JP2009059737A - Silicone elastomer stamp and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロコンタクトプリント(以下、μCPともいう)方法に関するものであり、殊に、シリコーン・エラストマー・スタンプの設計・パターンレイアウト方法およびμCPに有用なスタンプ作製技術、特に、シリコーン・エラストマー・スタンプを用いた微細パターン形成方法に関するものであり、さらに、μCPによる有機トランジスタとその製造方法、およびこれを用いた表示装置に関するものであって、そのインキングの問題を解消し、かつ印刷解像度を高くすることができるものである。 The present invention relates to a microcontact printing (hereinafter also referred to as μCP) method, and more particularly, a silicone elastomer stamp design / pattern layout method and a stamp production technique useful for μCP, particularly a silicone elastomer stamp. In addition, the present invention relates to an organic transistor using μCP, a manufacturing method thereof, and a display device using the same, which eliminates the problem of inking and increases the printing resolution. Is something that can be done.
情報化の進展に伴い、紙に代わる薄くて軽い電子ペーパーや、商品1つ1つを瞬時に識別可能なIDタグ等の開発が注目されている。現行では、これらのデバイスにアモルファスシリコン(a−Si)や多結晶シリコン(p−Si)を半導体に用いた薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子として使用している。しかし、これらのシリコン系半導体を用いた薄膜トランジスタを作製するには、高価なプラズマ化学気相成長(CVD)装置やスパッタリング装置等が必要なために製造コストがかかり、その上、真空プロセス、フォトリソグラフィー、加工等のプロセスをいくつも経るため、スループットが低いという問題がある。さらに、既存のシリコン薄膜トランジスタでは、外部の衝撃によって容易に砕け、また、300℃以上の高温工程によって生産されるため、プラスチック基板を使用できないという問題がある。このため、ソフトリソグラフィー等のプリント形成が適用でき、安価に製品を提供することが可能な、有機材料を半導体層に用いた有機薄膜トランジスタが注目されている。 With the progress of computerization, the development of thin and light electronic paper that replaces paper and ID tags that can instantly identify each product has attracted attention. At present, thin film transistors (TFTs) using amorphous silicon (a-Si) or polycrystalline silicon (p-Si) as semiconductors are used as switching elements in these devices. However, the production of thin film transistors using these silicon-based semiconductors requires expensive plasma chemical vapor deposition (CVD) equipment, sputtering equipment, etc., which incurs manufacturing costs. In addition, vacuum processes and photolithography are required. Since there are a number of processes such as processing, there is a problem that the throughput is low. Furthermore, existing silicon thin film transistors have a problem that they cannot be used because they are easily crushed by an external impact and are produced by a high temperature process of 300 ° C. or higher. For this reason, organic thin-film transistors using an organic material as a semiconductor layer, which can be applied to print formation such as soft lithography and can provide a product at low cost, have attracted attention.
従来の有機薄膜トランジスタは、基板上にゲート電極を設け、その上にゲート絶縁膜を形成し、その上にソース電極とドレイン電極を互いに離して設け、さらに、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁膜上に有機半導体層を積層して構成され、ソース電極とドレイン電極との間の横方向にチャネルが形成される。有機薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極との間に電圧(ソース−ドレイン間電圧)を印加すると共に、ゲート電極に印加する電圧(ゲート電圧:Vg)を変化させると、ゲート電圧に依存して有機半導体層とゲート絶縁膜との界面における電荷量が変化し、ソース電極とドレイン電極との間における有機半導体層の部分(チャネル)を流れる電流(ソース−ドレイン電流)を変化させることができる。このようにして、有機薄膜トランジスタでは、ゲート電圧を制御することにより、ドレイン電極から得られるドレイン電流Idを制御することができる。 In a conventional organic thin film transistor, a gate electrode is provided on a substrate, a gate insulating film is formed thereon, a source electrode and a drain electrode are provided on the substrate, and the source electrode, the drain electrode, and the gate insulating film are further provided. In addition, an organic semiconductor layer is laminated, and a channel is formed in the lateral direction between the source electrode and the drain electrode. When a voltage (source-drain voltage) is applied between the source electrode and the drain electrode of the organic thin film transistor and the voltage applied to the gate electrode (gate voltage: Vg) is changed, the organic semiconductor depends on the gate voltage. The amount of charge at the interface between the layer and the gate insulating film changes, and the current (source-drain current) flowing through the portion (channel) of the organic semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode can be changed. Thus, in the organic thin film transistor, the drain current Id obtained from the drain electrode can be controlled by controlling the gate voltage.
