JP2008235861A - 薄膜トランジスタアレイ、薄膜トランジスタアレイの製造方法、および薄膜トランジスタアレイを用いたアクティブマトリクス型ディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】有機半導体層の形成に印刷法を適用しても高スループットでアライメント精度良く、高いオンオフ比を有し、素子間でのばらつきが小さい薄膜トランジスタアレイを提供する。
【解決手段】薄膜トランジスタアレイの配置を（１）半導体層１２の電流が流れる方向をソース配線２８の方向と同じにする、（２）ソース・ドレイン電極２７、２６をクシ型形状の電極とする、等の最適化を行い、印刷法による有機半導体層１２をストライプ形状とする。
【選択図】図１
【解決手段】薄膜トランジスタアレイの配置を（１）半導体層１２の電流が流れる方向をソース配線２８の方向と同じにする、（２）ソース・ドレイン電極２７、２６をクシ型形状の電極とする、等の最適化を行い、印刷法による有機半導体層１２をストライプ形状とする。
【選択図】図１
Description
本発明は薄膜トランジスタアレイ、薄膜トランジスタアレイの製造方法、および薄膜トランジスタアレイを用いたアクティブマトリクス型ディスプレイに関する。
情報技術の目覚しい発展により、現在ではノート型パソコンや携帯情報端末などでの情報の送受信が頻繁に行われている。近い将来、場所を選ばずに情報をやり取りできるユビキタス社会が来るであろうことは周知の事実である。そのような社会においては、より軽量、薄型の情報端末が望まれる。
現在半導体材料の主流はシリコン系（Ｓｉ系）であるが、フレキシブル化、軽量化、低コスト化などの観点から有機半導体を用いたトランジスタ（有機トランジスタ）の研究が盛んになっている。一般に有機半導体を用いる場合、液体でのプロセスが可能となるため、大面積化、印刷法の適用、プラスチック基板の利用などといった利点が挙げられる（非特許文献１参照）。
またその応用分野は広く、上記のような薄型、軽量のフレキシブルディスプレイに限らず、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグやセンサーなどへの応用も見込まれている。このように、ユビキタス社会に向けて有機トランジスタの研究は必要不可欠である。
このような理由により、現在では印刷を用いた有機半導体の研究が注目されている。
溶液から半導体層を形成するには、スピンコート法やディップ法、インクジェット法などの方法が挙げられる。このうち、スピンコート法やディップ法で製造されたトランジスタを複数配置したトランジスタアレイにおいては、トランジスタ素子間やトランジスタと画素電極との間の半導体層中を電流が流れやすいため、オフ状態での電流（リーク電流）値が大きくなり、オンオフ比が低下してしまう問題がある。
このため、例えば特許文献１においてはインクジェット法を用いて所望の場所に半導体層を形成することにより、トランジスタ素子分離を実現している。また、例えば特許文献２においてはソース電極、ドレイン電極の間のチャネル部に半導体溶液を注入することによってトランジスタ素子分離を実現している。
また、例えば特許文献３においては、フレキソ印刷により有機半導体溶液をパターニングしている。
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏｌ．２６５，１６８４（１９９４） 特開２００５−２１００８６号公報
特開２００４−８００２６号公報
特開２００６−６３３３４号公報
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏｌ．２６５，１６８４（１９９４）
しかしながら、インクジェット法を用いる場合、一般的に有機半導体は溶媒に対する溶解度が低いため、ノズル近傍において有機半導体が析出して吐出不良が起きることがしばしばある。
また、チャネル部に半導体溶液を注入する方法では、スループットが低いという問題がある。
また、フレキソ印刷で素子分離をするためには、独立パターンを印刷する必要があるが、アニロックスから有機半導体溶液をフレキソ版に転写する際に、フレキソ版の凸部がアニロックスの凹部に入る場合と土手の部分にかかる場合とで転写される液量が異なり、成膜された膜の厚さにばらつきが生じる。膜厚のばらつきは、薄膜トランジスタの特性のばらつきとなる。
本発明では、高スループットでアライメント精度良く、高いオンオフ比を有し、素子間でのばらつきが小さい薄膜トランジスタアレイを実現すべく鋭意検討した結果、薄膜トランジスタアレイの配置を有機半導体層をストライプの形状で形成できるように最適化し、有機半導体層をストライプの形状で形成することにより上記の特性を有する薄膜トランジスタアレイおよびその製造方法を見出した。
