JP2008270544A - Organic transistor and manufacturing method therefor - Google Patents

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Hidenori Tomono
英紀 友野
Yukie Suzuki
幸栄 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic transistor having a small off-current and a large (ON/OFF) ratio and a manufacturing method for the organic transistor, and also to provide an organic transistor array having the organic transistor and a display device having the organic transistor array. <P>SOLUTION: In the organic transistor 10, a first electrode layer 12 has electrically connected gate electrodes 12a and 12b, and a second electrode layer 14 has a source electrode 14a, a drain electrode 14b, and an island electrode 14c. The island electrode 14c is formed between the source electrode 14a and the drain electrode 14b via respective gaps. A gap between the island electrode 14c and the source electrode 14a, and a gap between the island electrode 14c and the drain electrode 14b are formed on the gate electrode 12a and the gate electrode 12b, respectively, and are covered with an organic semiconductor layer 15. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機トランジスタ、有機トランジスタの製造方法、有機トランジスタアレイ及び表示装置に関する。   The present invention relates to an organic transistor, an organic transistor manufacturing method, an organic transistor array, and a display device.

有機半導体材料を用いた有機トランジスタが精力的に研究されている。トランジスタに有機半導体材料を用いる利点としては、材料構成の多様性、製造方法、製品形態等でフレキシビリティが高いこと、大面積化が容易であること、単純な層構成が可能で製造プロセスが単純化できること、安価な製造装置が可能であることが挙げられる。さらに、印刷法、スピンコート法、浸漬法等の手段を用いることで、簡便に薄膜や回路の形成が可能になる結果として、有機トランジスタは、従来のSi系トランジスタより桁違いに安く製造できる。   Organic transistors using organic semiconductor materials have been intensively studied. Advantages of using organic semiconductor materials for transistors include a variety of material configurations, manufacturing methods, high flexibility in product form, etc., easy area enlargement, and simple layer configuration and a simple manufacturing process. And an inexpensive manufacturing apparatus is possible. Furthermore, by using means such as a printing method, a spin coating method, and an immersion method, a thin film and a circuit can be easily formed. As a result, an organic transistor can be manufactured by orders of magnitude less than a conventional Si transistor.

有機トランジスタを集積する場合、パターンの形成が必須になる。パターンを形成せずにトランジスタを集積化すると、トランジスタの動作時にオフ電流が上昇し、消費電力が上昇する。また、画素を表示する場合には、クロストークの原因にもなる。Si系半導体材料を用いたトランジスタでは、フォトリソグラフィー・エッチングにより、パターンが形成される。   When organic transistors are integrated, it is essential to form a pattern. When transistors are integrated without forming a pattern, off-state current increases during operation of the transistors, and power consumption increases. In addition, when displaying pixels, it also causes crosstalk. In a transistor using a Si-based semiconductor material, a pattern is formed by photolithography and etching.

一方、有機トランジスタの場合は、インクジェット印刷によるパターン形成が有望であり、電荷付与によるパターン化、凹部によるパターン化、レーザー照射によるパターン化を用いて、有機トランジスタを形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, in the case of an organic transistor, pattern formation by ink jet printing is promising, and a method of forming an organic transistor using patterning by charge application, patterning by a concave portion, and patterning by laser irradiation has been proposed ( For example, see Patent Document 1).

また、インデントを作製した後に、インクジェットにより材料を吐出してソース・ドレイン電極をパターンニングする方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, a method of patterning source / drain electrodes by ejecting a material by inkjet after producing an indent has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

有機半導体層のパターン形成方法としては、フォトレジストを塗布した後に、所望のパターンを露光、現像してレジストパターンを形成し(フォトリソグラフィー)、これをエッチングマスクとしてエッチングを行い、レジストを剥離する方法を用いることが可能である。しかしながら、有機半導体材料として、高分子材料を用いる場合、高分子材料上にフォトレジストを塗布してパターン等を形成すると、トランジスタ特性が劣化することがある。これは、フォトレジストとして、例えば、ナフトキノンジアジドを感光基としたノボラック系樹脂をキシレン、セロソルブ系溶剤等の有機溶媒に溶解させた溶液を使用すると、フォトレジストに含まれる有機溶媒等に高分子材料が溶解するためである。また、有機半導体材料として、ペンタセン等の結晶性材料を用いる場合、程度の差はあるものの、フォトリソグラフィーの後に、トランジスタ特性が劣化することがある。さらに、レジストを剥離する際に用いるエチレングリコールモノブチルエーテル、モノエタノールアミン等の剥離液によりダメージを受けたり、剥離後の純水リンスによりダメージを受けたりすることもある。   As a pattern formation method of the organic semiconductor layer, after applying a photoresist, a desired pattern is exposed and developed to form a resist pattern (photolithography), and etching is performed using this as an etching mask to remove the resist Can be used. However, when a polymer material is used as the organic semiconductor material, transistor characteristics may be deteriorated when a pattern or the like is formed by applying a photoresist on the polymer material. This is because, for example, when a solution obtained by dissolving a novolak resin having naphthoquinonediazide as a photosensitive group in an organic solvent such as xylene or cellosolve solvent is used as a photoresist, a polymer material can be used for the organic solvent contained in the photoresist. This is because of dissolution. In addition, when a crystalline material such as pentacene is used as the organic semiconductor material, the transistor characteristics may be deteriorated after photolithography although there is a difference in degree. Further, the resist may be damaged by a stripping solution such as ethylene glycol monobutyl ether or monoethanolamine used for stripping the resist, or may be damaged by pure water rinsing after stripping.

また、シャドウマスクを用いた真空蒸着法により、ペンタセン等の結晶性材料をパターン形成する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、この方法では、シャドウマスクによりパターン寸法が制限されるため、大面積の成膜には不向きである。また、シャドウマスクには寿命があるため、結果として、安価に製造することが困難である。   Further, a method of patterning a crystalline material such as pentacene by a vacuum vapor deposition method using a shadow mask has been proposed (see, for example, Patent Document 3). However, this method is not suitable for forming a large area because the pattern size is limited by the shadow mask. Moreover, since the shadow mask has a lifetime, as a result, it is difficult to manufacture it at low cost.

一方、有機半導体材料として、有機溶媒に可溶な高分子材料を用いる場合、インクジェット印刷によるパターン形成が可能である。しかしながら、インクの着弾精度を考慮すると、50μm以下のパターンの形成が困難であり、フォトリソグラフィーより高精細化することができない。   On the other hand, when a polymer material soluble in an organic solvent is used as the organic semiconductor material, a pattern can be formed by ink jet printing. However, in consideration of the ink landing accuracy, it is difficult to form a pattern of 50 μm or less, and higher definition than photolithography cannot be achieved.

なお、インクジェット印刷は、パターンを直接描画することができるため、材料使用率が高くなる。このため、有機半導体層のパターン形成に適用することにより、製造プロセスの簡略化、歩留まりの向上、低コストを実現できる可能性がある。しかしながら、インクジェット印刷は、吐出量を少量化することは困難であるため、さらなる高精細化のためには、特に、ソース・ドレイン電極の形成に関しては、着弾させる表面等に工夫が必要となる。   Note that ink-jet printing can directly draw a pattern, which increases the material usage rate. For this reason, there is a possibility that the manufacturing process can be simplified, the yield can be improved, and the cost can be reduced by applying the patterning to the organic semiconductor layer. However, in inkjet printing, it is difficult to reduce the discharge amount. Therefore, in order to further increase the definition, in particular, regarding the formation of the source / drain electrodes, it is necessary to devise the surface to be landed.

そこで、高エネルギー表面と低エネルギー表面とが存在する表面上に、水溶性インクをインクジェット印刷すると、高エネルギー表面にのみインクが成膜され、高精細なパターンを形成することが可能になる(例えば、特許文献4参照)。有機半導体材料は、無機半導体材料に比べて移動度が低いため、半導体素子のオン電流を大きくするためには、チャネル長を短くする必要があるが、これにより、オフ電流も大きくなり、ON/OFF比が小さくなるという問題がある。   Therefore, when water-soluble ink is ink-jet printed on a surface having a high energy surface and a low energy surface, the ink is formed only on the high energy surface, and a high-definition pattern can be formed (for example, , See Patent Document 4). Since the organic semiconductor material has lower mobility than the inorganic semiconductor material, it is necessary to shorten the channel length in order to increase the on-state current of the semiconductor element. There is a problem that the OFF ratio becomes small.

一方、無機半導体材料を用いた電界効果トランジスタでは、複数の電界効果トランジスタが直列に接続された、いわゆるデュアルゲート構造にすることでオフ電流を低減できることが知られている(例えば、特許文献5参照)。しかしながら、有機トランジスタでは、このような構造が知られておらず、オフ電流を低減できていないため、ON/OFF比が小さくなる。
特開2004−297011号公報 特開2004−141856号公報 特表2003−536260号公報 特開2005−310962号公報 特許第3514002号公報
On the other hand, in a field effect transistor using an inorganic semiconductor material, it is known that off current can be reduced by adopting a so-called dual gate structure in which a plurality of field effect transistors are connected in series (see, for example, Patent Document 5). ). However, in an organic transistor, such a structure is not known and the off-current cannot be reduced, so the ON / OFF ratio becomes small.
JP 2004-297011 A JP 2004-141856 A Special table 2003-536260 gazette JP-A-2005-310962 Japanese Patent No. 3514002

本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、オフ電流が小さく、ON/OFF比が大きい有機トランジスタ及び該有機トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該有機トランジスタを有する有機トランジスタアレイ及び該有機トランジスタアレイを有する表示装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an organic transistor having a small off-state current and a large ON / OFF ratio, and a method for manufacturing the organic transistor, in view of the above-described problems of the related art. Another object of the present invention is to provide an organic transistor array having the organic transistor and a display device having the organic transistor array.