ここで、有機薄膜トランジスタのゲインgm、即ち、ゲート電圧の変化に対するドレイン電流の変化(dId/dVg)は、ソース−ドレイン電流が流れるチャネルが長方形であるとすると、次式で表される。
gm=W/L・ε0ε/d・・・(Vg−VT)・・・(1)
ただし、Wはチャネル幅であり、Lはチャネル長であり、ε0は真空誘電率であり、εは絶縁膜の比誘電率であり、dはゲート絶縁膜の厚さであり、・はキャリア移動度であり、VTは閾値電圧である。
式(1)によれば、チャネル幅Wとチャネル長Lの比W/Lが大きいほど、有機薄膜トランジスタのゲインは大きくなり、また、トランジスタを高速にすることができる。
以上のことからして、有機薄膜トランジスタのチャネル長Lを精緻に規定できる、優れたソフトリソグラィー技術の開発が是非とも必要である。
Here, the gain gm of the organic thin film transistor, that is, the change of the drain current (dId / dVg) with respect to the change of the gate voltage is expressed by the following equation when the channel through which the source-drain current flows is rectangular.
gm = W / L · ε0ε / d (Vg−VT) (1)
Where W is the channel width, L is the channel length, ε0 is the vacuum dielectric constant, ε is the relative dielectric constant of the insulating film, d is the thickness of the gate insulating film, and is the carrier movement Degree, and VT is a threshold voltage.
According to Equation (1), the larger the ratio W / L of the channel width W to the channel length L, the larger the gain of the organic thin film transistor, and the faster the transistor.
In view of the above, it is essential to develop an excellent soft lithography technique that can precisely define the channel length L of the organic thin film transistor.
マイクロコンタクトプリント(μCP)は横方向の寸法がμm〜サブμmの有機物単分子層のパターンを形成する技術であり、例えば特開2005−129791号公報に記載されているような公知のマイクロコンタクトプリント方法及び装置を用いて研究されている。 The micro contact print (μCP) is a technique for forming a pattern of an organic monomolecular layer having a lateral dimension of μm to sub μm. For example, a known microcontact print as described in JP-A-2005-129791 is known. It has been studied using methods and equipment.
上記公開公報に記載されているのは、ナノ構造を構築するためのマイクロコンタクトプリント方法であって、並置された第1ステーション並びに第2ステーション、それらの間を移動する移動体及びいずれか一方のステーションに配置可能な光源装置を備えており、いずれか一方のステーションにて光源装置を用いて試料を露光し、スタンプのマスターを作製し、移動体に、マスターから複製したスタンプを配置し、他方のステーションにてスタンプをスタンプ台に接離させることによりインクを補充し、いずれか一方のステーションにて、そこに配置された試料に対してスタンプを接離させることにより、スタンプの持つ凹凸のパターンを試料に転写するようにしたものである。 Described in the above publication is a microcontact printing method for constructing a nanostructure, in which a first station and a second station arranged side by side, a moving body moving between them, and any one of them A light source device that can be placed in a station, and a sample is exposed using the light source device in one of the stations, a stamp master is produced, and a stamp duplicated from the master is placed on the moving body; The ink is replenished by bringing the stamp into and out of the station at the station, and the uneven pattern of the stamp is obtained by bringing the stamp into and out of the sample placed there at either station. Is transferred to a sample.
上記従来のμCP技術は、たとえば金などの金属上に形成される、アルキルチオールの自己整合した単分子層の顕著な能力に依存していた。これらのパターンPは、支持する金属を適切に処方したエッチャントによる腐食から保護することにより、nmオーダーのレジストとして機能し、またはパターンPの親水性領域上の流体を選択的に配置させることができる。寸法が1μm未満の自己整合した単分子層は、「インク」としてアルカンチオールを使用し、エラストマーの「スタンプ」を使用して基板上に印刷することにより形成する。このスタンプは、フォトリソグラフィー等の技術により作製した母型を用いて、シリコーン・エラストマーを成形(molding)することにより製作する。 The conventional μCP technology relied on the significant ability of alkylthiol self-aligned monolayers formed on metals such as gold. These patterns P can function as nm-order resists by selectively protecting the supporting metal from corrosion by appropriately formulated etchants, or selectively place fluid on the hydrophilic regions of the pattern P. . Self-aligned monolayers with dimensions of less than 1 μm are formed by printing on a substrate using an alkanethiol as the “ink” and using an elastomeric “stamp”. This stamp is manufactured by molding a silicone elastomer using a mother mold manufactured by a technique such as photolithography.