請求項１記載の発明は、絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタアレイにおいて、複数のトランジスタの半導体層が前記複数の薄膜トランジスタにまたがり、絶縁基板上にストライプの形状で形成されることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、絶縁基板上にゲート電極を有し、前記ゲート電極がゲート絶縁層をはさんでソース・ドレイン電極と重なり、ソース・ドレイン間に半導体層を少なくとも有し、ドレイン電極は画素電極に接続され、画素電極は絶縁層をはさんでキャパシタ電極と重なっている薄膜トランジスタを、複数のゲート電極に接続された複数のゲート配線と、複数のソース電極に接続された複数のソース配線を用いてマトリクス状に配置した薄膜トランジスタアレイであって、前記半導体層が複数の薄膜トランジスタにまたがり、絶縁基板上にストライプの形状で形成されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記半導体層のストライプの形状の方向が、ソース配線の方向と同じであることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記半導体層が有機半導体であることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記画素電極が、前記半導体層に接触しないことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記ドレイン電極と画素電極がそれぞれゲート電極およびキャパシタ電極に重なっていない部分は、前記半導体層と接触しないことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記ソース・ドレイン電極がクシ型電極であることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記ソース電極のクシ歯の数が、前記ドレイン電極のクシ歯の数よりも多いことを特徴とする。
請求項９記載の発明は、薄膜トランジスタが備えられた各画素領域の最も外側でソース電極がストライプ状半導体層を横切ることを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、前記絶縁基板がフレキシブルであることを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０に記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法であって、ゲート電極を形成し、ゲート絶縁層を形成し、ソース・ドレイン電極を形成し、画素電極を形成し、半導体層を形成することのうち少なくとも１つが印刷法で行われることを特徴とする
請求項１２記載の発明は、前記半導体を形成することが凸版印刷で行われることを特徴とする。
請求項１３記載の発明は、前記ゲート電極を形成し、ソース・ドレイン電極を形成し、画素電極を形成することのうち少なくとも１つがスクリーン印刷、凸版印刷のいずれかで行われることを特徴とする。
請求項１４記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタアレイと画像表示手段とからなることを特徴とする。
請求項１５記載の発明は、前記画像表示手段が電気泳動方式によるものであることを特徴とする。
請求項１６記載の発明は、前記画像表示手段が有機ＥＬであることを特徴とする。
請求項１７記載の発明は、前記画像表示手段が液晶ディスプレイであることを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば薄膜トランジスタアレイの配置を、半導体層をストライプ形状で形成できるように最適化することで、その結果半導体層を印刷法で形成しても高いスループットとアライメント精度を実現することが出来る。
本発明の実施形態において、半導体層１２は複数の薄膜トランジスタにまたがるストライプ形状とすることが望ましい。これにより、薄膜トランジスタを高いスループットでアライメント精度も高く製造することができ、且つ、トランジスタ素子間のばらつきが小さく、オンオフ比が高い薄膜トランジスタを製造できる。
また、例えばボトムコンタクト型構造において、ウェットプロセスでドット形状の半導体層１２を形成した場合、絶縁膜表面に比べて電極表面の濡れ性が高いとチャネル部の半導体層１２が電極部や配線に引き寄せられてチャネル部が良好に形成できないという不良が発生してしまう場合がある。そこで、半導体層１２をストライプ形状にすることで半導体溶液の量が増えるため、チャネル部の形成率が向上する。また、半導体層１２の密着性を考慮した場合にも、ドット形状とストライプ形状とを比較するとストライプ形状の方が基板との接触面積が大きいため、半導体層１２との密着性が向上する。
本発明の実施形態において、図１、５、８のように半導体層１２のストライプ形状の方向がソース配線２８の方向と同じであることが望ましい。これは、ソース配線２８の方向に平行に隣り合う薄膜トランジスタのソース電極２７の電位が等しいため、隣接する薄膜トランジスタにまたがって半導体層１２が形成されていても、薄膜トランジスタ間で半導体層１２を介して電流が流れないので、リーク電流（オフ電流）を小さく保つことが出来る。
本発明の実施形態において、半導体層１２は有機半導体であることが望ましい。有機半導体は一部の有機溶媒に可溶であるため、半導体層１２を印刷法により形成することが可能である。但し、半導体材料を溶媒に溶解させず粒子の状態で分散し、分散液を印刷した後乾燥や焼成することにより半導体層１２を形成してもよい。