請求項1に記載の発明は、基板と、該基板上に形成されている第一の電極層と、該第一の電極層が形成されている基板上に形成されている濡れ性変化層と、該濡れ性変化層の表面エネルギーが高い領域に形成されている第二の電極層と、該第二の電極層が形成されている濡れ性変化層上に形成されている有機半導体層を有する有機トランジスタであって、該第一の電極層は、電気的に接続されている第一のゲート電極及び第二のゲート電極を有し、該第二の電極層は、ソース電極、ドレイン電極及びアイランド電極を有し、該アイランド電極は、間隙を介して該ソース電極と該ドレイン電極の間に形成されており、該アイランド電極と該ソース電極の間の間隙及び該アイランド電極と該ドレイン電極の間の間隙は、それぞれ該第一のゲート電極上及び該第二のゲート電極上に形成されていると共に、該有機半導体層で覆われていることを特徴とする。これにより、オフ電流が小さく、ON/OFF比が大きい有機トランジスタを提供することができる。   The invention according to claim 1 includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, and a wettability changing layer formed on the substrate on which the first electrode layer is formed. A second electrode layer formed in a region where the surface energy of the wettability changing layer is high, and an organic semiconductor layer formed on the wettability changing layer on which the second electrode layer is formed An organic transistor, wherein the first electrode layer includes a first gate electrode and a second gate electrode that are electrically connected, and the second electrode layer includes a source electrode, a drain electrode, and An island electrode, and the island electrode is formed between the source electrode and the drain electrode via a gap, the gap between the island electrode and the source electrode, and the island electrode and the drain electrode The gap between the first gate Together they are formed in the upper and said second gate electrode, characterized in that it is covered with the organic semiconductor layer. Thereby, an organic transistor having a small off-current and a large ON / OFF ratio can be provided.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の有機トランジスタにおいて、前記基板と前記第一の電極層の間に濡れ性変化層をさらに有し、前記第一の電極層は、該濡れ性変化層の表面エネルギーが高い領域に形成されていることを特徴とする。これにより、チャネル長を短くしてもオフ電流の上昇を抑制することができる。   The invention according to claim 2 is the organic transistor according to claim 1, further comprising a wettability changing layer between the substrate and the first electrode layer, wherein the first electrode layer has the wettability. The property change layer is formed in a region having a high surface energy. Accordingly, an increase in off current can be suppressed even when the channel length is shortened.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の有機トランジスタにおいて、前記アイランド電極は、間隙を介して形成されている2個以上の電極からなり、前記第一の電極層は、前記第一のゲート電極及び第二のゲート電極と電気的に接続されている1個以上のゲート電極をさらに有し、該2個以上の電極の間の間隙は、該1個以上のゲート電極上に形成されていると共に、前記有機半導体層で覆われていることを特徴とする。これにより、ON/OFF比をさらに大きくすることができる。   The invention according to claim 3 is the organic transistor according to claim 1 or 2, wherein the island electrode is composed of two or more electrodes formed through a gap, and the first electrode layer is One or more gate electrodes that are electrically connected to the first gate electrode and the second gate electrode are further included, and a gap between the two or more electrodes is the one or more gate electrodes. It is formed on and covered with the said organic-semiconductor layer. Thereby, the ON / OFF ratio can be further increased.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機トランジスタの製造方法であって、基板上に第一の電極層を形成する工程と、該第一の電極層が形成された基板上に濡れ性変化層を形成する工程と、該濡れ性変化層にエネルギーを付与することにより表面エネルギーが高い領域を形成する工程と、導電性材料を含有する液体を用いて該表面エネルギーが高い領域に第二の電極層を形成する工程と、該第二の電極層が形成された濡れ性変化層上に有機半導体層を形成する工程を有することを特徴とする。これにより、オフ電流が小さく、ON/OFF比が大きい有機トランジスタを提供することができる。   Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the organic transistor as described in any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising: The process of forming a 1st electrode layer on a board | substrate, This 1st electrode A step of forming a wettability changing layer on the substrate on which the layer is formed, a step of forming a region having a high surface energy by applying energy to the wettability changing layer, and a liquid containing a conductive material A step of forming a second electrode layer in a region having a high surface energy, and a step of forming an organic semiconductor layer on the wettability changing layer on which the second electrode layer is formed. Thereby, an organic transistor having a small off-current and a large ON / OFF ratio can be provided.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の有機トランジスタの製造方法において、前記表面エネルギーが高い領域は、第一の領域と該第一の領域よりも幅の狭い第二の領域を含有し、前記導電性材料を含有する液体を該第一の領域に供給することにより前記第二の電極層を形成することを特徴とする。これにより、ソース・ドレイン電極幅を狭くすることができ、その結果、ゲート電極とソース・ドレイン電極間の寄生容量が小さくなり、動作速度を向上させることができる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an organic transistor according to the fourth aspect, the high surface energy region includes a first region and a second region that is narrower than the first region. The second electrode layer is formed by supplying a liquid containing the conductive material to the first region. As a result, the width of the source / drain electrode can be narrowed. As a result, the parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain electrode is reduced, and the operation speed can be improved.

請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の有機トランジスタの製造方法において、前記基板上に第一の電極層を形成する工程は、前記基板上に濡れ性変化層を形成する工程と、該濡れ性変化層にエネルギーを付与することにより表面エネルギーが高い領域を形成する工程と、導電性材料を含有する液体を用いて該表面エネルギーが高い領域に前記第一の電極層を形成する工程を含有することを特徴とする。これにより、チャネル長を短くしてもオフ電流の上昇を抑制することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an organic transistor according to the fourth or fifth aspect, the step of forming the first electrode layer on the substrate forms a wettability changing layer on the substrate. A step of forming a region having a high surface energy by applying energy to the wettability changing layer; and a step of forming the first electrode layer in the region having a high surface energy using a liquid containing a conductive material. It includes a step of forming. Accordingly, an increase in off current can be suppressed even when the channel length is shortened.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の有機トランジスタの製造方法において、前記基板上に第一の電極層を形成する工程で形成される表面エネルギーが高い領域は、第一の領域と該第一の領域よりも幅の狭い第二の領域を含有し、前記導電性材料を含有する液体を該第一の領域に供給することにより前記第一の電極層を形成することを特徴とする。これにより、ゲート電極幅を狭くすることができ、その結果、ゲート電極とソース・ドレイン電極間の寄生容量が小さくなり、動作速度を向上させることができる。   According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing an organic transistor according to the sixth aspect, the region having a high surface energy formed in the step of forming the first electrode layer on the substrate is the first region. And a second region narrower than the first region, and the liquid containing the conductive material is supplied to the first region to form the first electrode layer. And As a result, the width of the gate electrode can be reduced. As a result, the parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain electrodes is reduced, and the operation speed can be improved.

請求項8に記載の発明は、有機トランジスタアレイにおいて、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機トランジスタを複数有することを特徴とする。これにより、オフ電流が低く、ON/OFF比が高い有機トランジスタアレイを提供することができる。   The invention according to an eighth aspect is characterized in that the organic transistor array includes a plurality of the organic transistors according to any one of the first to third aspects. Thereby, an organic transistor array having a low off-current and a high ON / OFF ratio can be provided.

請求項9に記載の発明は、表示装置において、請求項8に記載の有機トランジスタアレイを有することを特徴とする。これにより、良好な画像を高速で表示することが可能な表示装置を提供することができる。   According to a ninth aspect of the present invention, in the display device, the organic transistor array according to the eighth aspect is provided. Thereby, it is possible to provide a display device capable of displaying a good image at high speed.

本発明によれば、オフ電流が小さく、ON/OFF比が大きい有機トランジスタ及び該有機トランジスタの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該有機トランジスタを有する有機トランジスタアレイ及び該有機トランジスタアレイを有する表示装置を提供することができる。   According to the present invention, an organic transistor having a small off-current and a large ON / OFF ratio and a method for manufacturing the organic transistor can be provided. Moreover, according to the present invention, an organic transistor array having the organic transistor and a display device having the organic transistor array can be provided.

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本発明の有機トランジスタの一例を示す。なお、図1(a)は、上面図、図1(b)は、断面図である。   FIG. 1 shows an example of the organic transistor of the present invention. 1A is a top view and FIG. 1B is a cross-sectional view.

有機トランジスタ10は、基板11上に第一の電極層12が形成されている。第一の電極層12の形成方法としては、特に限定されず、フォトリソグラフィーを用いたエッチング、印刷、切削等の公知の方法を用いることができる。第一の電極層12は、図2に示すように、互いに隣接するゲート電極12a及12b、ゲート電極12aとゲート電極12bを電気的に接続する配線部12c、ゲート電極12a及び12bに給電するための端子部12d、端子部12dへの引き出し配線部12eを有する。なお、本発明において、ゲート電極とは、電界効果トランジスタの構成要素としての電極部を意味する。   In the organic transistor 10, a first electrode layer 12 is formed on a substrate 11. A method for forming the first electrode layer 12 is not particularly limited, and a known method such as etching, printing, or cutting using photolithography can be used. As shown in FIG. 2, the first electrode layer 12 feeds power to the gate electrodes 12a and 12b adjacent to each other, the wiring portion 12c that electrically connects the gate electrodes 12a and 12b, and the gate electrodes 12a and 12b. Terminal portion 12d and a lead-out wiring portion 12e to the terminal portion 12d. In addition, in this invention, a gate electrode means the electrode part as a component of a field effect transistor.

さらに、有機トランジスタ10は、第一の電極層12が形成されている基板11上に濡れ性変化層13が形成されている。濡れ性変化層13は、エネルギーを付与することにより、表面エネルギー(臨界表面張力)が変化する材料からなる層であり、表面エネルギーの異なる2つの領域、即ち、表面エネルギーの高い領域と低い領域が形成されている。さらに、濡れ性変化層13は、ゲート絶縁層として機能する。   Further, in the organic transistor 10, the wettability changing layer 13 is formed on the substrate 11 on which the first electrode layer 12 is formed. The wettability changing layer 13 is a layer made of a material whose surface energy (critical surface tension) changes by applying energy, and two regions having different surface energies, that is, a region having a high surface energy and a region having a low surface energy. Is formed. Further, the wettability changing layer 13 functions as a gate insulating layer.

また、有機トランジスタ10は、濡れ性変化層13の表面エネルギーが高い領域に導電性材料を含む液体を供給して成膜することにより、第二の電極層14が形成されている。第二の電極層14は、図3に示すように、ソース電極14a、ドレイン電極14b、アイランド電極14c、ソース電極14a及びドレイン電極14bに給電するための端子部14d及び14e、端子部14d及び14eへの引き出し配線部14f及び14gを有する。アイランド電極14cは、間隙(チャネル)を介してソース電極14aとドレイン電極14bの間に形成されており、アイランド電極14cとソース電極14aの間の間隙及びアイランド電極14cとドレイン電極14bの間の間隙は、それぞれゲート電極12a及び12b上に形成されていると共に、有機半導体層15で覆われている。本発明において、ソース電極及びドレイン電極とは、ゲート電極と同様に、電界効果トランジスタの構成要素としての電極部を意味する。   The organic transistor 10 is formed by supplying a liquid containing a conductive material to a region where the surface energy of the wettability changing layer 13 is high, thereby forming the second electrode layer 14. As shown in FIG. 3, the second electrode layer 14 includes a source electrode 14a, a drain electrode 14b, an island electrode 14c, terminal portions 14d and 14e for supplying power to the source electrode 14a and the drain electrode 14b, and terminal portions 14d and 14e. Lead-out wiring portions 14f and 14g. The island electrode 14c is formed between the source electrode 14a and the drain electrode 14b via a gap (channel), and the gap between the island electrode 14c and the source electrode 14a and the gap between the island electrode 14c and the drain electrode 14b. Are respectively formed on the gate electrodes 12a and 12b and covered with the organic semiconductor layer 15. In the present invention, the source electrode and the drain electrode mean an electrode part as a component of the field effect transistor, like the gate electrode.

