形態に限定されない。
図面において、種々の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書の全体にわたって類似する部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“すぐ上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。
図面において、種々の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書の全体にわたって類似する部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“すぐ上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。
以下、図1及び図2を参照して、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図2は、図1の薄膜トランジスタ表示板のII−II線に沿った断面図である。
透明なガラス、シリコンまたはプラスチックなどで作られた絶縁基板110の上に、複数のデータ線171及び複数の維持電極線(storage electrode line)131が形成されている。
図1は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図2は、図1の薄膜トランジスタ表示板のII−II線に沿った断面図である。
透明なガラス、シリコンまたはプラスチックなどで作られた絶縁基板110の上に、複数のデータ線171及び複数の維持電極線(storage electrode line)131が形成されている。
データ線171は、データ信号を伝達し、主に縦方向にのびている。各データ線171は、横に突出した複数の突出部(projection)173と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部179とを含む。データ信号を生成するデータ駆動回路(図示せず)は、絶縁基板110上に付着されるフレキシブル印刷回路膜(図示せず)上に装着されてもよく、絶縁基板110上に直接装着されてもよく、絶縁基板110に集積されてもよい。データ駆動回路が絶縁基板110上に集積されている場合、データ線171が延長されてこれと直接接続され得る。
維持電極線131は、所定の電圧の印加を受け、データ線171とほとんど平行にのびる。各維持電極線131は、二つのデータ線171の間に位置し、二つのデータ線171のうちの左側に近い。維持電極線131は、横に拡張された維持電極(storage electrode)137を含む。しかし、維持電極線131の形状及び配置は多様に変更できる。
データ線171及び維持電極線131は、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀(Ag)や銀合金などの銀系金属、金(Ag)や金合金などの金系金属、銅(Cu)や銅合金などの銅系金属、モリブデン(Mo)やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム(Cr)、タンタル(Ta)及びチタニウム(Ti)などの低抵抗導電体で作ることができる。また、これらは物理的性質の異なる二つの導電膜(図示せず)を含む多重膜構造を有することができる。
データ線171及び維持電極線131は、その側面が基板110面に対して約30〜約80°の傾斜角で傾斜していることが好ましい。
データ線171及び維持電極線131の上には下部層間絶縁膜160が形成されている。下部層間絶縁膜160は、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO2)などの無機絶縁物で作ることができ、その厚さは約2,000〜5,000Åであってもよい。
データ線171及び維持電極線131の上には下部層間絶縁膜160が形成されている。下部層間絶縁膜160は、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiO2)などの無機絶縁物で作ることができ、その厚さは約2,000〜5,000Åであってもよい。
下部層間絶縁膜160は、データ線171の突出部173及び端部179を各々露出する複数のコンタクトホール163、162を有する。
下部層間絶縁膜160の上には、複数のゲート線121及び複数のストージキャパシタ用導電体(storage capacitor conductor)127が形成されている。
下部層間絶縁膜160の上には、複数のゲート線121及び複数のストージキャパシタ用導電体(storage capacitor conductor)127が形成されている。
ゲート線121は、ゲート信号を伝達し、主に横方向にのびてデータ線171と交差する。各ゲート線121は、上に突出した複数のゲート電極124と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部129とを含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路(図示せず)は、絶縁基板110上に付着されるフレキシブル印刷回路膜(図示せず)上に装着されてもよく、絶縁基板110上に直接装着されてもよく、基板110に集積されてもよい。ゲート駆動回路が絶縁基板110上に集積されている場合、ゲート線121が延長されてゲート駆動回路と直接接続され得る。