これまでのμCPの適用には、シリコーン・エラストマーとしてポリジメチルシロキサン(PDMS)エラストマーを金型中で重合させてパターン形成したスタンプを使用している。硬化後、PDMSスタンプは、金型のパターンのネガティブ像を保持し、一連のインク付けおよび印刷に使用することができる。つまり、スタンプは正確なパターンを有し、インク付け、印刷、および表面(たとえば金型)からの剥離の間安定でなければならないが、塗布する基板に密着するのに十分な柔らかさがなければならない。さらに、スタンプは製作および操作が容易でなければならない。スタンプの材料としてのシリコーン・エラストマーは、上記の必要条件を満たしている。 In the past application of μCP, a stamp formed by patterning a polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer as a silicone elastomer in a mold is used. After curing, the PDMS stamp holds a negative image of the mold pattern and can be used for a series of inking and printing. That is, the stamp must have an accurate pattern and be stable during inking, printing, and peeling from the surface (eg mold), but not soft enough to adhere to the substrate to be applied. Don't be. In addition, the stamp must be easy to manufacture and operate. Silicone elastomers as stamp materials meet the above requirements.
〔従来技術の問題点〕
従来のμCPでは、インク台1上にインク2を用意し、スタンプ3を下降、上昇させることにより、インク2をスタンプ3に付け、別途用意する基板等にインク2を転写する。しかし、シリコーン・エラストマー・スタンプを用いた印刷において、高解像な細線エリアで印刷不良が生じる不具合がある(図1参照)。具体的には、パターン解像度(細線幅)aを印刷する際、スタンプの凹凸のパターンPの凸部P1の線幅aと高さbのアスペクト比b/aを小さくとると、図1に模式的に示されているように、インキング時に凹部までインクが供給され、必要なインク4以外に、不必要なインク5が付き、印刷の解像度を落とす不具合がある。このような現象は、インクが低粘度であるほど生じやすく、また、ギャップが狭いほど生じやすい。
[Problems of the prior art]
In the conventional μCP,
ところで、アスペクト比b/aを大きくとると、前述したインキング時の不具合は解消できるが、そうすると、印刷時にかかる印刷圧により、図2のように、シリコーン・エラストマー・スタンプが変形し、やはり印刷不良を生じるという他の不具合がある。
この発明の課題は、1つ以上の凹凸パターンが形成されたシリコーン・エラストマー・スタンプについて、印刷解像度が大幅に高められるようにその構造を工夫することである。 An object of the present invention is to devise the structure of a silicone elastomer stamp on which one or more concavo-convex patterns are formed so that the printing resolution can be greatly increased.
上記課題を解決するための手段は、1つ以上の凹凸パターンが形成されたシリコーン・エラストマー・スタンプについて、その凸部に隣接する箇所に支持パターンを設けることであり、
また、支持される凸部の線幅a、スタンプの凸部の高さbとしたアスペクト比b/aが1以上の箇所に前記支持パターンを設けることであり、
また、前記支持パターンが支持される凸部の線幅aよりも大きいことである。
さらにまた、前記シリコーン・エラストマー・スタンプが、ポリジメチルシロキサンからなることである。
Means for solving the above-mentioned problem is to provide a support pattern at a location adjacent to the convex portion of the silicone elastomer stamp on which one or more concave-convex patterns are formed,
Further, the support pattern is provided at a place where the aspect ratio b / a, which is the line width a of the supported convex portion and the height b of the convex portion of the stamp, is 1 or more,
Moreover, it is larger than the line width a of the convex part by which the said support pattern is supported.
Furthermore, the silicone elastomer stamp is made of polydimethylsiloxane.
この発明を、各請求項の発明毎に整理すれば、次のとおりである。
(1)請求項1の発明
1つ以上の凹凸パターンが形成されたシリコーン・エラストマー・スタンプにおいて、前記シリコーン・エラストマー・スタンプの凸部と隣接する箇所に支持パターンを設けることによって、インキングの問題を抑制でき、且つ、印刷時の印刷圧によるスタンプの凸部の変形を防止することができるので、印刷解像度の高いシリコーン・エラストマー・スタンプを得ることができる。
The present invention is summarized as follows for each invention of each claim.
(1) Invention of
(2)請求項2の発明
前記の支持パターンを、支持される凸部の線幅a、スタンプの凸部の高さbとしたアスペクト比b/aが1以上の箇所に設けることにより、
必要な箇所にインキングができ、印刷解像度の高いシリコーン・エラストマー・スタンプを得ることができる。
なお、シリコーン・エラストマー・スタンプの場合、アスペクト比が1よりも小さいとインキング時に凹部までインクが供給され、不必要なインクが付き、印刷の解像度が落ちる不具合があり、小さいほど凹部の不必要なインクが印刷される傾向が顕著である。他方、1よりも大きいと印刷時にかかる印刷圧により、シリコーン・エラストマー・スタンプが変形し、印刷不良を生じる不具合があるため、隣接して支持パターンを設けることが効果的であり、大きいほど凹部の不必要なインクを印刷する不具合は減るが、前述したスタンプの変形が大きくなる傾向が顕著である。以上のとおりであり、アスペクト比が大きすぎるとスタンプの変形が大きくなるので、(解像度にもよる)実用上はアスペクト比5程度が上限である。
(2) Invention of
Inking can be performed where necessary, and a silicone elastomer stamp with high printing resolution can be obtained.