一般に、チャネル長が短い程、トランジスタがオンの時の電流(オン電流)が大きくなるが、トランジスタがオフの時の電流(オフ電流)も大きくなるため、ON/OFF比が低下する。しかしながら、有機トランジスタ10は、図4に示すように、デュアルゲート構造であるため、アイランド電極14cとソース電極14aの間隔(チャネル長)及びアイランド電極14cとドレイン電極14bの間隔(チャネル長)を短くしてオン電流を大きくしても、オフ電流を小さくすることができ、ON/OFF比を大きくすることができる。   In general, the shorter the channel length, the larger the current when the transistor is on (on current), but the larger the current when the transistor is off (off current), the lower the on / off ratio. However, since the organic transistor 10 has a dual gate structure as shown in FIG. 4, the distance between the island electrode 14c and the source electrode 14a (channel length) and the distance between the island electrode 14c and the drain electrode 14b (channel length) are shortened. Even if the on-current is increased, the off-current can be reduced and the ON / OFF ratio can be increased.

図5に、本発明の有機トランジスタの他の例を示す。なお、図5(a)は、上面図、図5(b)は、断面図であり、図5において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 5 shows another example of the organic transistor of the present invention. 5A is a top view and FIG. 5B is a sectional view. In FIG. 5, the same components as those in FIG.

有機トランジスタ20は、基板11上に濡れ性変化層21が形成されている。濡れ性変化層21は、エネルギーを付与することにより、表面エネルギー(臨界表面張力)が変化する材料からなる層であり、表面エネルギーの異なる2つの領域、即ち、表面エネルギーの高い領域と低い領域が形成されている。さらに、濡れ性変化層21は、絶縁層として機能する。また、有機トランジスタ20は、濡れ性変化層21の表面エネルギーが高い領域に導電性材料を含む液体を供給して成膜することにより、第一の電極層12が形成されている。   In the organic transistor 20, a wettability changing layer 21 is formed on the substrate 11. The wettability changing layer 21 is a layer made of a material whose surface energy (critical surface tension) is changed by applying energy, and two regions having different surface energies, that is, a region having a high surface energy and a region having a low surface energy. Is formed. Furthermore, the wettability changing layer 21 functions as an insulating layer. The organic transistor 20 is formed by supplying a liquid containing a conductive material to a region where the surface energy of the wettability changing layer 21 is high, whereby the first electrode layer 12 is formed.

図6に、本発明の有機トランジスタの他の例を示す。なお、図6(a)は、上面図、図6(b)は、断面図であり、図6において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。有機トランジスタ30は、第一の電極層12がスリット31を介して、ゲート電極12a及び12bが形成されている。   FIG. 6 shows another example of the organic transistor of the present invention. 6A is a top view and FIG. 6B is a cross-sectional view. In FIG. 6, the same components as those in FIG. In the organic transistor 30, the first electrode layer 12 has gate electrodes 12 a and 12 b formed through slits 31.

以上の有機トランジスタは、ゲート電極を2個有し、アイランド電極を1個有するが、本発明の有機トランジスタは、ゲート電極を3個以上有し、アイランド電極を2個以上有してもよい。図7に、このような有機トランジスタの一例を示す。なお、図7(a)は、上面図、図7(b)は、断面図であり、図7において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。   Although the above organic transistor has two gate electrodes and one island electrode, the organic transistor of the present invention may have three or more gate electrodes and two or more island electrodes. FIG. 7 shows an example of such an organic transistor. 7A is a top view, and FIG. 7B is a cross-sectional view. In FIG. 7, the same components as those in FIG.

有機トランジスタ40は、第一の電極層12がゲート電極を3個有し、第二の電極層14がアイランド電極を2個有する。このとき、電界効果トランジスタを直列に接続する段数が多い程、オフ電流を低減する効果が大きくなるため、トリプルゲート構造の有機トランジスタ40は、ON/OFF比をさらに大きくすることができる。   In the organic transistor 40, the first electrode layer 12 has three gate electrodes, and the second electrode layer 14 has two island electrodes. At this time, as the number of stages in which the field effect transistors are connected in series is larger, the effect of reducing the off-current is increased. Therefore, the organic transistor 40 having the triple gate structure can further increase the ON / OFF ratio.

次に、濡れ性変化層について説明する。濡れ性変化層は、単一の材料からなってもよいし、2種以上の材料からなってもよい。このとき、電気絶縁性が高い材料と濡れ性変化が大きい材料を混合することにより、電気絶縁性に優れ、濡れ性変化にも優れる濡れ性変化層を形成することができる。さらに、濡れ性変化が大きく、成膜性が低い材料と電気絶縁性が高く、成膜性が高い材料を混合することにより、電気絶縁性に優れ、濡れ性変化にも優れる濡れ性変化層を形成することができる。このとき、ゲート絶縁層として機能する濡れ性変化層13の場合には、電気絶縁性が高いことが重要である。   Next, the wettability changing layer will be described. The wettability changing layer may be made of a single material or two or more materials. At this time, by mixing a material having high electrical insulation and a material having large wettability change, a wettability changing layer having excellent electrical insulation and excellent wettability change can be formed. Furthermore, a wettability change layer with excellent electrical insulation and excellent wettability can be obtained by mixing materials with high wettability change, low film formability, and high electrical insulation and high film formability. Can be formed. At this time, in the case of the wettability changing layer 13 functioning as a gate insulating layer, it is important that the electrical insulation is high.

濡れ性変化が大きい材料に対する電気絶縁性が高い材料の重量比は、通常、50/50〜99/1であり、60/40〜95/5が好ましく、70/30〜90/10がさらに好ましい。この重量比が50/50未満であると、濡れ性変化層の電気絶縁性が不十分になることがあり、99/1を超えると、濡れ性変化層の濡れ性変化が不十分になることがある。   The weight ratio of the material with high electrical insulation to the material with large wettability change is usually 50/50 to 99/1, preferably 60/40 to 95/5, and more preferably 70/30 to 90/10. . If this weight ratio is less than 50/50, the electrical insulation of the wettability changing layer may be insufficient, and if it exceeds 99/1, the wettability change of the wettability changing layer may be insufficient. There is.

図8に、濡れ性変化層の一例を模式的に示す。濡れ性変化層13は、第二の材料13bよりも電気絶縁性に優れる第一の材料13aからなる層上に、第一の材料31aよりも濡れ性変化に優れる第二の材料13bからなる層が積層されている。このような構造は、第一の材料13aからなる層を形成した後に、第二の材料13bからなる層を形成することにより得られる。成膜方法としては、真空蒸着等の真空プロセス、溶剤を用いた塗布プロセスを用いることができる。   FIG. 8 schematically shows an example of the wettability changing layer. The wettability changing layer 13 is a layer made of the second material 13b, which is more excellent in wettability change than the first material 31a, on the layer made of the first material 13a, which is more excellent in electrical insulation than the second material 13b. Are stacked. Such a structure can be obtained by forming a layer made of the first material 13a and then forming a layer made of the second material 13b. As a film forming method, a vacuum process such as vacuum deposition or a coating process using a solvent can be used.

また、第一の材料13aと第二の材料13bを混合した溶液を基板に塗布、乾燥することにより、濡れ性変化層13を形成することも可能である。第二の材料13bの極性が第一の材料13aより低い場合、第二の材料13bの分子量が第一の材料13aより小さい場合等では、乾燥時に溶媒が蒸発するまでの間に第二の材料13bが表面側に移行する。なお、塗布プロセスを用いた場合は、図9に示すように、第一の材料13aからなる相と、第二の材料13bからなる相に明確に分離されず、第一の材料13a及び第二の材料13bが混在する相が形成される場合が多い。   It is also possible to form the wettability changing layer 13 by applying a solution obtained by mixing the first material 13a and the second material 13b to the substrate and drying it. When the polarity of the second material 13b is lower than that of the first material 13a, when the molecular weight of the second material 13b is smaller than that of the first material 13a, etc., the second material 13b is required until the solvent evaporates during drying. 13b moves to the surface side. When the coating process is used, the first material 13a and the second material 13b are not clearly separated into the first material 13a and the second material 13b, as shown in FIG. In many cases, a phase in which the material 13b is mixed is formed.

また、濡れ性変化層13は、図10に示すように、膜厚方向に対して所定の濃度分布で第一の材料13a及び第二の材料13bが混在する相が形成されていてもよい。   Further, as shown in FIG. 10, the wettability changing layer 13 may be formed with a phase in which the first material 13a and the second material 13b are mixed with a predetermined concentration distribution in the film thickness direction.

なお、図8〜図10において、濡れ性変化層13について説明したが、濡れ性変化層21についても同様である。   Although the wettability changing layer 13 has been described with reference to FIGS. 8 to 10, the same applies to the wettability changing layer 21.

また、濡れ性変化層が2種以上の材料から構成されている場合は、2層以上の層が積層されていてもよいし、膜厚方向に対して所定の濃度分布で2種以上の材料が混在していてもよい。   Further, when the wettability changing layer is composed of two or more materials, two or more layers may be laminated, or two or more materials with a predetermined concentration distribution in the film thickness direction. May be mixed.

第二の電極層14が形成される濡れ性変化層13の表面は、図11に示すように、第二の材料13bからなることが好ましい。しかしながら、微細なパターニングが可能であれば、図12に示すように、第二の材料13b中に第一の材料13aが分散されている状態、図13に示すように、第一の材料13aからなる領域と、第二の材料13bからなる領域が分離されている海島構造になっていてもよい。なお、このような海島構造は、光学顕微鏡、顕微赤外分光法、ラマン分光法等を用いて観察することが可能であるが、特に、第一の材料13aからなる領域の径が5μm程度であれば、顕微赤外分光法により構成材料を特定することも可能である。   The surface of the wettability changing layer 13 on which the second electrode layer 14 is formed is preferably made of the second material 13b as shown in FIG. However, if fine patterning is possible, as shown in FIG. 12, the first material 13a is dispersed in the second material 13b, as shown in FIG. It may be a sea-island structure in which a region to be formed and a region made of the second material 13b are separated. Such a sea-island structure can be observed using an optical microscope, microscopic infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, or the like. In particular, the diameter of the region made of the first material 13a is about 5 μm. If there is, it is possible to specify the constituent material by micro infrared spectroscopy.