ストレージキャパシタ用導電体127はゲート線121と分離されており、維持電極137と重畳する。
ゲート線121及びストレージキャパシタ用導電体127は、上述したデータ線171の材料より選択された導電物質で作ることができる。
ゲート線121及びストレージキャパシタ用導電体127の側面も基板110面に対し傾斜しており、その傾斜角は約30〜約80°度であることが好ましい。
ゲート線121及びストレージキャパシタ用導電体127は、上述したデータ線171の材料より選択された導電物質で作ることができる。
ゲート線121及びストレージキャパシタ用導電体127の側面も基板110面に対し傾斜しており、その傾斜角は約30〜約80°度であることが好ましい。
ゲート線121、ストレージキャパシタ用導電体127及び下部層間絶縁膜160を含む基板の全面には、上部層間絶縁膜140が形成されている。上部層間絶縁膜140は、溶液工程の可能な感光性有機物質で作ることができ、その厚さは約5,000Å〜4μmであってもよい。
上部層間絶縁膜140は、データ線171の端部179の付近には存在しない。これは、データ線171の端部179の上に形成された下部層間絶縁膜160と上部層間絶縁膜140とが接着性(adhesion)の不良によって分離されることを防止する一方、データ線171の端部179と外部回路とが効果的に接続されるように層間絶縁膜の厚さを減らすためである。
上部層間絶縁膜140は、データ線171の端部179の付近には存在しない。これは、データ線171の端部179の上に形成された下部層間絶縁膜160と上部層間絶縁膜140とが接着性(adhesion)の不良によって分離されることを防止する一方、データ線171の端部179と外部回路とが効果的に接続されるように層間絶縁膜の厚さを減らすためである。
上部層間絶縁膜140には、ゲート電極124を露出する複数の開口部146、ゲート線121の端部129を露出する複数のコンタクトホール141、及びデータ線171の突出部173を露出する複数のコンタクトホール143が形成されている。
上部層間絶縁膜140の開口部146には、ゲート絶縁体(gate insulator)144が形成されている。
上部層間絶縁膜140の開口部146には、ゲート絶縁体(gate insulator)144が形成されている。
ゲート絶縁体144は、ポリアクリール(polyacryl)とその誘導体、ポリスチレン(polystyrene)とその誘導体、ベンゾシクロブタン(benzocyclobutane、BCB)、ポリイミド(polyimide)とその誘導体、ポリビニルアルコール(polyvinylalcohol)とその誘導体、パリレン(parylene)とその誘導体、パーフルオロシクロブタン(perfluorocyclobutane)とその誘導体、パーフルオロビニルエーテル(perfluorovinylether)とその誘導体などの有機物質で作ることができる。
ゲート絶縁体144はゲート電極124を覆い、その厚さは1,000〜10,000Å程度である。開口部144の側壁は、ゲート絶縁体144より高く上部層間絶縁膜140が堤(bank)の役割を果たし、開口部146はゲート絶縁体144の表面が平坦になるように十分な大きさを有する。
上部層間絶縁膜140の上には、複数のソース電極193、複数の画素電極191、及び複数のコンタクト補助部材81、82が形成されている。これらはIZOまたはITOなどのような透明な導電物質で作ることができ、その厚さは約200Å〜約2,000Åであってもよい。
上部層間絶縁膜140の上には、複数のソース電極193、複数の画素電極191、及び複数のコンタクト補助部材81、82が形成されている。これらはIZOまたはITOなどのような透明な導電物質で作ることができ、その厚さは約200Å〜約2,000Åであってもよい。
ソース電極193は、コンタクトホール143を通じてデータ線171と接続されており、ゲート電極124の上にのびている。
画素電極191は、ゲート電極124を中心にソース電極193と対向する部分(以下、‘ドレイン電極’と言う)195を含む。ドレイン電極195とソース電極193の対向する二辺は互いに平行であり、くねくねと蛇行する。画素電極191は、ゲート線121及び/またはデータ線171と重畳して開口率(aperture ratio)を高めることができる。
画素電極191は、ゲート電極124を中心にソース電極193と対向する部分(以下、‘ドレイン電極’と言う)195を含む。ドレイン電極195とソース電極193の対向する二辺は互いに平行であり、くねくねと蛇行する。画素電極191は、ゲート線121及び/またはデータ線171と重畳して開口率(aperture ratio)を高めることができる。
コンタクト補助部材81、82は、各々コンタクトホール141、162を通じてゲート線121の端部129及びデータ線171の端部179と各々接続される。コンタクト補助部材81、82は、ゲート線121の端部129及びデータ線171の端部179と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する。