本発明の実施形態において、画素電極２５は半導体層１２に接触しないことが望ましい。半導体層１２と画素電極２５が接触していると、ソース電極２７と画素電極２５の間でオフ状態においても電流が流れてしまい、オンオフ比が小さくなるためである。
本発明の実施形態において、ドレイン電極２６と画素電極２５がそれぞれゲート電極２１およびキャパシタ電極２３に重なっていない部分は、半導体層１２と接触しないことが望ましい。ゲート電極２１およびキャパシタ電極２３と重なっていない部分に半導体層１２が存在すると、ゲート電極２１およびキャパシタ電極２３の電圧比によるオフ時に流れる電流の制御が不可能となり、オンオフ比の低下につながるためである。
本発明の実施形態におけるソース電極２７・ドレイン電極２６の形状としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）などに比べて導電性の特性が低い有機半導体を用いる場合には、実効的なチャネル幅を増やし、電流を増やすために図２、６、９、１２のようにクシ型形状の電極を用いることが望ましい。但し、クシ歯の向きは必ずしもソース配線２８に直交している必要はなく、図１７のようにソース配線２８に平行な向きでもよく、またこれらの形状に限定されるものではない。
他の形状としては、例えば、図２４のような形状（ソース電極２７とドレイン電極２６とがクシ型ではない形状）でもよく、さらには、コルビノ形状等も好適に用いることができる。
本発明の実施形態において、図２、６、９、１２、１７のようにソース電極２７のクシ歯の数はドレイン電極２６のクシ歯の数よりも多いことが望ましい。ソース電極２７のクシ歯の数の方がドレイン電極２６のクシの歯よりも多い場合は、該ソース電極２７のクシの歯と同数のクシの歯からなるドレイン電極２６とで構成する場合よりも寄生容量を低減することが出来るため望ましい。また、ソース電極２７のクシ歯の数を多くすることにより、ソース配線２８に平行な方向で隣り合うトランジスタ領域間の最も外側の電位が等しくなるため、リーク電流を減少させることも出来る。
本発明の実施形態において、図２、６、９、１２、１７のように薄膜トランジスタが備えられた各画素領域の最も外側でソース電極２７がストライプ形状の半導体層１２を横切ることが望ましい。ソース電極２７が各画素領域の最も外側を横切ることで、ソース配線２８に平行な方向で隣接する各画素の薄膜トランジスタを電気的に独立させることが出来、オフ電流を低減することが出来るため望ましい。
本発明の実施形態において、絶縁性の基板１０としてはフレキシブルな基板１０を用いることが望ましい。一般的に用いられる基板１０の材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」という場合がある）やポリイミド、ポリエーテルスルホン（以下、「ＰＥＳ」という場合がある）、ポリエチレンナフタレート（以下、「ＰＥＮ」という場合がある）、ポリカーボネートなどのプラスチック材料が挙げられる。石英などのガラス基板３１やシリコンウェハなども絶縁性の基板１０として用いることは可能であるが、薄型化、軽量化、フレキシブル化を考慮するとプラスチック基板１０が好ましい。また、各製造プロセスに用いられる温度などを考慮すると、基板１０としてＰＥＮやポリイミドなどを用いることが望ましい。
本発明の実施形態におけるトランジスタの構造としては、ボトムゲート・ボトムコンタクト型、ボトムゲート・トップコンタクト型、トップゲート・ボトムコンタクト型など特に限定されることなく全ての構造に用いることが出来る。
本発明の実施形態において、半導体層１２の幅は特に限定されるものではないが、ソース電極２７の画素電極２５に近い方の先端部よりも内側に半導体層１２が存在することが望ましい。オフ電流を下げる観点からは、半導体層１２は、ソース電極２７の画素電極２５に近い方の先端部がゲート電極２１の端部からはみ出すことは好ましくなく、また、半導体層１２が画素電極２５と接触することも好ましくない。反対に、半導体層１２がドレイン電極２６のソース配線２８に近い方の先端部からはみ出すことは、オフ電流に影響を与えないため、半導体層１２がドレイン電極２６のソース配線２８に近い方の先端部からはみ出してもよい。
本発明の実施形態において、電極の材料として用いられる材料は特に限定されるものではないが、一般的に用いられる材料には金、白金、ニッケル、インジウム錫酸化物などの金属あるいは酸化物の薄膜若しくはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリアニリンなどの導電性高分子や金や銀、ニッケルなどの金属コロイド粒子を分散させた溶液若しくは銀などの金属粒子を導電材料として用いた厚膜ペーストなどがある。また、電極の形成方法としては特に限定されるものではなく、蒸着やスパッタなどの乾式成膜法であってもよい。しかしながら、フレキシブル化、低コスト化などを考慮するとスクリーン印刷、反転オフセット印刷、凸版印刷、フレキソ印刷、インクジェット法などの湿式成膜法により形成することが望ましい。