なお、図11〜図13において、第二の電極層14が形成される濡れ性変化層13の表面について説明したが、第一の電極層12が形成される濡れ性変化層21の表面についても同様である。   In addition, in FIGS. 11-13, although the surface of the wettability change layer 13 in which the 2nd electrode layer 14 was formed was demonstrated, also about the surface of the wettability change layer 21 in which the 1st electrode layer 12 is formed It is the same.

また、濡れ性変化層は、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を含有することが好ましい。側鎖に疎水性基を有する高分子材料50は、例えば、図14に示すように、ポリイミド、ポリ(メタ)アクリレート等の骨格を有する主鎖51に、疎水性基を有する側鎖52が結合している。なお、図14において、側鎖52は、主鎖51に直接結合しているが、結合基を介して結合してもよい。   Moreover, it is preferable that a wettability change layer contains the polymeric material which has a hydrophobic group in a side chain. In the polymer material 50 having a hydrophobic group in the side chain, for example, as shown in FIG. 14, a side chain 52 having a hydrophobic group is bonded to a main chain 51 having a skeleton such as polyimide or poly (meth) acrylate. is doing. In FIG. 14, the side chain 52 is directly bonded to the main chain 51, but may be bonded via a bonding group.

側鎖52が有する疎水性基としては、化学式
−CFCH、−CFCF、−CF(CF、−C(CF、−CFH、−CFH
で表される末端基を有する官能基が挙げられる。高分子材料50の分子鎖同士を配向しやすくするためには、疎水性基は、鎖長が長い炭素鎖であることが好ましく、炭素数が4以上の炭素鎖がさらに好ましい。また、疎水性基は、アルキル基の水素原子の2個以上がフルオロ基に置換されたポリフルオロアルキル基であることが好ましく、炭素数4〜20のポリフルオロアルキル基がさらに好ましく、炭素数6〜12のポリフルオロアルキル基が特に好ましい。なお、ポリフルオロアルキル基は、直鎖であっても分岐鎖であってもよいが、直鎖が好ましい。さらに、疎水性基は、アルキル基の水素原子の実質的に全てがフルオロ基に置換されたパーフルオロアルキル基であることが好ましい。パーフルオロアルキル基は、一般式
2n+1−(ただし、nは、4〜16、好ましくは6〜12の整数)
で表わされる官能基であることが好ましい。なお、パーフルオロアルキル基は、直鎖であっても分岐鎖であってもよいが、直鎖が好ましい。
The hydrophobic group of the side chain 52, the formula -CF 2 CH 3, -CF 2 CF 3, -CF (CF 3) 2, -C (CF 3) 3, -CF 2 H, in -CFH 2, etc. The functional group which has the terminal group represented is mentioned. In order to facilitate the alignment of the molecular chains of the polymer material 50, the hydrophobic group is preferably a carbon chain having a long chain length, and more preferably a carbon chain having 4 or more carbon atoms. The hydrophobic group is preferably a polyfluoroalkyl group in which two or more hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with a fluoro group, more preferably a polyfluoroalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and a carbon number of 6 ˜12 polyfluoroalkyl groups are particularly preferred. The polyfluoroalkyl group may be linear or branched, but is preferably linear. Further, the hydrophobic group is preferably a perfluoroalkyl group in which substantially all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluoro groups. The perfluoroalkyl group has a general formula C n F 2n + 1 − (where n is an integer of 4 to 16, preferably 6 to 12).
It is preferable that it is a functional group represented by these. The perfluoroalkyl group may be linear or branched, but is preferably linear.

このような高分子材料50は、特開平3−178478号公報等に記載されていて周知であり、加熱状態で液体又は固体と接触させると親液性となり、空気中で加熱すると疎液性となる性質を有する。即ち、接触媒体の選択と、熱エネルギーの付与によって表面エネルギーを変化させることができる。   Such a polymer material 50 is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-178478, etc., and is well known, and becomes lyophilic when brought into contact with a liquid or solid in a heated state, and becomes lyophobic when heated in air. It has the property to become. That is, the surface energy can be changed by selecting a contact medium and applying thermal energy.

さらに、側鎖52が有する疎水性基としては、化学式
−CHCH、−CH(CH、−C(CH
等で表されるフルオロ基を有さない末端基を有する官能基が挙げられる。高分子材料50の分子鎖同士を配向しやすくするためには、疎水性基は、鎖長が長い炭素鎖であることが好ましく、炭素数が4以上の炭素鎖がさらに好ましい。なお、疎水性基は、直鎖であっても分岐鎖であってもよいが、直鎖が好ましい。さらに、疎水性基は、ハロゲン基、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基又は炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を有してもよい。
Further, examples of the hydrophobic group that the side chain 52 has include chemical formulas —CH 2 CH 3 , —CH (CH 3 ) 2 , —C (CH 3 ) 3.
And a functional group having a terminal group that does not have a fluoro group. In order to facilitate the alignment of the molecular chains of the polymer material 50, the hydrophobic group is preferably a carbon chain having a long chain length, and more preferably a carbon chain having 4 or more carbon atoms. The hydrophobic group may be linear or branched, but is preferably linear. Further, the hydrophobic group has a halogen group, a cyano group, a phenyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a phenyl group substituted with a linear, branched or cyclic alkyl group or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. May be.

これら以外の疎水性基としては、一般式
−SiR(ただし、Rは、シロキサン結合を有する有機基)
で表されるオルガノシリコン基が挙げられる。
Other hydrophobic groups include those represented by the general formula -SiR 3 (where R is an organic group having a siloxane bond).
The organosilicon group represented by these is mentioned.

高分子材料50は、側鎖52が多い程、表面エネルギーが小さくなり、疎水性になる。紫外線等の光エネルギーを高分子材料50に付与することによって、疎水性基の一部が解離する、又は配向状態が変化するために表面エネルギーが大きくなることにより、高分子材料50が親水性になると推察される。   As the polymer material 50 has more side chains 52, the surface energy decreases and becomes hydrophobic. By applying light energy such as ultraviolet rays to the polymer material 50, a part of the hydrophobic group is dissociated or the surface energy is increased due to the change in the orientation state, so that the polymer material 50 becomes hydrophilic. It is assumed that

濡れ性変化層上に有機半導体層15を形成することを考慮すると、高分子材料50は、ポリイミドを含有することが好ましい。ポリイミドは、耐溶剤性及び耐熱性に優れているため、濡れ性変化層上に半導体層を形成する際に、溶媒、焼成による温度変化によって、膨潤したり、クラックが入ったりすることを抑制することができる。   In consideration of forming the organic semiconductor layer 15 on the wettability changing layer, the polymer material 50 preferably contains polyimide. Since polyimide is excellent in solvent resistance and heat resistance, when forming a semiconductor layer on the wettability change layer, it suppresses swelling and cracking due to temperature change due to solvent and firing. be able to.

また、濡れ性変化層が2種以上の材料から構成される場合は、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、高分子材料50以外の材料もポリイミドからなることが好ましい。   When the wettability changing layer is composed of two or more materials, it is preferable that the material other than the polymer material 50 is also made of polyimide in consideration of heat resistance, solvent resistance, and affinity.

疎水性基を側鎖に有するポリイミドを合成する際に用いられる疎水性基を有するジアミンとしては、例えば、一般式(1)〜(5)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the diamine having a hydrophobic group used when synthesizing a polyimide having a hydrophobic group in the side chain include compounds represented by general formulas (1) to (5).

Figure 2008270544
(式中、Xは、メチレン基又はエチレン基であり、Aは、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基又は1〜4個のフルオロ基で置換された1,4−フェニレン基であり、A、A及びAは、それぞれ独立に、単結合、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基又は1〜4個のフルオロ基で置換された1,4−フェニレン基であり、B、B及びBは、それぞれ独立に、単結合又はエチレン基であり、Bは、炭素数1〜10のアルキレン基であり、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基であり、pは、1以上の整数である。)
Figure 2008270544
(In the formula, X is a methylene group or ethylene group, and A 1 is 1,4-phenylene substituted with 1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, or 1 to 4 fluoro groups. Each of A 2 , A 3 and A 4 is independently a single bond, 1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group or 1,4-substituted with 1 to 4 fluoro groups -Phenylene group, B 1 , B 2 and B 3 are each independently a single bond or an ethylene group, B 4 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and p is an integer of 1 or more.)

Figure 2008270544
(式中、T、U及びVは、それぞれ独立に、フェニレン基又はシクロヘキシレン基であり、m及びnは、それぞれ独立に、0〜2の整数であり、hは、0〜5の整数であり、Rは、水素原子、フルオロ基、クロロ基、シアノ基又は1価の有機基である。なお、mが2である場合の2個のU及びnが2である場合の2個のVは、それぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、T、U及びVは、炭素数1〜3のアルキル基、フルオロ基で置換された炭素数1〜3のアルキル基、フルオロ基、クロロ基又はシアノ基で置換されていてもよい。)
Figure 2008270544
(In the formula, T, U, and V are each independently a phenylene group or a cyclohexylene group, m and n are each independently an integer of 0-2, and h is an integer of 0-5. R is a hydrogen atom, a fluoro group, a chloro group, a cyano group, or a monovalent organic group, where two U's when m is 2 and two V's when n is 2. May be the same or different from each other, and T, U and V are each an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms substituted with a fluoro group, (It may be substituted with a fluoro group, a chloro group or a cyano group.)