ソース電極193、画素電極191及び上部層間絶縁膜140の上には、複数の堤180が形成されている。
ソース電極193、画素電極191及び上部層間絶縁膜140の上には、複数の堤180が形成されている。
堤180には複数の開口部186が形成されている。開口部186は、ゲート電極124及びゲート絶縁体144の上に位置し、ソース電極193とドレイン電極195の一部及びその間のゲート絶縁体144を露出する。
堤180は、溶液工程の可能な感光性有機物質で作られ、その厚さは約5,000Å〜4μmであってもよい。堤180の開口部186は、上部層間絶縁膜140の開口部146より小さい。これにより、下部に形成されているゲート絶縁体144を堤180が頑丈に固定して浮き上がること(lifting)を防止することができ、後続する製造過程で化学溶液が浸透することを減らすことができる。
堤180は、溶液工程の可能な感光性有機物質で作られ、その厚さは約5,000Å〜4μmであってもよい。堤180の開口部186は、上部層間絶縁膜140の開口部146より小さい。これにより、下部に形成されているゲート絶縁体144を堤180が頑丈に固定して浮き上がること(lifting)を防止することができ、後続する製造過程で化学溶液が浸透することを減らすことができる。
堤180の開口部186には、複数の島状有機半導体層(organic semiconductori sland)154が形成されている。島状有機半導体層154は、ゲート電極124の上部でソース電極193及びドレイン電極195と接し、その高さが堤180より低くて堤180によって完全に取り囲まれている。このように島状有機半導体層154は堤180によって完全に取り囲まれていて側面が露出しないので、後続工程で島状有機半導体層154の側面に化学液などが浸透することを防止することができる。
島状有機半導体層154は、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子化合物や低分子化合物を含むことができ、インクジェット印刷方法(inkjet printing)によって形成できる。
島状有機半導体層154は、ポリフェニレンビニレン(polyphenylenevinylene)とその誘導体、ポリフルオレン(polyfluorene)とその誘導体、ポリチエニレンビニレン(polythienylenevinylene)とその誘導体、ポリ-3-ヘキシルチオフェン(poly3-hexylthiophene)、ポリチオフェン(polythiophene)とその誘導体、ポリチエノチオフェン(polythienothiophene)とその誘導体、ポリアリルアミン(polyarylamine)とその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物(perylenetetracarboxylicdianhydride、PTCDA)、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(naphthalenetetracarboxylic dianhydride、NTCDA)またはこれらのイミド誘導体、ペリレン(perylene)またはコロネン(coronene)とこれらの置換基を含む誘導体のうちより選択された少なくとも一つを含むことができる。
島状有機半導体層154は、ポリフェニレンビニレン(polyphenylenevinylene)とその誘導体、ポリフルオレン(polyfluorene)とその誘導体、ポリチエニレンビニレン(polythienylenevinylene)とその誘導体、ポリ-3-ヘキシルチオフェン(poly3-hexylthiophene)、ポリチオフェン(polythiophene)とその誘導体、ポリチエノチオフェン(polythienothiophene)とその誘導体、ポリアリルアミン(polyarylamine)とその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物(perylenetetracarboxylicdianhydride、PTCDA)、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(naphthalenetetracarboxylic dianhydride、NTCDA)またはこれらのイミド誘導体、ペリレン(perylene)またはコロネン(coronene)とこれらの置換基を含む誘導体のうちより選択された少なくとも一つを含むことができる。
島状有機半導体層154の上には、保護部材184が形成されている。保護部材184は、外部の熱、プラズマまたは化学物質から島状有機半導体層154を保護する。
一つのゲート電極124、一つのソース電極193及び一つのドレイン電極195は、島状有機半導体層154と共に一つの有機薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)Qをなし、薄膜トランジスタQのチャネルはソース電極193とドレイン電極195との間の島状有機半導体層154に形成される。