本発明の実施形態において、ゲート絶縁膜１１として用いられる材料は特に限定されるものではないが、一般的に用いられる材料にはポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などの高分子溶液、アルミナやシリカゲルなどの粒子を分散させた溶液などがある。また、ＰＥＴやＰＥＮ、ＰＥＳなどの薄膜フィルムをゲート絶縁膜１１として用いてもよい。
本発明の実施形態において、半導体層１２として用いられる材料は特に限定されるものではないが、一般に用いられる材料にはポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、およびそれらの誘導体のような高分子系有機半導体材料、およびペンタセン、テトラセン、銅フタロシアニン、ペリレン、およびそれらの誘導体のような低分子系有機半導体材料を用いてもよい。しかしながら、低コスト化、フレキシブル化、大面積化を考慮すると印刷法が適用できる有機半導体材料を用いることが望ましい。また、カーボンナノチューブあるいはフラーレンなどの炭素化合物や半導体ナノ粒子分散液なども半導体材料として用いてもよい。
有機半導体層を形成する印刷方法としては、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷およびインクジェット法など、公知の方法を用いることが出来る。一般的に、上記の有機半導体材料は、溶媒に対する溶解度が低いため、低粘度溶液の印刷に適した凸版印刷、フレキソ印刷、反転オフセット印刷、インクジェット法、ディスペンサを用いることが望ましい。特に凸版印刷は、印刷時間が短くインク使用量が少ないので最も好ましく、且つストライプの形状の印刷に適している。半導体層１２をストライプ形状とすることで、アニロックスの凹凸による膜厚のばらつきの分布がストライプ形状内では平均化されて半導体層１２の膜厚が一定となり、ＴＦＴ特性を均一化できる。
本発明の実施形態において、ディスプレイの画像表示基板に用いられる基板の種類は特に限定されるものではないが、例えば、電気泳動型ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイなどがある。
尚、本発明の薄膜トランジスタアレイには、必要に応じて封止層１３や層間絶縁膜１４、上部画素電極２９、ガスバリア層、平坦化膜などを形成してもよい。
また、薄膜トランジスタアレイにおいて、ソース・ドレインの呼称は便宜上のものであり、逆に呼んでもよい。本発明においては、ソース配線２８に接続された電極をソース電極２７とし、画素電極２５に接続された電極をドレイン電極２６と呼んでいる。
以下、実施例を基に本発明を説明する。
実施例１について説明する。本実施例では、図１、図２（拡大図）および図３、図４（断面図）に示すようなボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す。
基板１０としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム（帝人デュポン製）を用いた。ＰＥＮ基板１０上に反転オフセット印刷によりナノ銀インキ（住友電工製ナノ銀：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＃２００＝８：１（重量比））を印刷し、１８０℃で１時間ベークしてゲート電極２１、ゲート配線２２、キャパシタ電極２３、キャパシタ配線２４を得た。
ゲート絶縁膜１１として、ポリイミド（三菱ガス化学製ネオプリム）をダイコーターにより塗布し、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁膜１１を形成した。
ソース電極２７、ドレイン電極２６およびソース配線２８、画素電極２５の材料としてナノ銀インキ（住友電工製ナノ銀：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＃２００＝８：１（重量比））を用いて反転オフセット印刷により印刷し、１８０℃で１時間乾燥させてソース電極２７、ドレイン電極２６およびソース配線２８、画素電極２５を形成した。
半導体層１２の材料としてＬｉｓｉｃｏｎ ＳＰ２００（Ｍｅｒｃｋ製）をテトラリン（関東化学製）で１．０重量％になるように溶解した溶液、また、凸版として感光性樹脂凸版を用いて、１５０線のアニロックスロールを用いて凸版印刷によりストライプ形状の半導体層１２を印刷し、１００℃で６０分乾燥させて半導体層１２を形成した。
封止層１３の材料としてフッ素系樹脂（旭硝子製サイトップ）を用いて、スクリーン印刷により印刷し、９０℃で２時間真空乾燥して、封止層１３を形成した。
しかる後、対向電極との間に電気泳動媒体を挟んで駆動したところ、良好に画像を表示することができた。
実施例２について説明する。本実施例では、図５、図６（拡大図）および図７（断面図）に示すようなボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す。
基板１０としてポリイミドフィルム（宇部興産製）を用いた。ポリイミド基板１０上に凸版印刷によりナノ銀インキ（住友電工製ナノ銀）を印刷し、１８０℃で１時間ベークさせてゲート電極２１、ゲート配線２２、キャパシタ電極２３、キャパシタ配線２４を得た。