Figure 2008270544
(式中、Zは、メチレン基、フルオロメチレン基、ジフルオロメチレン基、エチレン基又はジフルオロメチレンオキシ基であり、Yは、1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基又は1〜4個の水素原子がフルオロ基若しくはメチル基で置換されている1,4−フェニレン基であり、A、A及びAは、それぞれ独立に、単結合、1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基又は1〜4個の水素原子がフルオロ基若しくはメチル基で置換されている1,4−フェニレン基であり、B、B及びBは、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜4のアルキレン基、オキシ基又は炭素数1〜3のオキシアルキレン基であり、Rは、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜9のアルコキシ基若しくはアルコキシアルキル基である。但し、Zがメチレン基である場合には、B、B及びBが炭素数1〜4のアルキレン基であることはなく、Zがエチレン基であって、Yが1,4−フェニレン基である場合には、A及びAが単結合であることはなく、Zがジフルオロメチレンオキシ基である場合には、Yが1,4−シクロへキシレン基であることはない。また、Rにおいて、炭素数1〜10のアルキル基は、任意のメチレン基がジフルオロメチレン基で置換されていてもよく、炭素数1〜9のアルコキシ基若しくはアルコキシアルキル基は、1個のメチレン基がジフルオロメチレン基で置換されていてもよい。)
Figure 2008270544
(In the formula, Z is a methylene group, a fluoromethylene group, a difluoromethylene group, an ethylene group or a difluoromethyleneoxy group, and Y is a 1,4-cyclohexylene group, a 1,4-phenylene group, or 1-4. Is a 1,4-phenylene group in which one hydrogen atom is substituted with a fluoro group or a methyl group, and A 1 , A 2 and A 3 are each independently a single bond, 1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group or 1,4-phenylene group in which 1 to 4 hydrogen atoms are substituted with fluoro group or methyl group, and B 1 , B 2 and B 3 are each independently a single bond , An alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, an oxy group, or an oxyalkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 9 carbon atoms, or an A Kokishiarukiru group. However, when Z is a methylene group, B 1, B 2 and B 3 is not an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, a Z is an ethylene group, Y is When it is a 1,4-phenylene group, A 1 and A 2 are not a single bond, and when Z is a difluoromethyleneoxy group, Y is a 1,4-cyclohexylene group. In R, in the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an arbitrary methylene group may be substituted with a difluoromethylene group, and an alkoxy group or alkoxyalkyl group having 1 to 9 carbon atoms is 1 The methylene groups may be substituted with difluoromethylene groups.)

Figure 2008270544
(式中、Rは、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基であり、Zは、メチレン基であり、mは、0〜2の整数であり、Aは、フェニレン基又はシクロヘキシレン基であり、lは、0又は1であり、Y及びYは、それぞれ独立に、オキシ基又はメチレン基であり、n及びnは、それぞれ独立に、0又は1である。)
Figure 2008270544
(In the formula, R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, Z is a methylene group, m is an integer of 0 to 2, and A is a phenylene group or a cyclohexylene group. Yes, l is 0 or 1, Y 1 and Y 2 are each independently an oxy group or a methylene group, and n 1 and n 2 are each independently 0 or 1.)

Figure 2008270544
(式中、Y及びYは、それぞれ独立に、オキシ基又はメチレン基であり、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基又はパーフルオロアルキル基であると共に、R及びRの少なくとも一方は、炭素数3以上のアルキル基又はパーフルオロアルキル基であり、n及びnは、それぞれ独立に0又は1である。)
このようなジアミンを用いて合成されたポリイミドは、特開2002−162630号公報、特開2003−96034号公報、特開2003−267982号公報、特開2004−86184号公報等に記載されている。また、このようなポリイミドの合成に用いられるテトラカルボン酸二無水物については、脂肪族系、脂環式、芳香族系等の種々の材料を用いることができ、例えば、ピロメリット酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらの他に、特開平11−193345号公報、特開平11−193346号公報、特開平11−193347号公報等に記載されているテトラカルボン酸二無水物も用いることができる。また、一般式(1)〜(5)で表されるジアミン以外のジアミンを用いて合成されているポリイミドを用いることもできる。例えば、特許第3097702号公報に記載されている直鎖状アルキル鎖を有する芳香族ジアミン残基を有するポリイミドが挙げられる。
Figure 2008270544
(In the formula, Y 1 and Y 2 are each independently an oxy group or a methylene group, and R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a perfluoroalkyl group. And at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group or a perfluoroalkyl group having 3 or more carbon atoms, and n 1 and n 2 are each independently 0 or 1.)
Polyimides synthesized using such diamines are described in JP 2002-162630 A, JP 2003-96034 A, JP 2003-267982 A, JP 2004-86184 A, and the like. . In addition, for the tetracarboxylic dianhydride used for the synthesis of such polyimide, various materials such as aliphatic, alicyclic, and aromatic can be used. For example, pyromellitic dianhydride , Cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, butanetetracarboxylic dianhydride, and the like. In addition to these, tetracarboxylic dianhydrides described in JP-A-11-193345, JP-A-11-193346, JP-A-11-193347 and the like can also be used. Moreover, the polyimide synthesize | combined using diamine other than the diamine represented by General formula (1)-(5) can also be used. For example, the polyimide which has the aromatic diamine residue which has the linear alkyl chain described in the patent 3097702 is mentioned.

側鎖に疎水性基を有するポリイミドは、低温で成膜プロセスが行えることを考慮すると、溶媒に可溶であるポリイミド(可溶性ポリイミド)であることが好ましい。可溶性ポリイミドは、原料の酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリアミック酸を、予め溶液中でイミド化処理することで生成する。一般に、ポリイミドの主鎖が剛直な構造であると、溶媒に溶解しにくい。そこで、ポリイミドの結晶性を乱して、溶媒和を受けやすくするため、嵩高い脂環式シクロカルボン酸二無水物を用いると、可溶性ポリイミドが生成する。   The polyimide having a hydrophobic group in the side chain is preferably a polyimide (soluble polyimide) that is soluble in a solvent, considering that the film forming process can be performed at a low temperature. The soluble polyimide is produced by imidizing in advance a polyamic acid obtained by reacting a raw acid dianhydride and a diamine. Generally, when the main chain of polyimide has a rigid structure, it is difficult to dissolve in a solvent. Then, in order to disturb the crystallinity of polyimide and make it easy to undergo solvation, soluble polyimide is produced when bulky alicyclic cyclocarboxylic dianhydride is used.

ポリイミドの主鎖がどのような酸二無水物を用いて形成されているかは、ポリイミド薄膜の赤外吸収スペクトルによる特性基振動の解析や紫外−可視吸収スペクトルの測定により推察される。嵩高い脂環式シクロカルボン酸二無水物骨格を用いて形成された主鎖を有するポリイミドは、薄膜の赤外吸収スペクトルの吸収端波長が300nm以下となる。詳細については、今井淑夫、横田力男編著、日本ポリイミド研究会編者「最新ポリイミド〜基礎と応用〜」(株式会社エヌ・ティ・エス発行、2002年)や、「次世代のためのエレクトロニクス・電子材料に向けた新しいポリイミドの開発と高機能付与技術」(株式会社技術情報協会発行、2003年)に記載されている。   Which acid dianhydride is used to form the main chain of the polyimide is inferred from analysis of characteristic group vibrations based on infrared absorption spectra of the polyimide thin film and measurement of ultraviolet-visible absorption spectra. A polyimide having a main chain formed using a bulky alicyclic cyclocarboxylic dianhydride skeleton has an absorption edge wavelength of 300 nm or less in the infrared absorption spectrum of the thin film. For details, see Ikuo Imai, Rikio Yokota, edited by Nihon Polyimide Research Group “Latest Polyimide: Basics and Applications” (published by NTS, 2002), “Electronics and Electronics for Next Generation” "Development of New Polyimides for Materials and High-Functionalization Technology" (published by Technical Information Association, 2003).

可溶性ポリイミドは、溶媒に溶解するため、溶媒を蒸発させる温度、即ち、200℃以下で成膜することが可能となる。また、ポリイミド薄膜中に未反応のポリアミック酸や副生成物の酸二無水物が残存しにくいため、これらの不純物によりポリイミド薄膜の電気特性が低下する問題が生じにくい。   Since soluble polyimide dissolves in a solvent, it becomes possible to form a film at a temperature at which the solvent is evaporated, that is, 200 ° C. or less. Further, since unreacted polyamic acid and by-product acid dianhydride do not easily remain in the polyimide thin film, the problem that the electrical characteristics of the polyimide thin film deteriorate due to these impurities hardly occurs.

可溶性ポリイミドは、例えば、γ−ブチルラクトン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド等の極性が高い溶媒に可溶である。このため、可溶性ポリイミドを含有する濡れ性変化層上に、有機半導体層15を形成する際に、トルエン、キシレン、アセトン、イソプロピルアルコール等の極性が低い溶媒を用いると、溶媒による濡れ性変化層の侵食を抑制することができる。   The soluble polyimide is soluble in a highly polar solvent such as γ-butyllactone, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and the like. For this reason, when the organic semiconductor layer 15 is formed on the wettability changing layer containing the soluble polyimide, if a solvent having low polarity such as toluene, xylene, acetone, isopropyl alcohol is used, the wettability changing layer of the solvent is changed. Erosion can be suppressed.

また、濡れ性変化層が側鎖に疎水性基を有する可溶性ポリイミド以外の材料を含有する場合、即ち、二種以上の材料からなる場合は、可溶性ポリイミド以外の材料も可溶性材料であることが好ましい。このような可溶性材料としては、特に限定されないが、ポリビニルフェノール等のフェノール樹脂、メラミン樹脂、アセチル化処理等を施したプルラン等の多糖類、シルセスキオキサン等が挙げられる。これにより、低温で濡れ性変化層を成膜することが可能となると共に、耐熱性、耐溶剤性、親和性を向上させることができる。   Further, when the wettability changing layer contains a material other than the soluble polyimide having a hydrophobic group in the side chain, that is, when it comprises two or more materials, it is preferable that the material other than the soluble polyimide is also a soluble material. . Examples of such soluble materials include, but are not limited to, phenol resins such as polyvinylphenol, melamine resins, polysaccharides such as pullulan subjected to acetylation treatment, silsesquioxane, and the like. Thereby, it becomes possible to form a wettability changing layer at a low temperature, and it is possible to improve heat resistance, solvent resistance, and affinity.

さらに、可溶性ポリイミド以外の可溶性材料は、可溶性ポリイミドに対する相溶性が良好であることが好ましい。これにより、二種以上の材料が溶媒中で相分離しにくくなるため、濡れ性変化層を成膜しやすくなる。   Furthermore, it is preferable that soluble materials other than soluble polyimide have good compatibility with soluble polyimide. Thereby, two or more kinds of materials are difficult to phase-separate in the solvent, so that the wettability changing layer is easily formed.

疎水性基を側鎖に有する可溶性ポリイミドを合成する際に用いられる疎水性基を有するジアミンとしては、例えば、一般式(6)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the diamine having a hydrophobic group used when synthesizing a soluble polyimide having a hydrophobic group in the side chain include a compound represented by the general formula (6).

Figure 2008270544
(式中、Rは、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のハロアルキル基又はハロゲン基であり、X及びYは、それぞれ独立に、化学式
Figure 2008270544
Wherein R is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen group, and X and Y are each independently a chemical formula

Figure 2008270544
で表わされる官能基であり、aは、1〜5の整数である。)
このようなジアミンを用いて合成される可溶性ポリイミドは、特開平9−272740号公報等に記載されている。また、一般式(1)〜(5)で表されるジアミンを用いて合成されたポリイミドを、化学処理によって溶媒に可溶とすることも可能である。この化学処理については、WO01/000732号公報に記載されている。
Figure 2008270544
A is an integer of 1-5. )
Soluble polyimides synthesized using such diamines are described in JP-A-9-272740. Moreover, it is also possible to make the polyimide synthesize | combined using the diamine represented by General Formula (1)-(5) soluble in a solvent by chemical treatment. This chemical treatment is described in WO01 / 000732.