一つのゲート電極124、一つのソース電極193及び一つのドレイン電極195は、島状有機半導体層154と共に一つの有機薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)Qをなし、薄膜トランジスタQのチャネルはソース電極193とドレイン電極195との間の島状有機半導体層154に形成される。
画素電極191は、薄膜トランジスタQからデータ電圧の印加を受け、共通電圧(common voltage)の印加を受ける他の表示板(図示せず)の共通電極(common electrode)(図示せず)と共に電場を生成することによって、二つの電極の間の液晶層(図示せず)の液晶分子の方向を決定する。画素電極191と共通電極はキャパシタ[以下、液晶キャパシタ(liquid crystal capacitor)と言う]を構成し、薄膜トランジスタがターンオフされた後にも印加された電圧を維持する。
次に、図1及び図2に示す薄膜トランジスタを製造する方法について、図3乃至図15を参照して詳細に説明する。
図3、図5、図7、図9及び図11は、図1及び図2の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法を示す配置図である。図4は、図3の薄膜トランジスタ表示板のIV-IV線に沿った断面図である。図6は、図5の薄膜トランジスタ表示板のVI-VI線に沿った断面図である。図8は、図7の薄膜トランジスタ表示板のVIII-VIII線に沿った断面図である。図10は、図9の薄膜トランジスタ表示板のX-X線に沿った断面図である。図12は、図11の薄膜トランジスタ表示板のXII-XII線に沿った断面図である。図13乃至図15は、図11及び図12に連続する工程を示す断面図である。
図3、図5、図7、図9及び図11は、図1及び図2の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法を示す配置図である。図4は、図3の薄膜トランジスタ表示板のIV-IV線に沿った断面図である。図6は、図5の薄膜トランジスタ表示板のVI-VI線に沿った断面図である。図8は、図7の薄膜トランジスタ表示板のVIII-VIII線に沿った断面図である。図10は、図9の薄膜トランジスタ表示板のX-X線に沿った断面図である。図12は、図11の薄膜トランジスタ表示板のXII-XII線に沿った断面図である。図13乃至図15は、図11及び図12に連続する工程を示す断面図である。
まず、絶縁基板110の上にスパッタリング(sputtering)などの方法によってアルミニウムなどの導電層を積層し、これをフォトエッチングして、図3及び図4に示すように、突出部173及び端部179を含むデータ線171と維持電極137を含む維持電極線131とを形成する。
次に、図5及び図6に示すように、無機物質を化学気相蒸着(chemical vapor deposition、CVD)するか、または有機物質をスピンコーティング(spincoating)してコンタクトホール163、162を有する下部層間絶縁膜160を形成する。
次に、図5及び図6に示すように、無機物質を化学気相蒸着(chemical vapor deposition、CVD)するか、または有機物質をスピンコーティング(spincoating)してコンタクトホール163、162を有する下部層間絶縁膜160を形成する。
次いで、下部層間絶縁膜160の上にアルミニウムなどの導電層を積層しフォトエッチングして、ゲート電極124及び端部129を含むゲート線121とストレージキャパシタ用導電体127とを形成する。
次に、図7及び図8に示すように、感光性有機物などを塗布しパターニングして、開口部146及びコンタクトホール141、143、147を有する上部層間絶縁膜140を形成する。この時、データ線171の端部179の付近は感光性有機物を全て除去する。
次に、図7及び図8に示すように、感光性有機物などを塗布しパターニングして、開口部146及びコンタクトホール141、143、147を有する上部層間絶縁膜140を形成する。この時、データ線171の端部179の付近は感光性有機物を全て除去する。
次いで、上部層間絶縁膜140の開口部146にインクジェット印刷法などによってゲート絶縁体144を形成する。
次に、図9及び図10に示すように、非晶質ITOまたはIZOなどをスパッタリングした後にフォトエッチングして、データ電極195を含む画素電極191、ソース電極193、及びコンタクト補助部材81、82を形成する。スパッタリングの温度は約25℃〜100℃の比較的に低温、特に常温であることが好ましく、非晶質ITOまたはIZOは弱塩基性エッチング液を用いてエッチングすることが好ましい。このようにITOを低温で形成し、弱塩基性エッチング液でエッチングすることによって、有機物で作られた下部のゲート絶縁体144及び上部層間絶縁膜140が熱及び化学液によって損傷することを防止することができる。