ゲート絶縁膜１１として、ポリビニルフェノール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）をダイコーターにより塗布し、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁膜１１を形成した。
ソース電極２７、ドレイン電極２６の材料としてナノ銀インキ（住友電工製ナノ銀：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＃２００＝８：１（重量比））を用い、反転オフセット印刷により印刷し、１８０℃で１時間乾燥させてソース電極２７、ドレイン電極２６を形成した。
ソース配線２８、画素電極２５の材料として銀ペースト（住友電工製）を用い、スクリーン印刷により印刷し、１８０℃で１時間乾燥させてソース配線２８、画素電極２５を形成した。
半導体層１２の材料としてＬｉｓｉｃｏｎ ＳＰ２００（Ｍｅｒｃｋ製）をテトラリン（関東化学製）で１．０重量％になるように溶解した溶液を用いて、ディスペンサによりストライプ形状の半導体層１２を印刷し、１００℃で６０分乾燥させて半導体層１２を形成した。
しかる後、対向電極との間に電気泳動媒体を挟んで本実施例によるディスプレイを駆動したところ、良好に画像を表示することができた。
実施例３について説明する。本実施例では、図８、図９（拡大図）、図１０（断面図）に示すようなボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイの作製方法を示す。
基板１０としてポリイミドフィルム（宇部興産製）を用いた。ポリイミドフィルム上に反転オフセット印刷によりナノ銀インキ（住友電工製ナノ銀：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＃２００＝８：１（重量比））を印刷し、１８０℃で１時間ベークさせてゲート電極２１、ゲート配線２２、キャパシタ電極２３、キャパシタ配線２４を得た。
ゲート絶縁膜１１として、ポリイミド（三菱ガス化学製ネオプリム）をダイコーターにより塗布し、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁膜１１を形成した。
ソース電極２７、ドレイン電極２６の材料としてナノ銀インキ（住友電工製ナノ銀：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＃２００＝８：１（重量比））を用い、反転オフセット印刷により印刷し、１８０℃で１時間乾燥させてソース電極２７、ドレイン電極２６を形成した。
ソース配線２８、画素電極２５の材料として銀ペースト（住友電工製）を用い、スクリーン印刷により印刷し、１８０℃で１時間乾燥させてソース配線２８、画素電極２５を形成した。
半導体層１２の材料としてＬｉｓｉｃｏｎ ＳＰ２００（Ｍｅｒｃｋ製）をテトラリン（関東化学製）で１．０重量％になるように溶解した溶液と、また、凸版として感光性樹脂凸版を用い、１５０線のアニロックスロールを用いて凸版印刷によりストライプ形状の半導体を印刷し、１００℃で６０分乾燥させて半導体層１２を形成した。
封止層１３の材料としてフッ素系樹脂（旭硝子製サイトップ）を用い、スクリーン印刷により印刷し、９０℃で２時間真空乾燥し、封止層１３を形成した。
しかる後、対向電極との間に電気泳動媒体を挟んで本実施例によるディスプレイを駆動したところ、良好に画像を表示することできた。
実施例４について説明する。本実施例では、図１１、図１２（拡大図）、図１３（断面図）に示すようなトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す。
基板１０としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム（帝人デュポン製）を用いた。ＰＥＮ基板１０上に反転オフセット印刷によりナノ銀インキ（住友電工製ナノ銀：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＃２００＝８：１（重量比））を印刷し、１８０℃で１時間ベークさせてソース電極２７、ドレイン電極２６、ソース配線２８、画素電極２５を得た。
半導体層１２の材料としてフルオレンビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）をテトラリン（関東化学製）で１．０重量％になるように溶解した溶液と、また、凸版として感光性樹脂凸版を用い、１５０線のアニロックスロールを用いて凸版印刷によりストライプ状の半導体を印刷し、１００℃で６０分乾燥させて半導体層１２を形成した。
ゲート絶縁膜１１として、ポリビニルフェノール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）をインクジェット法により塗布、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁膜１１を形成した。