In the case of silicone elastomer stamps, if the aspect ratio is less than 1, ink is supplied to the recess when inking, and there is a problem that unnecessary ink is attached and the resolution of printing is reduced. The tendency to print fresh ink is remarkable. On the other hand, if it is larger than 1, there is a problem that the silicone elastomer stamp is deformed due to the printing pressure applied at the time of printing, resulting in defective printing. Therefore, it is effective to provide a support pattern adjacently. Although the problem of printing unnecessary ink is reduced, the above-described tendency of the deformation of the stamp is significant. As described above, if the aspect ratio is too large, deformation of the stamp becomes large. Therefore, the upper limit is practically about an aspect ratio of 5 (depending on the resolution).
(3)請求項3の発明
前記の支持パターンが支持される凸部の線幅aよりも大きいことにより、解像度を必要とする凸部の変形を抑えることができ、印刷解像度の高いシリコーン・エラストマー・スタンプを得ることができる。
(3) Invention of Claim 3 Since the said support pattern is larger than the line width a of the convex part supported, the deformation | transformation of the convex part which requires resolution can be suppressed, and a silicone elastomer with high printing resolution・ You can get a stamp.
(4)請求項4の発明
前記のシリコーン・エラストマー・スタンプが、ポリジメチルシロキサンからなることにより、スタンプの柔らかさを利用して基板に馴染んだフレキソ印刷が可能な印刷解像度の高いシリコーン・エラストマー・スタンプを得ることができる。
(4) Invention of Claim 4 The above-mentioned silicone elastomer stamp is made of polydimethylsiloxane, so that the silicone elastomer with high printing resolution capable of flexographic printing adapted to the substrate by utilizing the softness of the stamp. You can get a stamp.
(5)請求項5の発明
前記の支持パターンと前記支持される凸部を一括で製造することにより、スタンプ作製工程を短縮でき、低コストに印刷解像度の高いシリコーン・エラストマー・スタンプを得ることができる。
(5) Invention of Claim 5 By manufacturing the said support pattern and the said convex part supported collectively, a stamp preparation process can be shortened and a silicone elastomer stamp with high printing resolution can be obtained at low cost. it can.
(6)請求項6の発明
前記の支持パターンと前記支持される凸部の複製をインプリント技術によって行うことにより、スタンプ作製工程を短縮でき、低コストに印刷解像度の高いシリコーン・エラストマー・スタンプを得ることができる。
(6) The invention of claim 6 By performing imprint technology to duplicate the support pattern and the supported convex portion, a stamp production process can be shortened, and a silicone elastomer stamp with high printing resolution can be obtained at low cost. Obtainable.
(7)請求項7の発明
前記の支持パターンと前記支持される凸部の複製パターンの形成を、マイクロコンタクトプリント(μCP)装置によって行うことにより、同一設備による製版及び印刷を行うことができ、低コストに印刷解像度の高いシリコーン・エラストマー・スタンプを得ることができる。
(7) Invention of Claim 7 By performing the formation of the support pattern and the duplicate pattern of the supported convex portion by a micro contact printing (μCP) apparatus, plate making and printing by the same equipment can be performed, Silicone elastomer stamps with high printing resolution can be obtained at low cost.
(8)請求項8の発明
前記親水性ポリマー層の形成後に、表面全体を不活性化処理することにより、親水性インクを用いることができるので、シリコーン・エラストマー・スタンプの印刷解像度が高い。
(8) Invention of Claim 8 Since the hydrophilic ink can be used by inactivating the entire surface after forming the hydrophilic polymer layer, the printing resolution of the silicone elastomer stamp is high.
