JP2010147344A - 有機半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機半導体装置の入出力電極の取出し抵抗を低下させるとともに、有機半導体装置を簡便に製造する。
【解決手段】共役ポリマーを有する活性層と、活性層に接する一対の入出力電極とを備え、一対の入出力電極の少なくとも一方は、活性層に接するオーミック層と、オーミック層に接する導電層とを有する。上記有機半導体基板において、導電層とオーミック層とは、導電層とオーミック層との界面に垂直な方向から見て略同一のパターンであってよい。オーミック層は、電荷移動錯体分子または電子受容性有機分子を有してよい。共役ポリマーは、フルオレン−チオフェン コポリマーであってよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機半導体装置、有機半導体装置の製造方法、トランジスタ基板、発光装置および表示装置に関する。本発明は、特に、入出力電極の取出し抵抗を低くするとともに、簡便に製造できる有機半導体装置、有機半導体装置の製造方法、トランジスタ基板、発光装置および表示装置に関する。

たとえば、特許文献１には、有機半導体薄膜層との間でキャリヤを効率よく出し入れするための電気的接点となるとともに、電極及び電流を流すための電流経路となる導電性の高い層を提供することを目的とした有機半導体装置が開示されている。ここで、特許文献１に記載の有機半導体装置は、薄膜トランジスタの能動領域を構成して、弱い電子供与性分子からなる第１の有機半導体層と、第１の有機半導体層に重ねて形成され、強い電子授容性分子からなる、一対の第２の有機半導体層を備える。第１及び第２の有機半導体層の界面が上記薄膜トランジスタのソース、ドレイン領域及びその取出し電極として機能することが開示されている。
特開２００７−１９２９１号公報

しかし、特許文献１に記載される有機半導体装置の取出し抵抗は高く、取出し抵抗の低い有機半導体装置が求められている。また、簡便に有機半導体装置を製造することが求められている。

上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討を重ね、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の第１の態様においては、共役ポリマーを有する活性層と、前記活性層に接する一対の入出力電極とを備え、前記一対の入出力電極の少なくとも一方は、前記活性層に接するオーミック層と、前記オーミック層に接する導電層とを有する有機半導体装置が提供される。上記有機半導体基板において、前記導電層と前記オーミック層とは、前記導電層と前記オーミック層との界面に垂直な方向から見て略同一のパターンであってよい。上記有機半導体基板において、前記オーミック層は、電荷移動錯体または電子受容性有機分子を有してよい。上記有機半導体基板において、前記オーミック層の厚みは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であってよい。上記有機半導体基板において、前記共役ポリマーは、フルオレン−チオフェン コポリマーであってよい。

本発明の第２の態様においては、基板の上に、共役ポリマーを有する活性層を準備する段階と、前記活性層を準備する段階の後に、前記活性層の上にオーミック層を形成する段階と、前記オーミック層を形成する段階の後に、前記活性層の上に導電層を形成する段階とを備える有機半導体装置の製造方法が提供される。上記有機半導体装置の製造方法において、前記導電層を形成する段階では、前記オーミック層の表面に垂直な方向から見て、前記導電層を前記オーミック層と略同一のパターンに形成してよい。上記有機半導体装置の製造方法において、前記オーミック層を形成する段階と前記導電層を形成する段階とは、同一のメタルシャドウマスクを用いてよい。

本発明の第３の態様においては、基板と、上述の有機半導体装置とを備えたトランジスタ基板が提供される。本発明の第４の形態においては、発光素子と、前記発光素子に電気的に結合され、前記発光素子の発光を制御する上述の有機半導体装置とを備える発光装置が提供される。本発明の第５の形態においては、画素と、前記画素に電気的に結合され、前記画素の表示を制御する上述の有機半導体装置とを備える表示装置が提供される。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。

図１は、本実施形態のトランジスタ基板１０００の平面例を示す。図２は、図１におけるＩ−Ｉ線断面を示す。トランジスタ基板１０００は、基板１００２と、該基板１００２に設けられた有機半導体装置１００３とを備える。有機半導体装置１００３は、基板１００２に所定の層が積層されて形成される。

本実施形態における基板１００２は、一対の主面を有する。以下、「一方の主面」を、単に主面１００４という場合がある。基板１００２は、有機半導体装置１００３を形成できる程度に機械的安定性、耐熱性および化学的安定性を有する限り、任意の材料によって構成されていてもよい。基板１００２は、市販のもの、または公知の方法により製造されたものであってよい。基板１００２は、たとえばプラスチック、シリコン、ガラス、これらが積層されたものであってもよい。