なお、一般式(1)〜(6)においては、疎水性基を有するジアミンの例を挙げたが、疎水性基を有するテトラカルボン酸を用いることも可能である。   In the general formulas (1) to (6), examples of diamines having a hydrophobic group have been given, but tetracarboxylic acids having a hydrophobic group can also be used.

また、側鎖52に疎水性基を有する高分子材料50が濡れ性変化層13の表面に存在すると、濡れ性変化層13と有機半導体層15の界面特性を良好とすることができる。界面特性が良好であるとは、
a.有機半導体が結晶質である場合には結晶粒が大きくなり、移動度が増大すること
b.有機半導体が非晶質(高分子)である場合には、界面準位密度が減少し、移動度が増大すること
c.有機半導体が高分子であり、長鎖アルキル基等の側鎖を有する場合には、その配向が規制されることにより、π共役主鎖の分子軸を概ね一方向に配列させることができ、移動度が増大すること
等の現象が出現することを意味する。
Further, when the polymer material 50 having a hydrophobic group in the side chain 52 is present on the surface of the wettability changing layer 13, the interface characteristics between the wettability changing layer 13 and the organic semiconductor layer 15 can be improved. Good interfacial properties
a. When the organic semiconductor is crystalline, the crystal grains become large and the mobility increases b. When the organic semiconductor is amorphous (polymer), the interface state density decreases and the mobility increases c. When the organic semiconductor is a polymer and has a side chain such as a long-chain alkyl group, the orientation of the organic semiconductor is restricted, so that the molecular axes of the π-conjugated main chain can be arranged in almost one direction, and the movement It means that a phenomenon such as an increase in the degree appears.

濡れ性変化層の厚さは、30nm〜3μmであることが好ましく、50nm〜1μmがさらに好ましい。濡れ性変化層の厚さが30nmより薄いと、バルク体としての特性(絶縁性、ガスバリア性、防湿性等)が損なわれることがあり、3μmより厚いと、表面形状が悪化することがある。   The thickness of the wettability changing layer is preferably 30 nm to 3 μm, and more preferably 50 nm to 1 μm. If the thickness of the wettability changing layer is less than 30 nm, characteristics (insulating properties, gas barrier properties, moisture resistance, etc.) as a bulk body may be impaired, and if it is thicker than 3 μm, the surface shape may be deteriorated.

第一の電極層12及び第二の電極層14は、導電性材料を含有する液体を塗布した後に、加熱、紫外線照射等で固化することによって形成される。なお、導電性材料を含有する液体としては、導電性材料を溶媒に溶解させたもの、導電性材料の前駆体、導電性材料の前駆体を溶媒に溶解させたもの、導電性材料を溶媒に分散させたもの、導電性材料の前駆体を溶媒に分散させたもの等を用いることができる。例えば、Ag、Au、Ni等の金属微粒子を有機溶媒や水に分散させたもの、ドープドPANI(ポリアニリン)、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)にPSS(ポリスチレンスルホン酸)をドープした導電性高分子の水溶液等が挙げられる。   The first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 are formed by applying a liquid containing a conductive material and then solidifying by heating, ultraviolet irradiation, or the like. In addition, as the liquid containing the conductive material, the conductive material dissolved in the solvent, the conductive material precursor, the conductive material precursor dissolved in the solvent, the conductive material in the solvent A dispersion, a dispersion of a conductive material precursor in a solvent, or the like can be used. For example, a conductive polymer in which fine metal particles such as Ag, Au, Ni, etc. are dispersed in an organic solvent or water, doped PANI (polyaniline), PEDOT (polyethylenedioxythiophene) is doped with PSS (polystyrene sulfonic acid). An aqueous solution etc. are mentioned.

導電性材料を含有する液体を塗布する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法等が挙げられる。このとき、濡れ性変化層21上に第一の電極層12を形成する場合及び濡れ性変化層13上に第二の電極層14を形成する場合は、濡れ性変化層の表面エネルギーの影響を受けやすくするために、小さい液滴を供給することができるインクジェット法が好ましい。プリンタに使用されるレベルの通常のヘッドを用いたインクジェット法では、解像度が30μm、位置合わせ精度が±15μm程度であるが、濡れ性変化層の表面エネルギーの差を利用することにより、微細なパターンを形成することが可能となる。   Examples of a method for applying a liquid containing a conductive material include a spin coating method, a dip coating method, a screen printing method, an offset printing method, and an ink jet method. At this time, when the first electrode layer 12 is formed on the wettability changing layer 21 and when the second electrode layer 14 is formed on the wettability changing layer 13, the influence of the surface energy of the wettability changing layer is affected. In order to make it easy to receive, an inkjet method capable of supplying small droplets is preferable. In the inkjet method using a normal head of a level used in a printer, the resolution is 30 μm and the alignment accuracy is about ± 15 μm. However, by utilizing the difference in surface energy of the wettability changing layer, a fine pattern can be obtained. Can be formed.

また、濡れ性変化層にエネルギーを付与する方法としては、大気中で操作できること、解像度が高いこと、層内部へのダメージが少ないこと等の点から、紫外線照射が好ましい。   Further, as a method for imparting energy to the wettability changing layer, ultraviolet irradiation is preferable from the viewpoints that it can be operated in the atmosphere, that the resolution is high, and that the damage to the inside of the layer is small.

有機半導体層15は、ペンタセン、アントラセン、テトラセン、フタロシアニン等の有機低分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等の有機半導体を用いて形成することができる。   The organic semiconductor layer 15 is composed of organic low molecules such as pentacene, anthracene, tetracene, and phthalocyanine, polyacetylene conductive polymers, polyparaphenylene and derivatives thereof, polyphenylene conductive polymers such as polyphenylene vinylene and derivatives, polypyrrole, and the like. It can be formed using organic semiconductors such as derivatives, polythiophene and derivatives thereof, heterocyclic conductive polymers such as polyfuran and derivatives, and ionic conductive polymers such as polyaniline and derivatives thereof.

図15に、本発明の有機トランジスタの製造方法の一例を示す。基板(不図示)上に形成された濡れ性変化層21に、第一のパターン61aと、第一のパターン61aよりも幅の狭い第二のパターン61bを含有する高表面エネルギー領域61を形成する(図15(a)参照)。次に、第一のパターン61aに導電性材料を含有する液体62を供給する(図15(b)参照)。このとき、第一のパターン61aに供給された導電性材料を含有する液体62は、第二のパターン61bに広がるため、第二のパターン61bにも導電性材料を含有する液体62が供給される(図15(c)参照)。これにより、導電性材料を含有する液体62を供給する手段で供給できる解像度よりも微細なパターンに導電性材料を含有する液体62を供給することができ、第一の電極層12を細線化することができる。   In FIG. 15, an example of the manufacturing method of the organic transistor of this invention is shown. A high surface energy region 61 containing a first pattern 61a and a second pattern 61b having a narrower width than the first pattern 61a is formed in the wettability changing layer 21 formed on a substrate (not shown). (See FIG. 15 (a)). Next, a liquid 62 containing a conductive material is supplied to the first pattern 61a (see FIG. 15B). At this time, since the liquid 62 containing the conductive material supplied to the first pattern 61a spreads to the second pattern 61b, the liquid 62 containing the conductive material is also supplied to the second pattern 61b. (See FIG. 15 (c)). Accordingly, the liquid 62 containing the conductive material can be supplied in a pattern finer than the resolution that can be supplied by the means for supplying the liquid 62 containing the conductive material, and the first electrode layer 12 is thinned. be able to.

図16に、図15の有機トランジスタの製造方法を用いて形成された第二の電極層の一例を示し、図17に、第二の電極層14の一部を示す。なお、図16及び図17において、図3と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図16及び図17に示す第二の電極層14を有する有機トランジスタの第一の電極層12及び第二の電極層14以外の構成は、特に限定されず、前述の構成としてもよい。ソース電極14aがスリット71aを介して、第一のパターン72aと、第一のパターン72aよりも幅の狭い第二のパターン73aを含有する。また、ドレイン電極14bは、スリット71bを介して、第一のパターン72bと、第一のパターン72bよりも幅の狭い第二のパターン73bを含有する。さらに、アイランド電極14cは、スリット71cを介して、第一のパターン72cと、第一のパターン72cよりも幅の狭い第二のパターン73cを含有する。これにより、ゲート電極12aとソース電極14aの間、ゲート電極12bとドレイン電極14bの間、ゲート電極12a及び12bとアイランド電極14cの間の重なりを小さくして、寄生容量を低減することができる。   FIG. 16 shows an example of the second electrode layer formed by using the method for manufacturing the organic transistor of FIG. 15, and FIG. 17 shows a part of the second electrode layer 14. 16 and 17, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Configurations other than the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 of the organic transistor having the second electrode layer 14 illustrated in FIGS. 16 and 17 are not particularly limited, and may be the above-described configurations. The source electrode 14a contains a first pattern 72a and a second pattern 73a having a narrower width than the first pattern 72a through the slit 71a. Moreover, the drain electrode 14b contains the 1st pattern 72b and the 2nd pattern 73b whose width | variety is narrower than the 1st pattern 72b through the slit 71b. Furthermore, the island electrode 14c contains the 1st pattern 72c and the 2nd pattern 73c narrower than the 1st pattern 72c through the slit 71c. As a result, the parasitic capacitance can be reduced by reducing the overlap between the gate electrode 12a and the source electrode 14a, between the gate electrode 12b and the drain electrode 14b, and between the gate electrodes 12a and 12b and the island electrode 14c.