(9)請求項9の発明
絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース・ドレイン電極、半導体層を順次積層した薄膜トランジスタを、前記シリコーン・エラストマー・スタンプを用いたμCPにより製造することにより、チャネル長が短く、動作周波数が大きな薄膜トランジスタを得ることができる。特に、ソース電極とドレイン電極の間のチャネル部が精緻に制御できる。
(9) Invention of
(10)請求項10の発明
複数のゲート配線、絶縁膜、前記ゲート配線に対してマトリクス状に交差した複数の信号配線、保護膜、画素電極を有し、前記複数のゲート配線と信号配線の交差部に請求項9記載の薄膜トランジスタが配置され、前記ゲート配線とゲート電極が接続され、前記信号配線とソース電極が接続され、前記画素電極とドレイン電極が接続されることにより、動作周波数が大きな薄膜トランジスタを有し、且つ、画素バラツキの小さいアクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイを得ることができる。
(10) The invention of
(11)請求項11の発明
請求項10のアクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイを用いて表示素子を駆動することにより、画素バラツキの小さいアクティブマトリクス駆動表示装置を得ることができる。
(11) Invention of
次いで、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
〔実施例1〕
実施例1で使用する薄膜トランジスタ6の断面構造が図3に示されている。薄膜トランジスタ6は、絶縁基板7、ゲート電極8、ゲート絶縁膜9、ソース電極10、ドレイン電極11、半導体層12から構成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Example 1]
A cross-sectional structure of the thin film transistor 6 used in Example 1 is shown in FIG. The thin film transistor 6 includes an insulating substrate 7, a gate electrode 8, a
(1)薄膜トランジスタ6の形状寸法
ゲート電極幅:20μm、ゲート電極厚さ:100nm、ゲート絶縁膜厚さ:200nm、ソース電極厚さ:50nm、ドレイン電極厚さ:50nm、チャネル長:5μmである。
(1) Shape Dimensions of Thin Film Transistor 6 Gate electrode width: 20 μm, gate electrode thickness: 100 nm, gate insulating film thickness: 200 nm, source electrode thickness: 50 nm, drain electrode thickness: 50 nm, channel length: 5 μm.
(2)薄膜トランジスタ6製造の構成及び動作
絶縁基板7として厚さ50μmのポリカーボネートフィルムを用い、その上に厚さ100nmのクロムをスパッタ成膜後、フォトリソグラフィー法で幅5μmのゲート電極8を形成した。次に、厚さ200nmのポリイミドをスピンコートで成膜し、150℃で焼成してゲート絶縁膜9を形成した。次に、ポリチオフェンをチャネル部分にインクジェット装置で描画して半導体層12を形成した。
(2) Configuration and operation of thin film transistor 6 manufacture A polycarbonate film having a thickness of 50 μm was used as the insulating substrate 7, and a chromium film having a thickness of 100 nm was formed thereon by sputtering, and then a gate electrode 8 having a width of 5 μm was formed by photolithography. . Next, a 200 nm-thick polyimide film was formed by spin coating, and baked at 150 ° C. to form the
次に、μCPにより、アルコール溶媒のナノAgインクを使用して、ソース電極10、ドレイン電極11を形成した。図4にμCP用スタンプの概略図を示す。実施例1で用いたμCP用スタンプは、スタンプ母材13のパターンPの凸部P1は、その線幅aが2〜50μmで様々であり、高さbが10μmである。線幅aが10μm未満で、アスペクト比b/aが1以上である凸部P1に隣接して線幅10μmの支持パターン14を設けている。
Next, the
μCP用スタンプにインクを付ける工程の概略は図4に示すとおりであり、ここでは、インク台1上にインク2を用意し、μCP用スタンプを下降、上昇させることにより、インク2をμCP用スタンプに付ける。
図5に薄膜トランジスタ6上にソース電極10、ドレイン電極11を形成(転写)する工程概略を示す。図4の方法によりスタンプに付けたインクをコンタクト転写させている。
The outline of the process for applying ink to the μCP stamp is as shown in FIG. 4. Here,
FIG. 5 shows an outline of a process for forming (transferring) the
(3)実施例1で使用したμCP用スタンプの作製方法
スタンプ母材13はフォトマスクを用いてμCP装置上で作製したレジストパターンをPDMS(ポリジメチルシロキサン)で反転コピー(金型中で熱インプリントにより重合)する方法で作製している。本実施例で使用したμCP用スタンプは支持パターン14を、支持される凸部P1の線幅a、スタンプの凸部の高さbのアスペクト比b/aが1以上の箇所に設けており、且つ、支持パターン14が支持される凸部P1の線幅aよりも大きい構成となっている。上述したような支持パターン14を有することで、不必要なインキングを防ぎ、且つ、印刷圧による凸部の変形を抑えた高解像な印刷を実現することができる。
実施例1では、上述した方法で用意したμCP用スタンプにより薄膜トランジスタ6を製造した。
(3) Manufacturing method of stamp for μCP used in Example 1 The
In Example 1, the thin film transistor 6 was manufactured by using the stamp for μCP prepared by the method described above.