ゲート電極２１、ゲート配線２２、キャパシタ電極２３、キャパシタ配線２４の材料として銀ペースト（住友電工製）を用いてスクリーン印刷により印刷し、１８０℃で１時間乾燥させてゲート電極２１、ゲート配線２２、キャパシタ電極２３、キャパシタ配線２４を形成した。
層間絶縁膜１４の材料としてエポキシ樹脂（味の素ファインテクノ製）を用いてスクリーン印刷により印刷し、９０℃で１時間乾燥させて層間絶縁膜１４を形成した。
上部画素電極２９の材料として銀ペースト（味の素ファインテクノ製）を用いてスクリーン印刷により印刷し、９０℃で１時間乾燥させて上部画素電極２９を形成した。
しかる後、対向電極との間に電気泳動媒体を挟んで本実施例によるディスプレイを駆動したところ、良好に表示ができた。
実施例５について説明する。本実施例では、図１４、図１５（拡大図）、および図１６（断面図）に示す封止層１３、層間絶縁膜１４、上部画素電極２９を積層したボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す。
実施例３と同様の方法で半導体層１２まで形成した。封止層１３の材料としてフッ素系樹脂（旭硝子製サイトップ）を用い、スクリーン印刷により印刷し、９０℃で２時間真空乾燥し、封止層１３を形成した。
層間絶縁膜１４の材料としてエポキシ樹脂（味の素ファインテクノ製）を用いてスクリーン印刷により印刷し、９０℃で１時間乾燥させて層間絶縁膜１４を形成した。
上部画素電極２９の材料として銀ペースト（味の素ファインテクノ製）を用いてスクリーン印刷により印刷し、９０℃で１時間乾燥させて上部画素電極２９を形成した。
しかる後、対向電極との間に電気泳動媒体を挟んで本実施例によるディスプレイを駆動したところ、良好に画像を表示することができ、実施例３と比較してコントラストが向上した。
実施例６について説明する。図１８に示すように、ガラス基板３１としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７（０．７ｍｍ厚）を用いた。ガラス基板３１上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黒（ＢＭ）の顔料を分散したレジストを用いてフォトリソグラフィーによりカラーフィルター層を形成した。保護層として透明樹脂を用いて全面に保護層を形成した。スパッタ法により共通電極であるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を成膜し、その後透明感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィーによりスペーサー３４を形成した。
次いで配向膜３２をスピンコートにより形成し、カラーフィルター付基板を作製した。
一方で、別のガラス基板３１上に実施例５と同様の方法で上部画素電極２９まで形成した。次いで上記の方法で配向膜３２を形成し、ＴＦＴ基板を作製した。
一方で、別のガラス基板３１上に実施例５と同様の方法で上部画素電極２９まで形成した。次いで上記の方法で配向膜３２を形成し、ＴＦＴ基板を作製した。
以上のようにして作製したカラーフィルター付基板とＴＦＴ基板を位置合わせして貼り合わせ、液晶３３を封入した。次いでカラーフィルター付基板とＴＦＴ基板のカラーフィルターとＴＦＴの形成されていない面に偏光板３０を配置して、反射型液晶表示装置とした。この液晶表示装置を駆動したところ、良好に表示ができた。
実施例７について説明する。図１９、図２０、図２１、図２２、図２３に示すように、ガラス基板としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７（０．７ｍｍ厚）を用いた。ゲート電極（Ｇ１）、キャパシタ電極（Ｃ）として、ＩＴＯをスパッタによって成膜し、フォトレジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト剥離によってパターニングした。
ゲート絶縁膜（ＧＩ１）として、ポリビニルフェノール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）をインクジェット法により塗布、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁膜（ＧＩ１）を形成した。
ソース電極（Ｓ１）、ドレイン電極（Ｄ１）兼ゲート電極（Ｇ２）として、ＩＴＯをスパッタによって成膜し、フォトレジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト剥離によってパターニングした。
半導体層１２の材料としてフルオレンビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）をテトラリン（関東化学製）で１．０重量％になるように溶解した溶液と、また凸版として感光性樹脂凸版を用い、１５０線のアニロックスロールを用いて凸版印刷によりストライプ状の半導体層１２を印刷し、１００℃で６０分乾燥させて有機半導体層（ＯＳＣ１）を形成した。
封止層（Ｆ１）の材料としてフッ素系樹脂（旭硝子製サイトップ）を用い、スクリーン印刷により印刷し、９０℃で２時間真空乾燥し、封止層（Ｆ１）を形成した。