図18に、本発明の有機トランジスタアレイの一例を示す。なお、(a)は、平面図、(b)は、断面図であり、図18において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。有機トランジスタアレイ80は、基板11上に、ゲート電極を有する第一の電極層12と、ゲート絶縁層を兼ねる濡れ性変化層13と、ソース電極、ドレイン電極及びアイランド電極を有する第二の電極層14が2次元アレイ状にパターンニングされており、有機トランジスタが複数個形成されている。なお、有機トランジスタ毎のゲート電極は、走査信号用のドライバーICにより駆動させるため、バスラインに接続されている。また、有機トランジスタ毎のドレイン電極もデータ信号用のドライバーにより駆動させるため、バスラインに接続されている。さらに、有機半導体層15がチャネル領域を覆うようにして島状に形成されている。なお、酸素、水分、放射線等によるトランジスタ特性の劣化を抑制するために、有機トランジスタアレイ80は、パッシベーション膜に覆われていることが好ましい。パッシベーション膜の材料としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等が用いられる。なお、パッシベーション膜の成膜方法としては、CVD法、イオンプレーティング法等が挙げられる。   FIG. 18 shows an example of the organic transistor array of the present invention. FIG. 18A is a plan view, and FIG. 18B is a sectional view. In FIG. 18, the same components as those in FIG. The organic transistor array 80 includes a first electrode layer 12 having a gate electrode, a wettability changing layer 13 also serving as a gate insulating layer, and a second electrode layer having a source electrode, a drain electrode, and an island electrode on the substrate 11. 14 is patterned in a two-dimensional array, and a plurality of organic transistors are formed. The gate electrode for each organic transistor is connected to a bus line in order to be driven by a scanning signal driver IC. Further, the drain electrode for each organic transistor is also connected to the bus line in order to be driven by a data signal driver. Furthermore, the organic semiconductor layer 15 is formed in an island shape so as to cover the channel region. Note that the organic transistor array 80 is preferably covered with a passivation film in order to suppress deterioration of transistor characteristics due to oxygen, moisture, radiation, or the like. As the material for the passivation film, for example, aluminum nitride, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like is used. As a method for forming the passivation film, a CVD method, an ion plating method, and the like can be given.

なお、有機トランジスタアレイ80に表示素子を積層することにより、表示装置を形成することができる。表示素子としては、TN、STN、ゲスト・ホスト型、高分子分散液晶(Polymer−dispersed Liquid Crystal;PDLC)等の液晶を使用した表示素子が挙げられる。また、セル中又はマイクロカプセル中に含まれる着色粒子の移動により表示を行う電気泳動素子も表示素子として用いることができる。   A display device can be formed by stacking display elements on the organic transistor array 80. Examples of the display element include a display element using a liquid crystal such as TN, STN, guest-host type, polymer-dispersed liquid crystal (PDLC), or the like. Further, an electrophoretic element that performs display by movement of colored particles contained in a cell or a microcapsule can also be used as a display element.

[実施例1]
化学式
[Example 1]
Chemical formula

Figure 2008270544
で表されるポリイミドの前駆体及び化学式
Figure 2008270544
Precursor and chemical formula of polyimide represented by

Figure 2008270544
で表されるポリイミドの前駆体を溶解した溶液を、スピンコート法を用いて、ガラス基板11上に塗布した後、280℃で焼成して、濡れ性変化層21を形成した。
Figure 2008270544
A solution in which a polyimide precursor represented by the formula (1) was dissolved was applied onto the glass substrate 11 using a spin coating method, and then baked at 280 ° C. to form the wettability changing layer 21.

図19に、濡れ性変化層の紫外線照射量と水に対する接触角の関係を示す。図19より、紫外線未照射時には、濡れ性変化層の水に対する接触角が90°を超え、疎水性(撥水性)であるが、紫外線照射量が10J/cm以上では、水に対する接触角が20°程度に低下し、親水性に変化している。この変化を誘起するのに有効な光の波長に合わせた光源を用いることによって照射量をさらに小さくすることが可能であると考えられる。 FIG. 19 shows the relationship between the UV irradiation amount of the wettability changing layer and the contact angle with water. From FIG. 19, when the ultraviolet ray is not irradiated, the contact angle with water of the wettability changing layer exceeds 90 ° and is hydrophobic (water repellency). However, when the ultraviolet ray irradiation amount is 10 J / cm 2 or more, the contact angle with water is It decreases to about 20 ° and changes to hydrophilicity. It is considered that the amount of irradiation can be further reduced by using a light source adapted to the wavelength of light effective for inducing this change.

また、図20に、液体の表面張力と濡れ性変化層の液体に対する接触角の関係を示す。図20より、濡れ性変化層の臨界表面張力は、紫外線未照射部が約24mN/m、8J/cmの紫外線を照射した紫外線照射部が約45mN/mであることがわかる。なお、図20において、液体は、表面張力が小さい方から順に、トルエン、リン酸トリクレシル、エチレングリコール、ホルムアミド、水である。 FIG. 20 shows the relationship between the surface tension of the liquid and the contact angle of the wettability changing layer with respect to the liquid. As can be seen from FIG. 20, the critical surface tension of the wettability changing layer is about 24 mN / m for the non-irradiated part and about 45 mN / m for the ultraviolet irradiated part irradiated with 8 J / cm 2 . In FIG. 20, the liquids are toluene, tricresyl phosphate, ethylene glycol, formamide, and water in order from the surface having the smallest surface tension.

次に、フォトマスクを介して、図5に示す第一の電極層12の形状で、ゲート電極12a及び12bの幅がそれぞれ80μmとなるように、波長250nmの紫外線を8J/cm照射することにより、高表面エネルギー領域を形成した。さらに、インクジェット法でAgナノメタルインクを高表面エネルギー領域に塗布した後、乾燥、焼成して、図5に示す第一の電極層12を形成した。 Next, 8 J / cm 2 of ultraviolet light having a wavelength of 250 nm is irradiated through a photomask so that the width of the gate electrodes 12a and 12b is 80 μm in the shape of the first electrode layer 12 shown in FIG. Thus, a high surface energy region was formed. Further, Ag nanometal ink was applied to the high surface energy region by an inkjet method, and then dried and baked to form the first electrode layer 12 shown in FIG.

次に、濡れ性変化層21と同様に、濡れ性変化層13を形成した。さらに、フォトマスクを介して、図5に示す第二の電極層14の形状で、チャネル長が10μm、チャネル幅が300μmとなるように(図21参照)、波長250nmの紫外線を8mJ/cm照射することにより、高表面エネルギー領域を形成した。さらに、インクジェット法でAgナノメタルインクを高表面エネルギー領域に塗布した後、乾燥、焼成して、図5に示す第二の電極層14を形成した。 Next, the wettability changing layer 13 was formed in the same manner as the wettability changing layer 21. Furthermore, ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm are applied at 8 mJ / cm 2 so that the channel length is 10 μm and the channel width is 300 μm (see FIG. 21) in the shape of the second electrode layer 14 shown in FIG. By irradiation, a high surface energy region was formed. Further, Ag nanometal ink was applied to the high surface energy region by an inkjet method, and then dried and baked to form the second electrode layer 14 shown in FIG.

次に、反応式   Next, the reaction formula

Figure 2008270544
に示すようなスキームにより合成した有機半導体をトルエンに溶解させた溶液をインクジェット法で塗布した後、乾燥させて有機半導体層15を形成した。
Figure 2008270544
The organic semiconductor layer 15 was formed by applying a solution obtained by dissolving an organic semiconductor synthesized by the scheme shown in FIG.

このようにして、複数個の有機トランジスタを作製し、動作させたところ、オフ電流の平均値が1×10−12A、最大値と最小値の比が10倍程度であり、ばらつきも小さく、安定してオフ電流が小さい有機トランジスタが得られた。なお、従来構成のオフ電流は、比較例1に示すように、平均値が1×10−11Aであるが、最大で10−9Aのオーダー、最小で10−12Aのオーダーとばらつきが大きかった。一方、オン電流は、本実施例と比較例1とでほぼ同じであったため、ON/OFF比は、比較例1よりも最大で3桁向上した。
[実施例2]
実施例1と同様のプロセスで、図6に示す第一の電極層12及び第二の電極層14を有する有機トランジスタを作製した。なお、ゲート電極12a及び12bの幅を40μm、引き出し配線部12eの幅を100μmとし、チャネル長及びチャネル幅を実施例1と同様とした。また、インクジェット法でAgナノメタルインクを塗布して第一の電極層12を形成する際に、端子部12dと引き出し配線部12eに塗布した。このとき、Agナノメタルインクが流れることにより、ゲート電極12a及び12bにAgナノメタルインクが供給された。
In this way, when a plurality of organic transistors were manufactured and operated, the average value of the off current was 1 × 10 −12 A, the ratio between the maximum value and the minimum value was about 10 times, and the variation was small. An organic transistor having a stable low off current was obtained. In addition, as shown in Comparative Example 1, the off-state current of the conventional configuration has an average value of 1 × 10 −11 A, but varies in the order of 10 −9 A at the maximum and the order of 10 −12 A at the minimum. It was big. On the other hand, the on-current was almost the same in this example and Comparative Example 1, so the ON / OFF ratio was improved by up to three orders of magnitude compared to Comparative Example 1.
[Example 2]
An organic transistor having the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 shown in FIG. 6 was manufactured in the same process as in Example 1. The width of the gate electrodes 12a and 12b was 40 μm, the width of the lead-out wiring portion 12e was 100 μm, and the channel length and channel width were the same as in Example 1. Further, when the first electrode layer 12 was formed by applying the Ag nanometal ink by the inkjet method, it was applied to the terminal portion 12d and the lead-out wiring portion 12e. At this time, the Ag nanometal ink was supplied, so that the Ag nanometal ink was supplied to the gate electrodes 12a and 12b.