実施例1のように、アスペクト比1以上の凸部P1に隣接する箇所に支持パターン14を設けることで、ソース電極10とドレイン電極11の間のチャネル部が精緻に制御された、動作周波数が大きな薄膜トランジスタを製造することができる。このことによって、本実施例のように、ボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタにおいて、ソース電極10及びドレイン電極11のギャップコントロールを高解像にすることができる。また、支持パターン14により転写された箇所は、後述する信号配線には接続していないので、配線不良等の不具合は生じない。また、トランジスタアレイを構成する場合にも、前述する凸部の変形を抑えられる限りにおいて、部分的に支持パターンを設けることができる。
As in Example 1, the channel between the
〔比較例〕
比較例として、支持パターンのないスタンプによりμCPを行った例を図6に示している。この比較例では、印刷時にかかる印刷圧によりパターンPの凸部P1が変形し、その結果、ソース電極10とドレイン電極11の間のチャネル部がショートした薄膜トランジスタとなった。
[Comparative example]
As a comparative example, FIG. 6 shows an example in which μCP is performed using a stamp without a support pattern. In this comparative example, the convex portion P1 of the pattern P was deformed by the printing pressure applied during printing, and as a result, a thin film transistor in which the channel portion between the
実施例1ではシリコーン・エラストマー・スタンプ母材にポリジメチルシロキサンを用いたが、ジエチルシロキサン、ジフェニルシロキサン、メチルビニルシロキサン、エチルビニルシロキサン、フェニルビニルシロキサン、エチルメチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、エチルフェニルシロキサン等を適用することができる。 In Example 1, polydimethylsiloxane was used as the base material for the silicone elastomer stamp, but diethylsiloxane, diphenylsiloxane, methylvinylsiloxane, ethylvinylsiloxane, phenylvinylsiloxane, ethylmethylsiloxane, methylphenylsiloxane, ethylphenylsiloxane, etc. Can be applied.
実施例1では、絶縁基板7にポリカーボネートフィルムを用いたが、絶縁性であり、プロセス温度に対する耐熱を有する材料であれば広い範囲から他のものを選択することが可能である。具体的にはガラス、石英、アルミナ焼結体等の無機材料や、ポリイミド膜、ポリエステル膜、ポリエチレン膜、ポリフェニルレンスルフィド膜、ポリパラキシレン膜等の絶縁プラスチック、及びこれら無機材料と絶縁プラスチックとを組み合わせたハイブリッド基板等が使用可能である。 In Example 1, a polycarbonate film was used for the insulating substrate 7, but any other material can be selected from a wide range as long as it is insulating and has heat resistance against the process temperature. Specifically, inorganic materials such as glass, quartz, alumina sintered bodies, insulating plastics such as polyimide films, polyester films, polyethylene films, polyphenyllene sulfide films, polyparaxylene films, and these inorganic materials and insulating plastics A hybrid substrate or the like in combination can be used.
実施例1ではゲート電極8にクロムを用いたが、タンタル、アルミニウム、金、銀、銅、白金、パラジウム、クロム、モリブデン、ニッケル等や、これらの金属を用いた合金、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等の導電性高分子が使用可能である。また、本実施例では、ゲート電極8はスパッタ成膜後にフォトリソグラフィーにより形状を形成したが、インクジェットや印刷法等を用いることも可能である。 In Example 1, chromium was used for the gate electrode 8, but tantalum, aluminum, gold, silver, copper, platinum, palladium, chromium, molybdenum, nickel and the like, alloys using these metals, polyaniline, polypyrrole, poly- Conductive polymers such as 3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) can be used. In this embodiment, the gate electrode 8 is formed by photolithography after the sputter film formation, but it is also possible to use an ink jet method or a printing method.
実施例1ではゲート絶縁膜9に、ポリイミドを用いたが、例えばゲート電極8にタンタルやアルミニウムを用いた場合には、ゲート電極8を陽極酸化して得られる酸化タンタル、酸化アルミニウムを用いても良いし、CVDによってSiN,SiO2等を形成しても良い。また、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、酸化ケイ素等を塗布し、100℃〜200℃で焼成してもよい。
In the first embodiment, polyimide is used for the
実施例1ではソース電極10、ドレイン電極11に、アルコール溶媒のナノAgインクを用いたが、水分散させたPEDOT/PSSインクの他、金、銀、銅、白金、パラジウム、クロム、モリブデン、ITO等であってもよい。
In Example 1, nano-Ag ink of alcohol solvent was used for the
実施例1では半導体層12にポリチオフェンを用いたが、低分子系としては、ペンタセン、チオフェンオリゴマーに代表されるアセン系材料、高分子系としては、ポリチオフェン系でポリ−3、ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリフルオレン系ではフルオレン−バイチオフェン(F8T2)の共重合体、またポリフェニレンビニレン(PPV)等を用いることもできる。
In Example 1, polythiophene was used for the
実施例1ではボトムゲート・トップコンタクトの薄膜トランジスタを採用しているが、本発明はトランジスタ構造の如何によるものではなく、シリコーン・エラストマー・スタンプの凸部と隣接する箇所に支持パターンを設けたスタンプを用いてμCPにより薄膜トランジスタを形成することを特徴とするものであるから、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造、トップゲート・ボトムコンタクト、トップゲート・トップコンタクト等のあらゆるトランジスタ構造を適用することが可能である。 In Example 1, a bottom gate / top contact thin film transistor is employed. However, the present invention is not based on the transistor structure, and a stamp provided with a support pattern at a location adjacent to the convex portion of the silicone elastomer stamp is used. Since the thin film transistor is formed using μCP, any transistor structure such as a bottom gate / bottom contact structure, a top gate / bottom contact, a top gate / top contact, and the like can be applied.