再度ゲート絶縁膜（ＧＩ２）として、ポリビニルフェノール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）をインクジェット法により塗布、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁膜（ＧＩ２）を形成した。
ソース電極（Ｓ２）、ドレイン電極（Ｄ２）として、ＩＴＯをスパッタによって成膜し、フォトレジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト剥離によってパターニングした。
再度半導体層１２の材料としてフルオレンビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）をテトラリン（関東化学製）で１．０重量％になるように溶解した溶液と、また凸版として感光性樹脂凸版を用い、１５０線のアニロックスロールを用いて凸版印刷によりストライプ状の半導体層１２を印刷し、１００℃で６０分乾燥させて有機半導体層（ＯＳＣ２）を形成した。
再度封止層（Ｆ２）の材料としてフッ素系樹脂（旭硝子製サイトップ）を用い、スクリーン印刷により印刷し、９０℃で２時間真空乾燥し、封止層（Ｆ２）を形成した。
層間絶縁膜１４の材料として感光性透明アクリル樹脂を用いて露光・現像をし、１８０℃で３０分ベークして層間絶縁膜１４を形成した。
上部画素電極２９の材料としてＩＴＯをスパッタによって成膜し、フォトレジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト剥離によってパターニングした。
しかる後、正孔輸送層４１としてポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）をスピンコート法によって全面に塗布し、１００℃で１時間乾燥した。
続いて発光層４２を凸版印刷にて赤色発光層、緑色発光層、青色発光層としていずれもポリフルオレン系物質を順次形成した。さらに、蒸着によって共通電極４３としてカルシウム、銀を全面に成膜した。最後に全体を封止ガラス（図示せず）で覆った。このカラー有機ＥＬディスプレイを駆動したところ、良好に表示をすることが出来た。
実施例８として、図２４に示すようなソース電極２７、ドレイン電極２６がくし型ではないタイプの電極を形成した以外は、実施例１と同様にディスプレイを製造した。
電気泳動型ディスプレイを駆動した結果、ソース配線２８に平行な隣り合う画素間に微小な電流が流れるため、若干のコントラストの低下が認められたが、駆動することは可能であった。
［比較例１］
比較例１として、半導体層１２をスピンコート法で形成した以外は、実施例１と同様にディスプレイを製造した。この比較例１においては、電気泳動型ディスプレイを駆動した結果、走査方向のクロストークが見受けられた。
比較例１として、半導体層１２をスピンコート法で形成した以外は、実施例１と同様にディスプレイを製造した。この比較例１においては、電気泳動型ディスプレイを駆動した結果、走査方向のクロストークが見受けられた。
［比較例２］
比較例２として、半導体層１２をディスペンサ法により、ストライプ形状ではなくドット形状とした以外は、実施例２と同様にディスプレイを製造した。電気泳動型ディスプレイを駆動した結果、半導体層１２をストライプ形状とした実施例２と比べて、画像の表示状態は変わらなかったが、半導体層１２の形成時間は１０倍になった。
比較例２として、半導体層１２をディスペンサ法により、ストライプ形状ではなくドット形状とした以外は、実施例２と同様にディスプレイを製造した。電気泳動型ディスプレイを駆動した結果、半導体層１２をストライプ形状とした実施例２と比べて、画像の表示状態は変わらなかったが、半導体層１２の形成時間は１０倍になった。
また、テープ剥離試験の結果、比較例２は１００個の半導体パターンのうち１５個が密着性不足のため剥離した。
１０・・・基板
１１・・・ゲート絶縁膜
１２・・・半導体層
１３・・・封止層
１４・・・層間絶縁膜
２１・・・ゲート電極
２２・・・ゲート配線
２３・・・キャパシタ電極
２４・・・キャパシタ配線
２５・・・画素電極
２６・・・ドレイン電極
２７・・・ソース電極
２８・・・ソース配線
２８’・・・第２のソース配線
２９・・・上部画素電極
３０・・・偏光板
３１・・・ガラス基板
３２・・・配向膜
３３・・・液晶
３４・・・スペーサー
３５・・・共通電極
３６・・・カラーフィルター（カラー部）
３７・・・カラーフィルター（ブラックマトリクス）
３８・・・保護層
Ｇ１・・・第１のゲート電極
Ｇ２・・・第２のゲート電極
Ｃ・・・キャパシタ電極
ＧＩ１・・・第１のゲート絶縁膜
ＧＩ２・・・第２のゲート絶縁膜
Ｓ１・・・第１のソース電極
Ｓ２・・・第２のソース電極
Ｄ１・・・第１のドレイン電極
Ｄ２・・・第２のドレイン電極
ＯＳＣ１・・・第１の有機半導体層
ＯＳＣ２・・・第２の有機半導体層
Ｆ１・・・第１の封止層
Ｆ２・・・第２の封止層
４１・・・正孔輸送層
４２・・・発光層
４３・・・共通電極
１１・・・ゲート絶縁膜
１２・・・半導体層
１３・・・封止層
１４・・・層間絶縁膜
２１・・・ゲート電極
２２・・・ゲート配線