このようにして作製した有機トランジスタは、ゲート電極12a及び12bの幅が狭いため、寄生容量が小さい。
[実施例3]
実施例1と同様のプロセスで、図7に示す第一の電極層12及び第二の電極層14を有する有機トランジスタを作製した。実施例1と同様に動作させたところ、オフ電流の平均値が1×10−13A、最大値と最小値の比が10倍程度であり、ばらつきも小さく、安定してオフ電流が小さい有機トランジスタが得られた。従来構成のオフ電流は、比較例1に示すように、平均値が1×10−11Aであるが、最大で10−9Aのオーダー、最小で10−12Aのオーダーとばらつきが大きかった。一方、オン電流は、本実施例と比較例1とでほぼ同じだったため、ON/OFF比は、比較例1よりも1桁〜4桁向上した。
[実施例4]
実施例2と同様のプロセスで、図18に示す第一の電極層12及び第二の電極層14を有する有機トランジスタアレイ(素子数は32個×32個)を作製した。有機トランジスタアレイを実施例1と同様に動作させたところ、オフ電流の平均値が1×10−12Aであり、安定してオフ電流が小さい有機トランジスタアレイが得られた。
[実施例5]
酸化チタン粒子及びオイルブルーで着色したアイソパーを内包するマイクロカプセルをPVA水溶液と混合した混合液を、ITOからなる透明電極を形成したポリカーボネート基板上に塗布して、マイクロカプセルとPVAからなる層を形成することにより、電気泳動素子を作製した。次に、電気泳動素子の基板と実施例4の有機トランジスタアレイを貼り合わせて表示装置を作製した。表示装置を動作させたところ、コントラストの高い画像を表示することができた。
[比較例1]
実施例1と同様のプロセスで、図22に示すシングルゲート構造の有機トランジスタを作製した。有機トランジスタを実施例1と同様に動作させたところ、オフ電流の平均値が1×10−11A、最大値が10−9Aのオーダー、最小値が10−12Aのオーダーであり、ばらつきが大きかった。
The organic transistor thus manufactured has a small parasitic capacitance because the width of the gate electrodes 12a and 12b is narrow.
[Example 3]
An organic transistor having the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 shown in FIG. 7 was manufactured in the same process as in Example 1. When operated in the same manner as in Example 1, the average value of the off-current is 1 × 10 −13 A, the ratio of the maximum value to the minimum value is about 10 times, the variation is small, and the organic compound has a small and stable off-current. A transistor was obtained. As shown in Comparative Example 1, the off-state current of the conventional configuration has an average value of 1 × 10 −11 A, but has a large variation in the order of 10 −9 A at the maximum and the order of 10 −12 A at the minimum. . On the other hand, the on-current was almost the same between the present example and the comparative example 1, and therefore the ON / OFF ratio was improved by 1 to 4 digits compared to the comparative example 1.
[Example 4]
The organic transistor array (the number of elements is 32 × 32) having the first electrode layer 12 and the second electrode layer 14 shown in FIG. When the organic transistor array was operated in the same manner as in Example 1, an average value of off current was 1 × 10 −12 A, and an organic transistor array having a small off current stably was obtained.
[Example 5]
A mixture of microcapsules containing titanium oxide particles and isopar colored with oil blue mixed with PVA aqueous solution is applied onto a polycarbonate substrate on which a transparent electrode made of ITO is formed to form a layer made of microcapsules and PVA. Thus, an electrophoretic element was produced. Next, the substrate of the electrophoretic element and the organic transistor array of Example 4 were bonded together to produce a display device. When the display device was operated, an image with high contrast could be displayed.
[Comparative Example 1]
An organic transistor having a single gate structure shown in FIG. 22 was manufactured in the same process as in Example 1. When the organic transistor was operated in the same manner as in Example 1, the average value of the off current was 1 × 10 −11 A, the maximum value was on the order of 10 −9 A, and the minimum value was on the order of 10 −12 A. Was big.

本発明の有機トランジスタの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the organic transistor of this invention. 図1の第一の電極層を示す図である。It is a figure which shows the 1st electrode layer of FIG. 図1の第一の電極層及び第二の電極層を示す図である。It is a figure which shows the 1st electrode layer and 2nd electrode layer of FIG. 図1の有機トランジスタを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the organic transistor of FIG. 本発明の有機トランジスタの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the organic transistor of this invention. 本発明の有機トランジスタの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the organic transistor of this invention. 本発明の有機トランジスタの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the organic transistor of this invention. 濡れ性変化層の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a wettability change layer. 濡れ性変化層の他の例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other example of a wettability change layer. 濡れ性変化層の他の例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other example of a wettability change layer. 濡れ性変化層の表面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the surface of a wettability change layer. 濡れ性変化層の表面の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the surface of a wettability change layer. 濡れ性変化層の表面の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the surface of a wettability change layer. 側鎖に疎水性基を有する高分子材料を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the polymeric material which has a hydrophobic group in a side chain. 本発明の有機トランジスタの製造方法の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the manufacturing method of the organic transistor of this invention. 図15の有機トランジスタの製造方法を用いて形成された第二の電極層の一例を示す上面図である。FIG. 16 is a top view illustrating an example of a second electrode layer formed using the method for manufacturing the organic transistor of FIG. 15. 図16の第二の電極層の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the 2nd electrode layer of FIG. 本発明の有機トランジスタアレイの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the organic transistor array of this invention. 濡れ性変化層の紫外線照射量と水に対する接触角の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ultraviolet irradiation amount of a wettability change layer, and the contact angle with respect to water. 液体の表面張力と濡れ性変化層の液体に対する接触角の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the surface tension of a liquid, and the contact angle with respect to the liquid of a wettability change layer. チャネル長及びチャネル幅を説明する図である。It is a figure explaining channel length and channel width. 比較例1の有機トランジスタを示す図である。6 is a view showing an organic transistor of Comparative Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30、40 有機トランジスタ
11 基板
12 第一の電極層
12a、12b ゲート電極
13、21 濡れ性変化層
14 第二の電極層
14a ソース電極
14b ドレイン電極
14c アイランド電極
15 有機半導体層
61 高表面エネルギー領域
61a 第一のパターン
61b 第二のパターン
62 導電性材料を含有する液体
80 有機トランジスタアレイ
10, 20, 30, 40 Organic transistor 11 Substrate 12 First electrode layer 12a, 12b Gate electrode 13, 21 Wetting change layer 14 Second electrode layer 14a Source electrode 14b Drain electrode 14c Island electrode 15 Organic semiconductor layer 61 High Surface energy region 61a First pattern 61b Second pattern 62 Liquid containing conductive material 80 Organic transistor array

Claims (9)

基板と、該基板上に形成されている第一の電極層と、該第一の電極層が形成されている基板上に形成されている濡れ性変化層と、該濡れ性変化層の表面エネルギーが高い領域に形成されている第二の電極層と、該第二の電極層が形成されている濡れ性変化層上に形成されている有機半導体層を有する有機トランジスタであって、
該第一の電極層は、電気的に接続されている第一のゲート電極及び第二のゲート電極を有し、
該第二の電極層は、ソース電極、ドレイン電極及びアイランド電極を有し、
該アイランド電極は、間隙を介して該ソース電極と該ドレイン電極の間に形成されており、
該アイランド電極と該ソース電極の間の間隙及び該アイランド電極と該ドレイン電極の間の間隙は、それぞれ該第一のゲート電極上及び該第二のゲート電極上に形成されていると共に、該有機半導体層で覆われていることを特徴とする有機トランジスタ。
A substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a wettability changing layer formed on the substrate on which the first electrode layer is formed, and a surface energy of the wettability changing layer An organic transistor having a second electrode layer formed in a high area and an organic semiconductor layer formed on the wettability changing layer on which the second electrode layer is formed,
The first electrode layer has a first gate electrode and a second gate electrode that are electrically connected,
The second electrode layer has a source electrode, a drain electrode and an island electrode,
The island electrode is formed between the source electrode and the drain electrode via a gap,
The gap between the island electrode and the source electrode and the gap between the island electrode and the drain electrode are formed on the first gate electrode and the second gate electrode, respectively. An organic transistor which is covered with a semiconductor layer.
前記基板と前記第一の電極層の間に濡れ性変化層をさらに有し、
前記第一の電極層は、該濡れ性変化層の表面エネルギーが高い領域に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機トランジスタ。
Further comprising a wettability changing layer between the substrate and the first electrode layer,
The organic transistor according to claim 1, wherein the first electrode layer is formed in a region where the surface energy of the wettability changing layer is high.
前記アイランド電極は、間隙を介して形成されている2個以上の電極からなり、
前記第一の電極層は、前記第一のゲート電極及び第二のゲート電極と電気的に接続されている1個以上のゲート電極をさらに有し、
該2個以上の電極の間の間隙は、該1個以上のゲート電極上に形成されていると共に、前記有機半導体層で覆われていることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機トランジスタ。
The island electrode is composed of two or more electrodes formed through a gap,
The first electrode layer further includes one or more gate electrodes electrically connected to the first gate electrode and the second gate electrode,
3. The organic material according to claim 1, wherein a gap between the two or more electrodes is formed on the one or more gate electrodes and is covered with the organic semiconductor layer. Transistor.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機トランジスタの製造方法であって、
基板上に第一の電極層を形成する工程と、
該第一の電極層が形成された基板上に濡れ性変化層を形成する工程と、
該濡れ性変化層にエネルギーを付与することにより表面エネルギーが高い領域を形成する工程と、
導電性材料を含有する液体を用いて該表面エネルギーが高い領域に第二の電極層を形成する工程と、
該第二の電極層が形成された濡れ性変化層上に有機半導体層を形成する工程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。
It is a manufacturing method of the organic transistor according to any one of claims 1 to 3,
Forming a first electrode layer on the substrate;
Forming a wettability changing layer on the substrate on which the first electrode layer is formed;
Forming a region having a high surface energy by applying energy to the wettability changing layer;
Forming a second electrode layer in a region having a high surface energy using a liquid containing a conductive material;
A method for producing an organic transistor, comprising a step of forming an organic semiconductor layer on a wettability changing layer on which the second electrode layer is formed.
前記表面エネルギーが高い領域は、第一の領域と該第一の領域よりも幅の狭い第二の領域を含有し、
前記導電性材料を含有する液体を該第一の領域に供給することにより前記第二の電極層を形成することを特徴とする請求項4に記載の有機トランジスタの製造方法。
The region having a high surface energy contains a first region and a second region narrower than the first region,
The method for producing an organic transistor according to claim 4, wherein the second electrode layer is formed by supplying a liquid containing the conductive material to the first region.
前記基板上に第一の電極層を形成する工程は、前記基板上に濡れ性変化層を形成する工程と、該濡れ性変化層にエネルギーを付与することにより表面エネルギーが高い領域を形成する工程と、導電性材料を含有する液体を用いて該表面エネルギーが高い領域に前記第一の電極層を形成する工程を含有することを特徴とする請求項4又は5に記載の有機トランジスタの製造方法。   The step of forming the first electrode layer on the substrate includes a step of forming a wettability changing layer on the substrate and a step of forming a region having a high surface energy by applying energy to the wettability changing layer. And a step of forming the first electrode layer in a region having a high surface energy using a liquid containing a conductive material. 6. The method for producing an organic transistor according to claim 4, . 前記基板上に第一の電極層を形成する工程で形成される表面エネルギーが高い領域は、第一の領域と該第一の領域よりも幅の狭い第二の領域を含有し、
前記導電性材料を含有する液体を該第一の領域に供給することにより前記第一の電極層を形成することを特徴とする請求項6に記載の有機トランジスタの製造方法。
The region having a high surface energy formed in the step of forming the first electrode layer on the substrate includes a first region and a second region that is narrower than the first region,
The method of manufacturing an organic transistor according to claim 6, wherein the first electrode layer is formed by supplying a liquid containing the conductive material to the first region.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機トランジスタを複数有することを特徴とする有機トランジスタアレイ。   An organic transistor array comprising a plurality of organic transistors according to any one of claims 1 to 3. 請求項8に記載の有機トランジスタアレイを有することを特徴とする表示装置。   A display device comprising the organic transistor array according to claim 8.
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