JP2008112962A - 薄膜トランジスタ、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性に優れた薄膜トランジスタ、当該薄膜トランジスタを備える電気光学装置および電子機器を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る薄膜トランジスタ1は、平面的に対向して配置されたソース電極3およびドレイン電極4と、少なくともソース電極3およびドレイン電極4の間に設けられた有機半導体層5と、ソース電極3、有機半導体層5およびドレイン電極4に跨って延在する複数本のゲート線7と、ソース電極3、ドレイン電極4および有機半導体層5と、各ゲート線7との間に介在するゲート絶縁層と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、特に有機半導体層を用いた薄膜トランジスタ、当該薄膜トランジスタを備える電気光学装置および電子機器に関する。
有機薄膜トランジスタは、従来のトランジスタ製造方法と異なり、溶媒に混ぜて印刷する等、簡便な工程で微細回路を作製できるため、大量生産、大面積化、低コスト化という製造面での利点が大きい。さらに、フレキシブルな基板上に作製できることから、電子ペーパなどへの用途に期待されている(特許文献1参照)。
特開2005−223286号公報
有機薄膜トランジスタには、電圧の印加を繰り返していくと、微量の残留酸素の影響により、バルク全体の抵抗が下がり、オン、オフの状態が悪くなってしまい、最後には、ゲートに変調が起こらなくなってしまう恐れがあるという課題があった。
つまり、有機薄膜トランジスタには、電圧の繰り返しによって、トランジスタ特性が変化してしまい、信頼性に乏しく、換言すると寿命が短いという問題があった。
本発明が奏する効果の一つによれば、信頼性に優れた薄膜トランジスタ、当該薄膜トランジスタを備える電気光学装置および電子機器を提供することができる。
本発明に係る薄膜トランジスタは、平面的に対向して配置されたソース電極およびドレイン電極と、少なくとも前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に設けられた有機半導体層と、前記ソース電極、前記有機半導体層および前記ドレイン電極に跨って延在する複数本のゲート線と、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層と、各前記ゲート線との間に介在するゲート絶縁層と、を有する。
本発明では、ゲート線が複数設けられているため、ゲート線に所定の電圧が印加されると、ゲート線と重なる有機半導体層中にそれぞれ独立にチャネルが誘起される。このため、1つのゲート線を継続的に使用して1つのトランジスタのオン、オフ特性が低下した場合であっても、他のゲート線へ切り替えることにより、初期特性に近い正常なトランジスタの駆動が再度可能となる。また、複数のゲート線に駆動パルスを順番に印加することにより、1つのゲート線あたりの単位駆動時間を減少させることができ、有機半導体層の特性劣化を抑制することができる。
好ましくは、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記ゲート線の延在方向に沿って交互に配置され、前記ゲート線は、複数の前記ソース電極および前記ドレイン電極に交差している。これにより、ゲート線に所定の電圧が印加されると、ゲート線の延在方向に沿って、複数の短いチャネルが誘起される。チャネル長を短く分割することにより、トランジスタの駆動電流を増大させることができる。
例えば、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、櫛歯状に形成されている。これにより、チャネル長を短く分割することができ、トランジスタの駆動電流を増大させることができる。
好ましくは、各前記ゲート線と重なる部分における前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隔が、前記ゲート線毎に異なる。このような構成では、ゲート線に閾値以上の電圧が印加されると、ゲート線と重なる部位における半導体層中にチャネルが誘起され、ソース電極とドレイン電極間に駆動電流が流れる。駆動電流は、チャネル長、すなわちソース電極とドレイン電極の間隔に左右される。具体的には、ソース電極とドレイン電極の間隔が小さくなるにしたがって、駆動電流は大きくなる。したがって、本発明では、ゲート線の選択によって、ゲート電圧を変化させなくても、駆動電流を調整できる。
この場合に、例えば、前記ソース電極または前記ドレイン電極の少なくとも一方の平面形状が、テーパー状または階段状に成形されている。これにより、ゲート線毎にソース電極とドレイン電極の間隔を異ならせることができる。
好ましくは、前記ゲート線の幅が、前記ゲート線毎に異なる。このような構成では、ゲート線に閾値以上の電圧が印加されると、ゲート線と重なる部位における半導体層中にチャネルが誘起され、ソース電極とドレイン電極間に駆動電流が流れる。駆動電流は、チャネル幅、すなわちゲート線の幅に左右される。具体的には、ゲート線の幅が広がるにしたがって、駆動電流は大きくなる。したがって、本発明では、ゲート線の選択によって、ゲート電圧を変化させなくても、駆動電流を調整できる。
また、本発明に係る電気光学装置は、上記薄膜トランジスタを備える。これにより、薄膜トランジスタの特性劣化に起因する電気光学装置全体の不良を防止することができ、信頼性に優れた電気光学装置を実現することができる。
さらに、本発明に係る電子機器は、上記電気光学装置を備える。これにより、薄膜トランジスタの特性劣化に起因する電子機器全体の不良を防止することができ、信頼性に優れた電子機器を実現することができる。
本発明が奏する効果の一つによれば、信頼性に優れた薄膜トランジスタ、当該薄膜トランジスタを備える電気光学装置および電子機器を提供できる。
(第1実施形態)
まず、本実施形態に係る薄膜トランジスタの構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。図2は、図1のA−A’線の断面図である。
図2に示すように、薄膜トランジスタ1は、基板2上に設けられたソース電極3およびドレイン電極4と、少なくともソース電極3とドレイン電極4の間に設けられた有機半導体層5と、有機半導体層5上に設けられた絶縁層6と、ゲート絶縁層6上に設けられたゲート線7とを有する。
図1に示すように、薄膜トランジスタ1は、複数本のゲート線7を有する。本実施形態では、この点に特徴がある。図1では、3本のゲート線7a,7b,7cが配置されている例を図解している。なお、ゲート線7a,7b,7cを区別する必要がない場合には、単にゲート線7という。また、ソース電極3およびドレイン電極4の双方が櫛歯状に形成されている。
ソース電極3およびドレイン電極4のそれぞれの電極部3a、4aがチャネル長L方向に沿って、所定距離離間した状態で交互に配列している。この薄膜トランジスタ1では、有機半導体層5のうち、ソース電極3の電極部3aと、ドレイン電極4の電極部4aとの間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域となる。また、各ゲート線7a,7b,7cごとに、チャネル領域は7つずつ、つまり、各ゲート線ごとのチャネル数は7つずつ設けられている。なお、チャネル数は7つに限定するものではなく、複数であれば良い。また、ソース電極3の電極部3aと、ドレイン電極4の電極部4aとの間の領域における、キャリアの移動方向の長さ、すなわち電極部3a、4a間の距離がチャネル長Lに相当する。また、ゲート線7の幅が略チャネル幅Wに相当する。電極部3a、4a同士は、接続部3b、4bにより接続されている。