〔実施例2〕
次に、実施例2を説明する。
実施例1の薄膜トランジスタをアクティブ素子に用いたアクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイの平面図を図7に、回路を含んだ概略図を図8にそれぞれ示している。
絶縁基板7上に、水平方向にm本のゲート走査配線15が配置され、垂直方向にn本の信号配線16が配置され、マトリクス状に配置された前記の交差部に実施例1の薄膜トランジスタが配置されており、各薄膜トランジスタのゲート電極8はゲート走査配線15に接続され、ソース電極10は信号配線16に接続され、ドレイン電極11はパッシベーション膜(層間絶縁膜)17に開口されたビアホール(via hole)18を介して画素電極19と接続される。ゲート走査配線15はゲート電極8と併せて形成され、信号配線16はソース電極10、ドレイン電極11と併せて形成される。パッシベーション膜17のビアホール18は、ドレイン電極11以外に、各ゲート走査配線15の端子部20と各信号配線16の端子部21とに開口する。
[Example 2]
Next, Example 2 will be described.
FIG. 7 shows a plan view of an active matrix thin film transistor array using the thin film transistor of
On the insulating substrate 7, m
実施例2のアクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイ22を用いた電気泳動表示装置の主要部品構成の断面図が図9に示されている。アクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイ22のゲート走査配線の端子部20にはゲート走査回路23が、信号配線の端子部21には信号回路24が接続され、さらに両回路はコントロール回路25に接続される。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of the main component configuration of an electrophoretic display device using the active matrix thin
表示部では、画素電極19に対向して設けられた透明電極26が配置されている。すなわち、透明電極26は各画素電極19に対向する対向電極を構成しており、当該透明電極26と画素電極19の間に電気泳動分散液層27があり、電気泳動分散液層27に分散した光反射用電気泳動粒子28と光吸収用電気泳動粒子29からなっている。
In the display unit, a
透明電極26は、光透過性を有するもの、好ましくは実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)なものである。これにより、前述した電気泳動分散液層27中における光反射用電気泳動粒子28と光吸収用電気泳動粒子29の状態、すなわち、表示された所望の情報を目視により容易に認識することができる。
The
実施例2の電気泳動表示装置は以下のように動作する。
ゲート走査回路23から出力される走査電圧が印加されたゲート走査配線15/ゲート電極8に接続された薄膜トランジスタ6が動作して、この薄膜トランジスタ6に接続された画素電極19に、走査電圧と同期して信号回路24から供給される信号電圧が加わり、電気泳動粒子がいわゆる線順次駆動されて、各画素の反射光量が変化するかたちで表示装置が動作する。この表示装置は携帯電話、デジタルカメラ、フラットテレビ、ノートPC等のフラットパネルディスプレイの他、電子ペーパー等のフレキシブルディスプレイ等にも適用できる。
The electrophoretic display device of Example 2 operates as follows.
The thin film transistor 6 connected to the
画素電極19の材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、金、銀、銅、モリブデン、チタン、タンタル等の金属、または、これらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the material of the
透明電極26は、電気泳動分散液層27に電圧を印加する他方の電極として機能するものであり、フィルム状(膜状)をなしている。
透明電極26の構成材料としては、例えば、インジウムティンオキサイド(ITO)、フッ素ドープした酸化スズ(FTO)、酸化インジウム(IO)、酸化スズ(SnO2)のような導電性金属酸化物の他、ポリアセチレンのような導電性樹脂、導電性金属微粒子を含有する導電性樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
The
As a constituent material of the
電気泳動分散液層27としては、比較的高い絶縁性を有する有機溶媒を用いることができる。この有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、アルキルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、シリコン系オイル、フッ素系オイル、オリーブ油等の種々の鉱物油および植物油類、高級脂肪酸エステル等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して用いることができる。
As the
電気泳動粒子は、光反射用電気泳動粒子28として酸化チタンを、光吸収用電気泳動粒子29としてカーボンブラックを使用したが、有機または無機の粒子、または、これらを含む複合体を用いることができる。この粒子としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色粒子、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色粒子があげられる。さらに、カラー化をするためには、モノアゾ、ジイスアゾン、ポリアゾ等のアゾ系粒子、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色粒子、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色粒子、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色粒子、フタロシアニングリーン等の緑色粒子等が挙げられる。
As the electrophoretic particles, titanium oxide is used as the light-reflecting
実施例2では電気泳動分散液層27として用いているが、マイクロカプセス内に分散液、電気泳動粒子を内包する方式であっても本発明は適用可能である。
実施例2はモノクロディスプレイであるが、例えば、カラーフィルタ等を介することでカラーディスプレイとして使用することも可能である。
In Example 2, the
Although the second embodiment is a monochrome display, it can also be used as a color display through a color filter or the like, for example.