２３・・・キャパシタ電極
２４・・・キャパシタ配線
２５・・・画素電極
２６・・・ドレイン電極
２７・・・ソース電極
２８・・・ソース配線
２８’・・・第２のソース配線
２９・・・上部画素電極
３０・・・偏光板
３１・・・ガラス基板
３２・・・配向膜
３３・・・液晶
３４・・・スペーサー
３５・・・共通電極
３６・・・カラーフィルター（カラー部）
３７・・・カラーフィルター（ブラックマトリクス）
３８・・・保護層
Ｇ１・・・第１のゲート電極
Ｇ２・・・第２のゲート電極
Ｃ・・・キャパシタ電極
ＧＩ１・・・第１のゲート絶縁膜
ＧＩ２・・・第２のゲート絶縁膜
Ｓ１・・・第１のソース電極
Ｓ２・・・第２のソース電極
Ｄ１・・・第１のドレイン電極
Ｄ２・・・第２のドレイン電極
ＯＳＣ１・・・第１の有機半導体層
ＯＳＣ２・・・第２の有機半導体層
Ｆ１・・・第１の封止層
Ｆ２・・・第２の封止層
４１・・・正孔輸送層
４２・・・発光層
４３・・・共通電極
Claims (17)
- 絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタアレイにおいて、複数のトランジスタの半導体層が前記複数の薄膜トランジスタにまたがり、絶縁基板上にストライプの形状で形成されることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
- 絶縁基板上にゲート電極を有し、前記ゲート電極がゲート絶縁層をはさんでソース・ドレイン電極と重なり、ソース・ドレイン間に半導体層を少なくとも有し、ドレイン電極は画素電極に接続され、画素電極は絶縁層をはさんでキャパシタ電極と重なっている薄膜トランジスタを、複数のゲート電極に接続された複数のゲート配線と、複数のソース電極に接続された複数のソース配線を用いてマトリクス状に配置した薄膜トランジスタアレイであって、前記半導体層が複数の薄膜トランジスタにまたがり、絶縁基板上にストライプの形状で形成されることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
- 前記半導体層のストライプの形状の方向が、ソース配線の方向と同じであることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜トラジスタアレイ。
- 前記半導体層が有機半導体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 前記画素電極が、前記半導体層に接触しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 前記ドレイン電極と画素電極がそれぞれゲート電極およびキャパシタ電極に重なっていない部分は、前記半導体層と接触しないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 前記ソース・ドレイン電極がクシ型電極であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 前記ソース電極のクシ歯の数が、前記ドレイン電極のクシ歯の数よりも多いことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 薄膜トランジスタが備えられた各画素領域の最も外側でソース電極がストライプ状半導体層を横切ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 前記絶縁基板がフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ。
- 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法であって、ゲート電極を形成し、ゲート絶縁層を形成し、ソース・ドレイン電極を形成し、画素電極を形成し、半導体層を形成することのうち少なくとも１つが印刷法で行われることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記半導体を形成することが凸版印刷で行われることを特徴とする請求項１１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記ゲート電極を形成し、ソース・ドレイン電極を形成し、画素電極を形成することのうち少なくとも１つがスクリーン印刷、凸版印刷のいずれかで行われることを特徴とする請求項１１または１２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイと画像表示手段とからなることを特徴とするアクティブマトリクス型ディスプレイ。
- 前記画像表示手段が電気泳動方式によるものであることを特徴とする請求項１４に記載のアクティブマトリクス型ディスプレイ。
- 前記画像表示手段が有機ＥＬであることを特徴とする請求項１４に記載のアクティブマトリクス型ディスプレイ。
- 前記画像表示手段が液晶ディスプレイであることを特徴とする請求項１４に記載のアクティブマトリクス型ディスプレイ。
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