上記の薄膜トランジスタ1は、有機半導体層5が、ゲート線7よりも基板2側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、トップゲート構造の薄膜トランジスタである。
以下、薄膜トランジスタ1を構成する各部について、順次説明する。
基板2は、薄膜トランジスタ1を構成する各層(各部)を支持するものである。基板2には、例えば、ガラス基板、ポリイミド、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)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)等で構成されるプラスチック基板(樹脂基板)、石英基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板等を用いることができる。薄膜トランジスタ1に可撓性を付与する場合には、基板2には、樹脂基板が選択される。
この基板2上には、下地層が設けられていてもよい。下地層としては、例えば、基板2表面からのイオンの拡散を防止する目的、ソース電極3およびドレイン電極4と、基板2との密着性(接合性)を向上させる目的等により設けられる。下地層の構成材料としては、特に限定されないが、酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(SiN)、ポリイミド、ポリアミド、あるいは架橋されて不溶化された高分子等が好適に用いられる。
ソース電極3およびドレイン電極4の構成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cuまたはこれらを含む合金等の導電性材料、ITO、FTO、ATO、SnO2等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリピロール、PEDOT(poly−ethylenedioxythiophene)のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、前記導電性高分子材料は、通常、酸化鉄、ヨウ素、無機酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸などの高分子でドープされ導電性を付与された状態で用いられる。これらの中でも、ソース電極3およびドレイン電極4の構成材料としては、それぞれ、Ni、Cu、Co、Au、Pdまたはこれらを含む合金を主とするものが好適に用いられる。
ソース電極3およびドレイン電極4の厚さ(平均)は、特に限定されないが、それぞれ、30〜300nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。各電極部3a、4aの幅Hは、それぞれ、20μm以下であるのが好ましく、数μm以上10μm以下がより好ましい。また、各電極部3a、4aの長さは、例えば数10μm以上である。
また、ソース電極部3aとドレイン電極部4aとの間の距離(離間距離)、すなわち、チャネル長Lは、2〜20μm程度であるのが好ましく、3〜10μm程度であるのがより好ましい。チャネル長Lがより小さいほうが、より大きな駆動電流(ドレイン電流)を制御でき、さらに、ゲート線の容量をより小さくできる。しかしながら、チャネル長Lを前記下限値より小さくすると、電極のパターニングにより高精度なフォトリソグラフィー技術が必要となり、コスト上昇を招く。また、小さなチャンネル長Lを達成しても、ソース電極と有機半導体層とのコンタクト抵抗の影響で、期待する効果が得られないことがある。一方、チャネル長Lを上限値より大きくすると、駆動電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ1の特性が不十分となるおそれがある。
ゲート幅Wは、数μm〜数10μm程度であるのが好ましい。チャネル幅Wを下限値より小さくすると、ドレイン電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ1の特性が不十分となるおそれがある。一方、チャネル幅Wの上限値は、ゲートの本数に依存する。
有機半導体層5は、有機半導体材料(半導体的な電気伝導を示す有機材料)を主材料として構成されている。この有機半導体層5は、少なくともチャネル領域(ゲートと重なる領域)においてチャネル方向Cとほぼ平行に配向しているのが好ましい。これにより、チャネル領域におけるキャリア移動度が高いものとなり、その結果、薄膜トランジスタ1は、その動作速度がより速いものとなる。
有機半導体材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)を主とするものを用いるのが好ましい。共役系高分子材料は、その特有な電子雲の広がりにより、キャリアの移動能が特に高い。このような高分子の有機半導体材料は、簡易な方法で成膜することができるとともに、比較的容易に配向させることができる。
また、これらの中でも、有機半導体材料は、フルオレン−ビチオフェン共重合体のようなフルオレンとビチオフェンとを含む共重合体、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体のようなアリールアミンを含む重合体またはこれらの誘導体のうちの少なくとも1種を主成分とするものがより好ましく、ポリアリールアミン、フルオレン−ビチオフェン共重合体またはこれらの誘導体のうちの少なくとも1種を主成分とするものが好ましい。このような有機半導体材料で構成される有機半導体層5は、一時的に高温多湿な環境下に晒されても、耐水性および耐酸化性が高いことから、品質劣化が防止され、特に化学的に安定なものとすることができる。
また、高分子の有機半導体材料を主材料として構成される有機半導体層5は、薄型化・軽量化が可能であり、可撓性にも優れるため、フレキシブルディスプレイのスイッチング素子等として用いられる薄膜トランジスタへの適用に適している。有機半導体層5の厚さ(平均)は、0.1〜1000nm程度であるのが好ましく、1〜500nm程度であるのがより好ましく、10〜100nm程度であるのがさらに好ましい。
ゲート絶縁層6は、ソース電極3およびドレイン電極4に対してゲート線7を絶縁するものであり、主として有機材料(特に有機高分子材料)で構成されているのが好ましい。有機高分子材料を主材料とするゲート絶縁層6は、その形成が容易であるとともに、有機半導体層5との密着性の向上を図ることもできる。このような有機高分子材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルフェニレン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレートのようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなフッ素系樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテンなどのオレフィン系樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