〔実施例3〕
次に、実施例3を説明する。
実施例3は、実施例1とは印刷する材料が違うが、実施例1同様の薄膜トランジスタ6を使用しているものである(図3及び図5参照)。
実施例3における薄膜トランジスタ6の構成及び動作は、次に説明するとおりであるが、半導体層12までの構成及び動作は実施例1と同じである。
まずμCP法によって、導電性高分子であるPSS(ポリスチレンスルホン酸)をドープしたPEDOT(ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェン)を超純水中に分散させたインクを使用して、ソース電極10、ドレイン電極11を形成した。
Example 3
Next, Example 3 will be described.
The third embodiment uses a thin film transistor 6 similar to that of the first embodiment although the printing material is different from that of the first embodiment (see FIGS. 3 and 5).
The configuration and operation of the thin film transistor 6 in Example 3 are as described below, but the configuration and operation up to the
First, a source electrode using an ink in which PEDOT (poly-3,4-ethylenedioxythiophene) doped with PSS (polystyrene sulfonic acid), which is a conductive polymer, is dispersed in ultrapure water by the μCP method. 10 and the
ここでは、スタンプ母材13はフォトマスクを用いてμCP装置上で作製したレジストパターンをPDMS(ポリジメチルシロキサン)で反転コピー(金型中で熱インプリントにより重合)し、その後、スタンプ母材13表面にエキシマUV光を照射する不活性化処理をする方法で作製した。
Here, the
実施例3で使用したμCP用スタンプは支持パターン14を、支持される凸部の線幅a、スタンプの凸部の高さbのアスペクト比b/aが1以上の箇所に設けており、且つ、支持パターン14の線幅が支持される凸部の線幅aよりも大きい構成となっている。上述したような支持パターンを有することで、不必要なインキングを防ぎ、且つ、印刷圧による凸部の変形を抑えた高解像な印刷を実現することができる。
実施例3では、上述した方法で用意したμCP用スタンプにより薄膜トランジスタ6を製造した。
The stamp for μCP used in Example 3 is provided with a
In Example 3, the thin film transistor 6 was manufactured by using the stamp for μCP prepared by the method described above.
実施例3によりソース電極10とドレイン電極11の間のチャネル部が精緻に制御された、動作周波数が大きな薄膜トランジスタを製造することができる。さらに、スタンプ母材13表面を不活性化処理することで、μCPにより親水性インクを高解像に印刷することができる。
According to Embodiment 3, a thin film transistor having a high operating frequency in which a channel portion between the
a:パターンの凸部の線幅
b:パターンの凸部の高さ
P:パターン
P1:凸部
1:インク台
2:インク
3:スタンプ
4:必要なインク
5:不必要なインク
6:薄膜トランジスタ
7:絶縁基板
8:ゲート電極
9:ゲート絶縁膜
10:ソース電極
11:ドレイン電極
12:半導体層
13:スタンプ母材
14:支持パターン
15:ゲート走査配線
16:信号配線
17:パッシベーション膜
18:ビアホール
19:画素電極
20:ゲート走査配線の端子部
21:信号配線の端子部
22:アクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイ
23:ゲート走査回路
24:信号回路
25:コントロール回路
26:透明電極
27:電気泳動分散液層
28:光反射用電気泳動粒子
29:光吸収用電気泳動粒子
a: Line width of convex part of pattern b: Height of convex part of pattern P: Pattern P1: Convex part 1: Ink stand 2: Ink 3: Stamp 4: Necessary ink 5: Unnecessary ink 6: Thin film transistor 7 : Insulating substrate 8: gate electrode 9: gate insulating film 10: source electrode 11: drain electrode 12: semiconductor layer 13: stamp base material 14: support pattern 15: gate scanning wiring 16: signal wiring 17: passivation film 18: via hole 19 : Pixel electrode 20: gate scanning wiring terminal portion 21: signal wiring terminal portion 22: active matrix type thin film transistor array 23: gate scanning circuit 24: signal circuit 25: control circuit 26: transparent electrode 27: electrophoresis dispersion liquid layer 28 : Electrophoretic particles for light reflection 29: electrophoretic particles for light absorption
Claims (11)
前記シリコーン・エラストマー・スタンプの凸部に隣接する箇所に支持パターンを設けることを特徴とするシリコーン・エラストマー・スタンプ。 In silicone elastomer stamps with one or more relief patterns,
A silicone elastomer stamp, wherein a support pattern is provided at a location adjacent to the convex portion of the silicone elastomer stamp.
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JP2009117692A (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Seiko Epson Corp | Manufacturing method of electronic device |
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