次に、図9及び図10に示すように、非晶質ITOまたはIZOなどをスパッタリングした後にフォトエッチングして、データ電極195を含む画素電極191、ソース電極193、及びコンタクト補助部材81、82を形成する。スパッタリングの温度は約25℃〜100℃の比較的に低温、特に常温であることが好ましく、非晶質ITOまたはIZOは弱塩基性エッチング液を用いてエッチングすることが好ましい。このようにITOを低温で形成し、弱塩基性エッチング液でエッチングすることによって、有機物で作られた下部のゲート絶縁体144及び上部層間絶縁膜140が熱及び化学液によって損傷することを防止することができる。
次に、図11及び図12に示すように、感光性有機膜を塗布し現像して開口部186を有する堤180を形成する。
次に、図13に示すように、開口部186に有機半導体の溶液を滴下し乾燥して島状有機半導体層153を形成する。この時、有機半導体の溶液は前述した有機半導体物質を溶媒に溶解して作ることができ、溶媒は、例えば、テトラリン(tetralin)、シクロヘキサン(cyclohexane)、ベンゼン(benzene)、キシレン(xylene)、アニソール(anisole)、ベンゾニトリル(benzonitrile)、ルチジン(lutidine)、モルホリン(morpholine)、アニリン(aniline)、トルエン(toluene)、ピリジン(pyridine)、ジオキサン(dioxane)及びこれらの誘導体より選択することができる。
次に、図13に示すように、開口部186に有機半導体の溶液を滴下し乾燥して島状有機半導体層153を形成する。この時、有機半導体の溶液は前述した有機半導体物質を溶媒に溶解して作ることができ、溶媒は、例えば、テトラリン(tetralin)、シクロヘキサン(cyclohexane)、ベンゼン(benzene)、キシレン(xylene)、アニソール(anisole)、ベンゾニトリル(benzonitrile)、ルチジン(lutidine)、モルホリン(morpholine)、アニリン(aniline)、トルエン(toluene)、ピリジン(pyridine)、ジオキサン(dioxane)及びこれらの誘導体より選択することができる。
次いで、有機半導体の溶液を乾燥して島状有機半導体層153を形成する。
次に、図14に示すように、島状有機半導体層153の上にノズル10を備えたインクジェットヘッド(図示せず)を配置し、溶媒20を噴射する。この時、溶媒20は島状有機半導体層153を溶解することができるものであれば限定されないが、上記で列挙した溶媒のうちから選択することが好ましく、その中でも上述した有機半導体の溶液に含まれた溶媒と同じものが最も好ましい。
次に、図14に示すように、島状有機半導体層153の上にノズル10を備えたインクジェットヘッド(図示せず)を配置し、溶媒20を噴射する。この時、溶媒20は島状有機半導体層153を溶解することができるものであれば限定されないが、上記で列挙した溶媒のうちから選択することが好ましく、その中でも上述した有機半導体の溶液に含まれた溶媒と同じものが最も好ましい。
このように、島状有機半導体層153の上に溶媒を噴射することによって、固状の島状有機半導体層153は液状の有機半導体の溶液に再溶解される。そして、溶媒は開口部186の所定の領域に凝集されている有機半導体を広い領域に分散させる。
次に、常温で乾燥した後、約70〜130℃で約10〜30分間徐々にアニーリング(annealing)して溶媒を除去する。このような再溶解及び乾燥段階によって、島状有機半導体層を構成している有機分子は再整列(reorientation)され、再溶解前の島状有機半導体層153とは異なる特性を有する島状有機半導体層154が形成される。
次に、常温で乾燥した後、約70〜130℃で約10〜30分間徐々にアニーリング(annealing)して溶媒を除去する。このような再溶解及び乾燥段階によって、島状有機半導体層を構成している有機分子は再整列(reorientation)され、再溶解前の島状有機半導体層153とは異なる特性を有する島状有機半導体層154が形成される。
図15において島状有機半導体層154は斜線で表示した。
島状有機半導体層153は、有機分子が不規則な方向にランダムに配列されていることに対し、再整列された島状有機半導体層154は再溶解の際に分散されながら、例えば、有機半導体に含まれている環化合物の配列角度などが変わるなど有機分子の配列が変化することがある。そのため再整列された島状有機半導体層154は島状有機半導体層153と薄膜トランジスタの特性が異なるようになる。
島状有機半導体層153は、有機分子が不規則な方向にランダムに配列されていることに対し、再整列された島状有機半導体層154は再溶解の際に分散されながら、例えば、有機半導体に含まれている環化合物の配列角度などが変わるなど有機分子の配列が変化することがある。そのため再整列された島状有機半導体層154は島状有機半導体層153と薄膜トランジスタの特性が異なるようになる。
これについては図16A及び図16Bを参照して説明する。
図16Aは、島状有機半導体層を再溶解する前の有機薄膜トランジスタの電流特性を示すグラフである。図16Bは、島状有機半導体層を再溶解した後の有機薄膜トランジスタの電流特性を示すグラフである。
図16A及び図16Bに示すように、本発明の一実施形態によって製造された有機薄膜トランジスタは、オン電流(Ion)は高く、オフ電流(Ioff)は低くて、高いオン/オフ電流比(Ion/Ioff)を示す反面、有機半導体の再整列段階を経ない有機薄膜トランジスタは、オフ電流が大きくてオン電流とオフ電流との比が低いことが分かる。