ゲート絶縁層6の厚さ(平均)は、特に限定されないが、10〜5000nm程度であるのが好ましく、100〜1000nm程度であるのがより好ましい。ゲート絶縁層6の厚さを前記範囲とすることにより、ソース電極3およびドレイン電極4とゲート線7とを確実に絶縁しつつ、薄膜トランジスタ1が大型化すること(特に、厚さが増大すること)を防止することができる。
なお、ゲート絶縁層6は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。また、ゲート絶縁層6の構成材料には、例えば、SiO2等の無機絶縁材料を用いることもできる。この場合、ゲート絶縁層6は、ポリシリケート、ポリシロキサン、ポリシラザンのような溶液を塗布して、塗布膜を酸素、または水蒸気の存在下で加熱することによって、溶液材料からSiO2を得ることができる。また、金属アルコキシド溶液を塗布した後、これを酸素雰囲気で加熱することによって無機絶縁材料を得る(ゾル・ゲル法として知られる)ことができる。
ゲート線7は、金属材料または金属酸化物材料等の導電性材料であればよく、例えば、Ag、Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、CuおよびNiまたはこれらを含む合金、インジウムティンオキサイド(ITO)、インジウムオキサイド(IO)、インジウムジンクオキサイド(IZO)、アンチモンティンオキサイド(ATO)および酸化スズ(SnO2)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。その他、導電性材料としては、例えば、ソース電極3およびドレイン電極4で挙げたような導電性高分子材料を用いることもできる。
これらの中でも、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Niまたはこれらを含む合金のうちの少なくとも1種を主成分とするものであるのが好ましい。これらのものは、高い導電性を有するものであることから好ましい。
上記の薄膜トランジスタ1は、ゲート線7に印加する電圧を変化させることにより、ソース電極3とドレイン電極4との間に流れる電流量が制御される。すなわち、ゲート線7に電圧が印加されていないOFF状態では、ソース電極3(ソース電極部3a)とドレイン電極4(ドレイン電極部4a)との間に電圧を印加しても、有機半導体層5中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。一方、ゲート線7に電圧が印加されているON状態では、有機半導体層5のゲート絶縁層6に面した部分にキャリアが誘起され、チャネルが形成される。この状態でソース電極3とドレイン電極4との間に電圧を印加すると、チャネルを通って電流が流れる。
なお、本実施形態では、ソース電極3およびドレイン電極4の双方が櫛歯状をなし、その歯が互いに噛み合うように形成されている構成のものについて説明したが、これらの電極3、4の形状は、これに限定されない。
<薄膜トランジスタの製造方法>
図3は、薄膜トランジスタ1の製造方法を説明するための工程断面図である。
図3(a)に示すように、基板2上に、導電膜を形成した後、導電膜をパターニングすることにより、ソース電極3およびドレイン電極4を形成する。
導電膜は、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法およびMOD法により形成することができる。特に、導電膜は、無電解メッキ法により形成するのが好ましい。電解メッキ法を用いることにより、真空装置等の大がかりな装置を必要とせず、容易かつ安価に、高い成膜精度でソース電極3およびドレイン電極4を形成することができる。なお、基板2としてポリイミド等の樹脂基板を用いる場合には、基板2に対する導電膜の密着性を向上させるために、導電膜の形成に先立って密着層を形成することが好ましい。
パターニングは、導電膜上にリソグラフィ技術によりレジストマスクを形成した後、当該レジストマスクを用いて導電膜をエッチングすることにより行なう。このエッチングには、プラズマエッチング、リアクティブエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうち1種または2種以上を組み合わせて行うことができる。このうち、ウェットエッチングを用いるのが好ましい。これにより、真空装置等の大がかりな装置を用いずに、簡易な装置および工程でエッチングを行うことができる。ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えば、塩化第二鉄を含む溶液、硫酸や硝酸、酢酸を含む溶液等が挙げられる。その後、レジストマスクを除去する。レジストマスクの除去には、好ましくはレジスト剥離液が用いられるが、その他、例えば、前述の物理的エッチング法を用いてもよい。
以上のように、フォトリソグラフィー法とエッチングとを組み合わせて用いることにより、寸法精度の高いソース電極3およびドレイン電極4を、容易かつ確実に形成することができる。したがって、ソース電極部3aおよびドレイン電極部4aの幅H、およびソース電極部3aとドレイン電極部4aとの間の距離(チャネル長L)を比較的短く設定することが可能となり、これにより、しきい電圧の絶対値が低く、また駆動電流の大きい、すなわちスイッチング素子としての特性に優れた薄膜トランジスタ1を得ることができる。
なお、ソース電極3およびドレイン電極4をリフトオフ法により形成してもよい。すなわち、基板2上に、ソース電極3およびドレイン電極4の形状に対応した開口部を有するレジストマスクを形成し、このレジストマスクが形成された基板2をメッキ液に浸漬させる。これにより、ソース電極3およびドレイン電極4の形状に対応したメッキ膜が形成される。その後、レジストマスクを剥離することにより、ソース電極3およびドレイン電極4を得ることができる。
次に、図3(b)に示すように、ソース電極3およびドレイン電極4が形成された基板2上に、有機半導体層5を形成する。
有機半導体層5は、例えば、有機高分子材料またはその前駆体を含む溶液を、塗布法を用いて、基板2上にソース電極3およびドレイン電極4を覆うように塗布(供給)した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理(例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等)を施すことにより形成することができる。ここで、塗布法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、インクジェット法を用いて、有機半導体層5を形成するのが好ましい。インクジェット法によれば、レジストマスクを形成することなく、チャネル領域にのみ有機半導体層5を形成することができる。これにより、有機半導体材料の使用量を削減することができ、製造コストの削減を図ることができる。また、インクジェット法を用いることにより、フォトレジストや現像液、剥離液などの化学薬品や、酸素プラズマ、CF4プラズマなどのプラズマ処理を使わなくて済む。そのため、有機半導体材料の特性が変化(例えば、ドープされる)したり、劣化するおそれがない。また、有機半導体層5の形成領域は、図示の構成に限定されず、有機半導体層5は、ソース電極部3aとドレイン電極部4aを覆うように形成してもよい。
有機半導体材料を溶解する溶媒には、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等を用いることができる。
有機半導体材料は、芳香族炭化水素基、複素環基などの共役系を含むため、一般的に芳香族炭化水素系溶媒に溶けやすい。トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンなどが特に適する溶媒である。
次に、図3(c)に示すように、少なくとも有機半導体層5を覆うように、ゲート絶縁層6を形成する。ゲート絶縁層6は、例えば、絶縁材料またはその前駆体を含む溶液を、塗布法を用いて、有機半導体層5上に塗布(供給)した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理(例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等)を施すことにより形成することができる。なお、ゲート絶縁層6をインクジェット法を用いて形成してもよい。
塗布法には、前記と同様の方法を用いることができる。先に述べた通り、有機半導体材料は芳香族炭化水素系溶媒に溶けやすいので、絶縁材料を塗布する際には、有機半導体材料の溶解を抑制することが望ましい。このためには、水系溶媒、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、フッ素系溶媒を用いることが望ましい。
次に、図3(d)に示すように、ゲート絶縁層6上に、ゲート線7を形成する。ゲート線7の形成方法としては、導電性粒子を含む液状材料を吐出するインクジェット法や、上述したリフトオフ法を用いることができる。また、導電膜を形成した後に、リソグラフィ技術によりレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて導電膜をエッチングしてゲート線7を形成してもよい。
以上により、図2に示す薄膜トランジスタ1が得られる。
上記の本実施形態に係る薄膜トランジスタの効果について説明する。本実施形態では、複数本のゲート線7を配置することにより、ソース電極3とドレイン電極4の間の有機半導体層5にそれぞれ独立した複数のチャネルを誘起することができる。
その結果、例えば、図1に示すゲート線7aへの電圧の印加を繰り返すことにより、ゲート線7a下の有機半導体層5が劣化・変質した場合、他のゲート線7b,7cを用いることにより、有機半導体層5中の異なる領域にチャネルを誘起することができる。これにより、初期特性に近い正常なトランジスタの駆動が再び可能となり、薄膜トランジスタ1の長寿化および信頼性の向上を図ることができる。
また、有機半導体層5は、電圧の印加を繰り返すことにより劣化していくことから、複数本のゲート線7を交互に使用することにより、同等のスイッチング動作を維持しつつ、駆動による劣化を遅らせることが可能となる。例えば、図4(a)に示す駆動パルスをゲート線7に印加して、必要なスイッチング特性が得られると仮定する。この場合において、本実施形態では、ゲート線7a,7b,7cにそれぞれ図4(b)に示す周波数の駆動パルスを印加することにより、同じスイッチング特性を得ることができる。すなわち、例えば、n本のゲート線7を交互にオン/オフさせることにより、1つのゲート線7あたりの単位駆動時間を1/nにすることができる。単位駆動時間を減少することができれば、駆動による有機半導体層5の劣化を抑制することが可能となり、薄膜トランジスタ1の長寿命化および信頼性の向上を図ることができる。
さらに、例えば、作製時において有機半導体層5中の一部の領域に不良が発生した場合であっても、不良領域以外の領域にチャネルを誘起するゲート線7を使用すればよい。このため、有機半導体層5の一部の領域の不良に起因して、薄膜トランジスタ1全体が不良となることを防止することができる。
トランジスタの駆動電流は、チャネル長の2乗に反比例し、移動度に比例する。したがって、薄膜トランジスタ1の駆動電流を増大させためには、チャネル長Lを短くすることが有効となる。本実施形態では、有機半導体層5を複数のソース電極3(電極部3a)およびドレイン電極4(電極部4a)により分割して、1つごとのチャネル長Lを短くしていることから、薄膜トランジスタ1の駆動電流を増大させることができる。
また、トランジスタの駆動電流は、チャネル幅に比例する。本実施形態では、1本のゲート線7にゲート電圧を印加した場合に、ゲート線7の延在方向に沿って複数本のチャネルが誘起される。この結果、トランジスタ全体としてのチャネル幅は、ゲート幅w×電極部3aと電極部4aとの間隔(ギャップ)の数Nとなり、実質的にチャネル幅を広げたのと等しい効果が得られる。この結果、薄膜トランジスタ1の駆動電流を増大させることができる。
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態に係る薄膜トランジスタ1の断面図である。
図5に示す薄膜トランジスタ1は、基板2上に設けられたゲート線7と、ゲート線7上に設けられたゲート絶縁層6と、ゲート絶縁層6上に設けられたソース電極3およびドレイン電極4と、ソース電極3およびドレイン電極4の間に設けられた有機半導体層5とを有する。
上記の薄膜トランジスタ1は、ゲート線7が、有機半導体層5よりも基板2側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタである。このように、薄膜トランジスタ1はボトムゲート型であってもよい。
(第3実施形態)
図6は、第3実施形態に係る薄膜トランジスタ1の平面図である。
図6に示すように、ソース電極3およびドレイン電極4の双方が略長方形状に形成され、チャネル方向Cに沿って並んで配置されている。また、チャネル方向Cに伸びるゲート線7が、チャネル方向Cと交差する方向に3本並んでいる。
以上のように、櫛歯状のソース電極3およびドレイン電極4ではなく、通常の最もシンプルなソース電極3およびドレイン電極4の構成であってもよい。この場合においても、ソース電極3とドレイン電極4の間に、複数のチャネルを独立して誘起できることから、第1実施形態と同様の理由で、長寿命化および信頼性の向上を図った薄膜トランジスタ1を実現することができる。
(第4実施形態)
図7は、第4実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。
図7に示すように、互いに対向するソース電極3およびドレイン電極4が、ゲート線7と複数回交差している。具体的には、ソース電極3およびドレイン電極4は、渦巻状に形成されている。
これにより、1本のゲート線7に対してチャネル長の短い複数のチャネルが誘起され、トランジスタの駆動電流を増大させることができる。
なお、ソース電極3およびドレイン電極4の形状は櫛歯状や渦巻状に限られず、ゲート線に沿ってチャネルを分割できればよい。具体的には、互いに対向するソース電極3およびドレイン電極4のペアが、ゲート線7の延在方向に沿って複数設けられていればよい。
(第5実施形態)
図8は、第5実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。図8では、1つの薄膜トランジスタにおけるゲート線7、ソース電極3およびドレイン電極4の位置関係を示している。
図8に示すように、本実施形態に係る薄膜トランジスタ1は、複数本のゲート線7を有する。図8では、4本のゲート線7−1、7−2、7−3、7−4が配置されている例を図解しているが、4本に限定されない。なお、ゲート線7−1、7−2、7−3、7−4を区別する必要がない場合には、単にゲート線7という。各ゲート線7は、ソース電極3、およびドレイン電極4に跨って延在している。また、ソース電極3と、ドレイン電極4との間における、各ゲート線7の下層には、ゲート絶縁層6(図2)を介して有機半導体層5が設けられている。