図16Aは、島状有機半導体層を再溶解する前の有機薄膜トランジスタの電流特性を示すグラフである。図16Bは、島状有機半導体層を再溶解した後の有機薄膜トランジスタの電流特性を示すグラフである。
図16A及び図16Bに示すように、本発明の一実施形態によって製造された有機薄膜トランジスタは、オン電流(Ion)は高く、オフ電流(Ioff)は低くて、高いオン/オフ電流比(Ion/Ioff)を示す反面、有機半導体の再整列段階を経ない有機薄膜トランジスタは、オフ電流が大きくてオン電流とオフ電流との比が低いことが分かる。
このような結果は、再溶解及び乾燥段階を通じて所定の領域に凝集されている有機半導体が広い領域に分散され、島状有機半導体層を構成する有機分子が再配列されることによって、漏洩電流が減少し、電荷の移動は改善されることと見える。
次に、図1及び図2に示すように、島状有機半導体層154の上にインクジェット印刷方法によって島状有機半導体層154を覆う保護部材186を形成する。
次に、図1及び図2に示すように、島状有機半導体層154の上にインクジェット印刷方法によって島状有機半導体層154を覆う保護部材186を形成する。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、添付した請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
110 絶縁基板
121 ゲート線
124 ゲート電極
127 ストレージキャパシタ用導電体
129 ゲート線の端部
131 維持電極線
137 維持電極
140、160 層間絶縁膜
144 ゲート絶縁体
154 島状有機半導体層
171 データ線
179 データ線の端部
81、82 コンタクト補助部材
141、143、147、162、163 コンタクトホール
146、186 開口部
184 保護部材
191 画素電極
193 ソース電極
195 ドレイン電極
Q 有機薄膜トランジスタ
121 ゲート線
124 ゲート電極
127 ストレージキャパシタ用導電体
129 ゲート線の端部
131 維持電極線
137 維持電極
140、160 層間絶縁膜
144 ゲート絶縁体
154 島状有機半導体層
171 データ線
179 データ線の端部
81、82 コンタクト補助部材
141、143、147、162、163 コンタクトホール
146、186 開口部
184 保護部材
191 画素電極
193 ソース電極
195 ドレイン電極
Q 有機薄膜トランジスタ
Claims (20)
- ゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極と離隔したソース電極、及び前記ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階と、
前記島状有機半導体層の上に溶媒を噴射する段階と、
常温で前記島状有機半導体層を乾燥する段階と、
前記島状有機半導体層をアニーリングする段階と、
を含む薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記島状有機半導体層の上に溶媒を噴射する段階では、テトラリン、シクロヘキサン、ベンゼン、キシレン、アニソール、ベンゾニトリル、ルチジン、モルホリン、アニリン、トルエン、ピリジン、ジオキサン及びこれらの誘導体より選択された少なくとも一つを含む前記溶媒を噴射する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記島状有機半導体層を形成する段階は、高分子有機物質を含む有機半導体の溶液を用いて形成する溶液工程によって行う、請求項2に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記溶液工程はインクジェット印刷方法である、請求項3に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記溶媒を噴射する段階は、前記有機半導体の溶液に含まれている溶媒と同一種類の前記溶媒を噴射する、請求項4に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記アニーリングする段階は70〜130℃で行う、請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記島状有機半導体層を形成する段階の前に、前記島状有機半導体層を区切るための隔壁を形成する段階をさらに含む、請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記ゲート電極を形成する段階と前記ソース電極及びドレイン電極を形成する段階との間にゲート絶縁部材を形成する段階をさらに含み、
前記ゲート絶縁部材をインクジェット印刷方法によって形成する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - ゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極と離隔したソース電極、及び前記ソース電極と対向するドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する島状有機半導体層を形成する段階と、