ソース電極3およびドレイン電極4は、ゲート線7に対して絶縁された状態で配置されている。本実施形態では、ソース電極3の平面形状(パターン形状)がテーパー状に形成されている。このため、ゲート線7と重なる部分におけるソース電極3とドレイン電極4の間隔Lが、ゲート線7毎に異なっている。具体的には、ソース電極3とドレイン電極4の間隔は、ゲート線7−1側において最も小さく、ゲート線7−4側において最も大きい。なお、ドレイン電極4をテーパー状にしてもよく、また、ソース電極3とドレイン電極4の双方をテーパー状にしてもよい。
また、図8においては、テーパ状をなした突起部であるソース電極3は2つ設けられているが、これに限定するものではなく、複数であれば良い。また、ドレイン電極の本数もソース電極3の数と対応した数であれば良い。
ソース電極3とドレイン電極4の間隔Lは、ゲート線7にゲート電圧を印加した際に誘起されるチャネル長に影響する。すなわち、ソース電極3とドレイン電極4の間隔が大きければ、それだけチャネル長は大きくなる。トランジスタの駆動電流は、チャネル長の2乗に反比例する。したがって、ゲート電圧が同じ場合には、ゲート線7−1にゲート電圧を印加した場合に最も大きな駆動電流が得られ、ゲート線7−4にゲート電圧を印加した場合に最も小さな駆動電流が得られる。
本実施形態では、ゲート線7の延在方向に、ソース電極3およびドレイン電極4が交互に配置されており、電極の全体形状は櫛歯状となっている。したがって、1つのトランジスタ全体のチャネル幅は、ゲート線7の本数nと、ゲート幅Wとの積となる。このため、チャネル幅を広げたのと同様の効果が得られ、トランジスタの駆動電流を増加させることができる。
また、ソース電極3とドレイン電極4との間隔Lは、2〜20μm程度であるのが好ましく、3〜10μm程度であるのがより好ましい。間隔Lがより小さいほうが、より大きな駆動電流(ドレイン電流)を制御できる。しかしながら、間隔Lを前記下限値より小さくすると、電極のパターニングにより高精度なフォトリソグラフィー技術が必要となり、コスト上昇を招く。また、小さな間隔Lを達成しても、ソース電極と有機半導体層とのコンタクト抵抗の影響で、期待する効果が得られないことがある。一方、間隔Lを上限値より大きくすると、駆動電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ1の特性が不十分となるおそれがある。
上記の薄膜トランジスタ1では、ゲート線7に電圧が印加されていないOFF状態では、ソース電極3とドレイン電極4との間に電圧を印加しても、有機半導体層5中にほとんどキャリアが存在しないため、電流はほとんど流れない。一方、ゲート線7に閾値を越える電圧が印加されているON状態では、有機半導体層5のゲート絶縁層6に面した部分にキャリアが誘起され、チャネルが形成される。この状態でソース電極3とドレイン電極4との間に電圧を印加すると、チャネルを通って電流が流れる。駆動電流は、チャネル長の2乗に反比例する。したがって、ゲート電圧が同じ場合には、ゲート線7−1にゲート電圧を印加した場合に最も大きな駆動電流が得られ、ゲート線7−4にゲート電圧を印加した場合に最も小さな駆動電流が得られる。
上記の本実施形態に係る薄膜トランジスタの効果について説明する。
本実施形態に係る薄膜トランジスタでは、ゲート線7−1〜7−4の選択によって、同じゲート電圧を印加した場合においても、複数種類(本例では4種類)の駆動電流を得ることができる。
換言すると、複数本のゲート線7を配置し、ソース電極3とドレイン電極4との間隔を、ゲート線7毎に変えることにより、同じゲート電圧を印加した場合であっても、ゲート線7の選択によって、駆動電流を調節することができる。この結果、ゲート電圧を変化させなくても、ゲート線7の選択によって駆動電流を制御できる。
また、通常のトランジスタと同様に、ゲート線7に印加する電圧を変化させることにより、ソース電極3とドレイン電極4との間に流れる電流量を調整することもできる。
また、特に有機薄膜トランジスタの場合には、以下の効果も奏する。本実施形態に係る薄膜トランジスタでは、目的とする駆動電流に最も近いゲート線7を選択して、必要に応じてゲート電圧を調整することにより、所望の駆動電流を得ることができる。したがって、ゲート線7をn本用意した場合には、単純に平均すると、1本のゲート線7あたりの単位駆動時間を1/nに減らすことができる。この結果、ゲート線7直下の有機半導体層5の劣化を抑制することができ、薄膜トランジスタ1の長寿命化および信頼性の向上を図ることができる。
(第6実施形態)
図9は、第6実施形態に係る薄膜トランジスタ1の平面図である。
図9に示すように、第6実施形態に係る薄膜トランジスタ1では、本実施形態では、ソース電極3の平面形状が階段状に形成されている。このため、ゲート線7と重なる部分におけるソース電極3とドレイン電極4の間隔Lが、ゲート線7毎に異なっている。具体的には、ソース電極3とドレイン電極4の間隔は、ゲート線7−1側において最も小さく、ゲート線7−4側において最も大きい。なお、ドレイン電極4を階段状にしてもよく、また、ソース電極3とドレイン電極4の双方を階段状にしてもよい。
したがって、第6実施形態に係る薄膜トランジスタ1によっても、ゲート線7の選択によって、駆動電流を調節することができる。
また、本実施形態では、ソース電極3は階段状に形成されており、ゲート線7と交差する階段状の辺は、ソース電極3の辺と平行である。このため、製造上のバラつきなどに起因してゲート線7が左右に若干ずれた場合であっても、ソース電極3とドレイン電極4の間隔に影響はないため、ゲート線7の位置ずれに起因する駆動電流の変動を抑制することができる。
つまり、第2実施形態に係る薄膜トランジスタ1によれば、第1実施形態における作用効果に加えて、製造バラつきを吸収可能な、製造が容易な設計の薄膜トランジスタ1を提供することができる。また、製造バラつきを吸収できることから、製造歩留りも向上し、安価に薄膜トランジスタ1を製造することができる。
(第7実施形態)
図10は、第7実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。
図10に示すように、本実施形態に係る薄膜トランジスタ1では、ゲート線7の幅(ゲート幅)が、ゲート線7毎に異なる。具体的には、ゲート線7−1、7−2、7−3のゲート幅をそれぞれW1、W2、W3とするとW1>W2>W3となっている。また、ゲート線7の延在方向には、矩形のソース電極3およびドレイン電極4が交互に配列している。
また、各電極3、4の幅Hは、それぞれ、20μm以下であるのが好ましく、数μm以上10μm以下がより好ましい。
トランジスタの駆動電流は、ゲート幅に比例する。したがって、ゲート電圧を同じとすると、ゲート線7−1を選択した場合に最も大きな駆動電流が得られ、ゲート線7−3を選択した場合に最も小さな駆動電流が得られる。このように、第7実施形態に係る薄膜トランジスタ1によっても、ゲート線7の選択によって、駆動電流を調節することができる。また、ソース電極3およびドレイン電極4が平行であるため、ゲート線7の位置ずれに起因する駆動電流の変動を抑制することができる。
従って、第7実施形態に係る薄膜トランジスタ1によっても、第6実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