を含み、
前記島状有機半導体層を形成する段階は
有機半導体の溶液を噴射する段階と、
前記有機半導体の溶液を1次乾燥する段階と、
前記乾燥された有機半導体の溶液を再溶解する段階と、
前記再溶解された有機半導体の溶液を2次乾燥する段階と、
を有する薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記再溶解する段階では、前記乾燥された有機半導体の溶液の上に溶媒を噴射する、請求項9に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記再溶解する段階では、テトラリン、シクロヘキサン、ベンゼン、キシレン、アニソール、ベンゾニトリル、ルチジン、モルホリン、アニリン、トルエン、ピリジン、ジオキサン及びこれらの誘導体より選択された少なくとも一つを含む前記溶媒を噴射する、請求項10に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記再溶解する段階で噴射される前記溶媒は、前記有機半導体の溶液に含まれている溶媒と同一種類の前記溶媒である、請求項10に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記2次乾燥する段階は、
常温で乾燥する段階とアニーリングする段階とを有する、請求項10に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記アニーリングする段階は70〜130℃で行う、請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 薄膜トランジスタ用有機物質と第1溶媒とを含む有機半導体の溶液を形成する段階と、
前記有機半導体の溶液を1次乾燥して第1分子配列を有する島状有機半導体層を形成する段階と、
前記第1分子配列を有する島状有機半導体層を溶かして2次乾燥し、前記第1分子配列とは異なる第2分子配列を有する島状有機半導体層を形成する段階と、
を含む有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第2分子配列を有する島状有機半導体層を有する前記薄膜トランジスタのオン/オフ電流比は、前記第1分子配列を有する島状有機半導体層を含む薄膜トランジスタの電流比より高い、請求項15に記載の有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第2分子配列を有する島状有機半導体層を形成するために第2溶媒を用いる、請求項15に記載の有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第2溶媒は、前記有機半導体の溶液に含まれた前記第1溶媒と同一種類の溶媒である、請求項17に記載の有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法。
- インクジェットノズルを利用して前記第2溶媒を噴射する、請求項18に記載の有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記2次乾燥する段階は、常温で乾燥する段階及びアニーリングする段階を有する、請求項15に記載の有機半導体を有する薄膜トランジスタの製造方法。
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WO2005038943A2 (en) * | 2003-10-17 | 2005-04-28 | Nitto Denko Corporation | Organic thin-film transistor |
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JP2006190757A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Konica Minolta Holdings Inc | 有機半導体層の形成方法および有機薄膜トランジスタの製造方法 |
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- 2006-09-22 KR KR1020060092228A patent/KR20080026957A/ko not_active Application Discontinuation
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- 2007-09-21 US US11/859,433 patent/US20080076204A1/en not_active Abandoned
- 2007-09-21 EP EP07018544A patent/EP1903609A2/en not_active Withdrawn
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