(第8実施形態)
図11は、第8実施形態に係る薄膜トランジスタ1の平面図である。
図11に示すように、櫛歯状のソース電極3およびドレイン電極4ではなく、ゲート線7の延在方向に沿って、1対のソース電極3およびドレイン電極4が形成されている。本実施形態では、ソース電極3の外縁のうち、ドレイン電極4に対向する側が階段状に形成されている。このため、ソース電極3とドレイン電極4の間隔Lが、ゲート線7毎に異なっている。なお、ドレイン電極4を階段状に構成しても良い。
この構成により、ゲート線7が左右に若干ずれた場合であっても、ソース電極3とドレイン電極4の間隔に影響はない。
従って、第4実施形態に係る薄膜トランジスタ1によっても、第2実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
以上のように、櫛歯状のソース電極3およびドレイン電極4ではなく、通常の最もシンプルなソース電極3およびドレイン電極4の構成であってもよい。この場合においても、ゲート線7の選択により、駆動電流を制御することができる。
(電気光学装置)
図12は、本実施形態に係る電気光学装置の配線基板を示す図である。電気光学装置の配線基板は、上述した薄膜トランジスタ1を複数備える。
図12に示す配線基板10は、基板2と、基板2上に設けられた薄膜トランジスタ1、画素電極41、接続端子8、ソース線13、ゲート線7などから構成されている。
画素電極41は、配線基板10を用いて電気光学装置を構築した際に、各画素を駆動させるための電圧を印加する一方の電極を構成するものであり、マトリクス状に配列されている。
各画素電極41には、マトリクス状に配列された各薄膜トランジスタ1のドレイン電極4がそれぞれ接続されている。したがって、薄膜トランジスタ1の動作を制御することにより、電気光学装置において各画素の駆動を制御することができる。
接続端子8は、複数の第1の端子81および複数の第2の端子82で構成されている。各第1の端子81および各第2の端子82は、それぞれ、駆動用ICと接続するための端子を構成する。
ゲート線7は、行方向に配列した薄膜トランジスタ1に共通接続されている。本例では、薄膜トランジスタ1毎にゲート線7が2本配置されている例を示す。ゲート線7の一端部は、第1の端子81に接続されている。
ソース線13は、列方向に配列した薄膜トランジスタ1のソース電極3に共通接続されている。ソース線13は、ソース電極3と同時に形成される。ソース線13の一端部は、第2の端子82と接続されている。
画素電極41、接続端子8(第1の端子81および第2の端子82)およびソース線13の構成材料としては、導電性を有するものであればいかなるものであってもよいが、例えば、前述したソース電極3およびドレイン電極4の構成材料として挙げたものと同様のものを用いることができる。これにより、ソース電極3、ドレイン電極4、画素電極41、接続端子8およびソース線13を同時に形成することができる。
ゲート線7の構成材料としては、前述したものの他、ソース電極3およびドレイン電極4の構成材料として挙げたものと同様のものを用いることもできる。
次に、前述した配線基板10が組み込まれた電気光学装置について、電気泳動表示装置を一例に説明する。
図13は、本発明の配線基板10を電気泳動表示装置に適用した場合の実施形態を示す縦断面図である。
図13に示す電気泳動表示装置20は、配線基板10と、この配線基板10上に設けられた電気泳動表示部25とで構成されている。図13に示すように、電気泳動表示部25は、対向基板251と、対向電極252と、マイクロカプセル40と、バインダ材45とを有している。対向基板251上に、対向電極252が積層され、マイクロカプセル40(表示媒体)がバインダ材45により、対向電極252上に固定されている。
画素電極41は、マトリクス状に配置されて、薄膜トランジスタ1のドレイン電極4と接続され、かつ、ゲート絶縁層6で覆われている。さらに、この電気泳動表示部25と配線基板10とが、保護膜30を介して接合されている。
この保護膜30は、薄膜トランジスタ1を機械的に保護すると共に、後述するように、親油性の液体が配線基板10側に拡散するのを防止する機能を有するものである。また、各カプセル40内には、それぞれ、特性の異なる複数種の電気泳動粒子、本実施形態では、電荷および色(色相)の異なる2種の電気泳動粒子401、402を含む電気泳動分散液400が封入されている。
さらに、配線基板10が有する接続端子8(端子81〜82)には、駆動用ICの端子が接続され、これにより、配線基板10が備える薄膜トランジスタ1(スイッチング素子)のON/OFFの切り替えが可能となる。すなわち、電気泳動表示装置20では、1本あるいは複数本のゲート線7に選択信号(選択電圧)を供給すると、この選択信号(選択電圧)が供給されたゲート線7に接続されている薄膜トランジスタ1がONとなる。
これにより、かかる薄膜トランジスタ1に接続されているソース線13と画素電極41とは、実質的に導通する。このとき、ソース線13に所望のデータ(電圧)を供給した状態であれば、このデータ(電圧)は画素電極41に供給される。そして、画素電極41と対向電極252との間に電界が生じ、この電界の方向、強さ、電気泳動粒子401、402の特性等に応じて、電気泳動粒子401、402は、いずれかの電極の方向に向かって電気泳動する。
一方、この状態から、ゲート線7への選択信号(選択電圧)の供給を停止すると、薄膜トランジスタ1はOFFとなり、薄膜トランジスタ1に接続されているソース線13と画素電極41とは非導通状態となる。したがって、ゲート線7への選択信号の供給および停止、あるいは、ソース線13へのデータの供給および停止を適宜組み合わせて行うことにより、電気泳動表示装置20の表示面側(対向基板)には、所望の画像(情報)を表示させることができる。
本実施形態の電気泳動表示装置20は、本実施形態に係る薄膜トランジスタ1を備える配線基板10を用いることにより、電気泳動表示装置の長寿命化および信頼性の向上を図ることができる。
なお、本発明の電気光学装置は、電気泳動表示装置20に限定されるものではなく、液晶表示装置、有機または無機EL表示装置等であってもよい。
(電子機器)
上記電気泳動表示装置20等の電気光学装置は、各種電子機器に組み込むことができる。電子機器の例として、電子ペーパについて説明する。
図14は、電子ペーパの斜視図である。
図14に示す電子ペーパ600は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体601と、表示ユニット602とを備えている。このような電子ペーパ600では、表示ユニット602が、前述したような電気泳動表示装置20で構成されている。
なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、本実施形態に係る薄膜トランジスタ1を備える電気光学装置を適用することが可能である。
以上、本発明の薄膜トランジスタ、電気光学装置および電子機器について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
第1実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。 第1実施形態に係る薄膜トランジスタの断面図である。 第1実施形態に係る薄膜トランジスタの工程断面図である。 薄膜トランジスタの駆動方法の一例を説明するための図である。 第2実施形態に係る薄膜トランジスタの断面図である。 第3実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。 第4実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。 第5実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。 第6実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。 第7実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。 第8実施形態に係る薄膜トランジスタの平面図である。 本実施形態に係る電気光学装置の一例を示す平面図である。 本実施形態に係る電気光学装置の一例を示す断面図である。 本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
符号の説明
1…薄膜トランジスタ、2…基板、3…ソース電極、3a…ソース電極部、3b…接続部、4…ドレイン電極、4a…ドレイン電極部、4b…接続部、5…有機半導体層、6…ゲート絶縁層、7,7a,7b,7c…ゲート線、8…接続端子、10…配線基板、13…ソース線、20…電気泳動表示装置、25…電気泳動表示部、41…画素電極、81…第1の端子、82…第2の端子、251…対向基板、252…対向電極、30…保護膜、40…マイクロカプセル、400…電気泳動分散液、401,402…電気泳動粒子、45…バインダ材、600…電子ペーパ、601…本体、602…表示ユニット

Claims (8)

  1. 平面的に対向して配置されたソース電極およびドレイン電極と、
    少なくとも前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に設けられた有機半導体層と、
    前記ソース電極、前記有機半導体層および前記ドレイン電極に跨って延在する複数本のゲート線と、
    前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層と、各前記ゲート線との間に介在するゲート絶縁層と、
    を有する薄膜トランジスタ。
  2. 前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記ゲート線の延在方向に沿って交互に配置され、
    前記ゲート線は、複数の前記ソース電極および前記ドレイン電極に交差している、
    請求項1記載の薄膜トランジスタ。
  3. 前記ソース電極および前記ドレイン電極は、櫛歯状に形成されている、
    請求項1記載の薄膜トランジスタ。
  4. 各前記ゲート線と重なる部分における前記ソース電極と前記ドレイン電極との間隔が、前記ゲート線毎に異なる、
    請求項1記載の薄膜トランジスタ。
  5. 前記ソース電極または前記ドレイン電極の少なくとも一方の平面形状が、テーパー状または階段状に成形されている、
    請求項4記載の薄膜トランジスタ。
  6. 前記ゲート線の幅が、前記ゲート線毎に異なる、
    請求項1記載の薄膜トランジスタ。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタを備える電気光学装置。
  8. 請求項7記載の電気光学装置を備える電子機器。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010093092A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Hitachi Ltd ボトムゲート型有機薄膜トランジスタ及びその製造方法
WO2013042755A1 (ja) * 2011-09-22 2013-03-28 日本電気株式会社 有機半導体素子
WO2014065343A1 (en) * 2012-10-24 2014-05-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2014116596A (ja) * 2012-11-15 2014-06-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
US9385147B2 (en) 2011-03-03 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic systems, thin film transistors, methods of manufacturing thin film transistors and thin film transistor arrays
US10483290B2 (en) 2008-12-25 2019-11-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047104B3 (de) * 2005-09-30 2007-05-31 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit miteinander verschalteten Zellstreifen
EP2363904A3 (en) * 2010-03-02 2013-02-27 Ricoh Company, Limited Organic semiconductor element and organic electrode
KR101863941B1 (ko) * 2010-06-08 2018-06-04 삼성디스플레이 주식회사 오프셋 구조의 박막 트랜지스터
JP5351343B2 (ja) * 2011-01-13 2013-11-27 シャープ株式会社 半導体装置
JP6204145B2 (ja) 2012-10-23 2017-09-27 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
CN103793089B (zh) * 2012-10-30 2017-05-17 宸鸿科技(厦门)有限公司 触控面板
KR102072803B1 (ko) * 2013-04-12 2020-02-04 삼성디스플레이 주식회사 박막 반도체 장치 및 유기 발광 표시 장치
CN104091830A (zh) * 2014-06-20 2014-10-08 京东方科技集团股份有限公司 一种薄膜晶体管及其修复方法、goa电路及显示装置
CN104617042B (zh) * 2015-02-09 2018-01-19 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及其制备方法
CN105405893B (zh) * 2015-12-21 2018-09-14 华南理工大学 一种平面分离双栅薄膜晶体管及其制备方法
CN105428419B (zh) * 2015-12-22 2018-06-22 华南理工大学 一种电阻栅薄膜晶体管及其制备方法
CN107527947B (zh) * 2016-06-20 2020-12-18 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 一种半导体器件及其制作方法、电子装置
CN106896607A (zh) * 2017-04-27 2017-06-27 武汉华星光电技术有限公司 一种阵列基板及显示装置
CN111092091A (zh) * 2018-10-08 2020-05-01 Tcl集团股份有限公司 a-Si TFT器件驱动的主动背光LED光源板及背光模组
CN111092093A (zh) * 2018-10-08 2020-05-01 Tcl集团股份有限公司 a-Si TFT器件驱动的主动背光LED光源板及背光模组
CN117642865A (zh) * 2022-06-30 2024-03-01 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管、移位寄存器单元、栅极驱动电路和显示面板

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6242563A (ja) * 1985-08-20 1987-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜トランジスタ
JPH08279616A (ja) * 1995-04-07 1996-10-22 Nec Corp 電界効果型トランジスタ
JPH10154816A (ja) * 1996-11-21 1998-06-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2004158530A (ja) * 2002-11-05 2004-06-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 導電性有機分子薄膜を有する素子
JP2005223286A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Seiko Epson Corp 薄膜トランジスタ、配線基板、表示装置および電子機器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0488801B1 (en) * 1990-11-30 1998-02-04 Sharp Kabushiki Kaisha Thin-film semiconductor device
JP3256110B2 (ja) * 1995-09-28 2002-02-12 シャープ株式会社 液晶表示装置
KR100215882B1 (ko) * 1996-05-16 1999-08-16 구본준 고체촬상소자 제조방법
US5981983A (en) * 1996-09-18 1999-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba High voltage semiconductor device
US6259142B1 (en) * 1998-04-07 2001-07-10 Advanced Micro Devices, Inc. Multiple split gate semiconductor device and fabrication method
JP2002215065A (ja) * 2000-11-02 2002-07-31 Seiko Epson Corp 有機エレクトロルミネッセンス装置及びその製造方法、並びに電子機器
JP2003140188A (ja) * 2001-11-07 2003-05-14 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JP2005353703A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Nec Compound Semiconductor Devices Ltd 電界効果型トランジスタ
KR20070115221A (ko) * 2006-06-01 2007-12-05 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6242563A (ja) * 1985-08-20 1987-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜トランジスタ
JPH08279616A (ja) * 1995-04-07 1996-10-22 Nec Corp 電界効果型トランジスタ
JPH10154816A (ja) * 1996-11-21 1998-06-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2004158530A (ja) * 2002-11-05 2004-06-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 導電性有機分子薄膜を有する素子
JP2005223286A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Seiko Epson Corp 薄膜トランジスタ、配線基板、表示装置および電子機器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010093092A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Hitachi Ltd ボトムゲート型有機薄膜トランジスタ及びその製造方法
US10483290B2 (en) 2008-12-25 2019-11-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US10720451B2 (en) 2008-12-25 2020-07-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11158654B2 (en) 2008-12-25 2021-10-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11996416B2 (en) 2008-12-25 2024-05-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US9385147B2 (en) 2011-03-03 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic systems, thin film transistors, methods of manufacturing thin film transistors and thin film transistor arrays
WO2013042755A1 (ja) * 2011-09-22 2013-03-28 日本電気株式会社 有機半導体素子
WO2014065343A1 (en) * 2012-10-24 2014-05-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US9219161B2 (en) 2012-10-24 2015-12-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2014116596A (ja) * 2012-11-15 2014-06-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置

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