有機半導体装置１００３は、導電膜１００６と、絶縁膜１０１０と、活性層１０１２と、一対の入出力電極１０１４とを有する。導電膜１００６は、例えば、基板１００２の主面１００４の上に形成され、活性層１０１２に電界を印加するゲート電極として機能する。導電膜１００６は、求められる導電性が確保できる膜厚を有すればよい。

導電膜１００６は、無機酸化物薄膜および金属薄膜などの無機導電膜、ならびに有機導電膜を用いて形成できる。導電膜１００６の材料としては、たとえば透光性のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウムタングステン酸化物（ＩＷＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛（ＦＺＯ）、アンチモンドープ二酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ二酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの透光性導電体が例示できる。このように透光性導電体を導電膜１００６として用いることにより、透光性の有機半導体装置１００３を実現することもできるが、透光性の装置が求められていない場合には、透光性を示す導電体により導電膜１００６を構成する必要はなく、遮光性の無機酸化物薄膜および金属薄膜などの無機導電膜、ならびに有機導電膜により導電膜を構成してもよい。

図１に示されるように、有機半導体装置１００３は、導電膜１００６の電気的接点として機能する接続部１００８をさらに有する。該接続部１００８は、基板１００２の厚み方向から見て導電膜１００６に重なる位置において活性層１０１２の表面上に形成される。活性層１０１２および後述する絶縁膜１０１０には、厚み方向に貫通して形成される導体柱（ビア）が設けられ、該導体柱によって接続部１００８と導電膜１００６とが電気的に接続される。

接続部１００８は、例えば、外部の他の電子部品などとの接続に用いられるボンディングワイヤが接続できる大きさを有すればよい。導電膜１００６は、例えば、導体柱、接続部１００８およびボンディングワイヤを介して外部回路と接続される。接続部１００８および導体柱は、無機酸化物薄膜および金属薄膜などの無機導電膜、ならびに有機導電膜を用いて形成できる。

有機半導体装置１００３は、絶縁膜１０１０をさらに有する。該絶縁膜１０１０は、例えば、導電膜１００６の上に形成され、本実施の形態では導電膜１００６を覆って形成されている。すなわち導電膜１００６は、基板１００２と絶縁膜１０１０とにより囲繞されている。絶縁膜１０１０は、導電膜１００６と一対の入出力電極１０１４とを電気的に絶縁できる限り、任意の材料によって構成されていてもよい。絶縁膜１０１０は、たとえば酸化珪素、窒化珪素、ポリイミド、ポリエチレン、ポリパラキシリレン（パリレン）、酸化アルミニウム、スピンオングラスなどの反応性有機シラン化合物などの周知の材料を積層することにより形成できる。絶縁膜１０１０は、たとえば５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の膜厚を有する。

活性層１０１２は、絶縁膜１０１０の基板１００２側の表面とは反対側の表面上に形成される。活性層１０１２の厚みは、例えば、約１５０ｎｍ〜約５ｎｍであってよい。活性層１０１２は、共役ポリマーを有する。共役ポリマーは、ポリマー主鎖の一部又は全部に非局在化したπ電子系を有するポリマーであり、共役した二重結合、三重結合及び／または芳香族環を有していてもよい。

分子量が小さすぎる場合にはクラックの発生等成膜性が悪化し実用性に乏しくなり、また分子量が大きすぎる場合には、有機溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗布が困難になることがありうるので、重合体の好ましい分子量はポリスチレン換算数平均分子量で１０００以上であり、より好ましくは２０００〜５０００００である。また共役ポリマーとして、室温での移動度が１×１０^−３ｃｍ^２／Ｖｓ以上のものを用いてもよく、イオン化ポテンシャルが４．７ｅＶ以上５．５ｅＶ以下のものを用いてもよい。

共役ポリマーとして、ポリ−フルオレンもしくはその誘導体、または、置換もしくは無置換のフルオレンジイル基を繰り返し単位の１種として含む共重合体を用いてよい。共役ポリマーとして、ポリ−アリーレンもしくはその誘導体、または、置換もしくは無置換のアリーレン基を繰り返し単位の１種として含む共重合体を用いてよい。共役ポリマーとしては、フルオレン−チオフェン コポリマーが好ましく、フルオレン−チオフェン コポリマーとしては、ポリ（９，９'ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）（略称「Ｆ８Ｔ２」）が特に好ましい。

共役ポリマーとして、ポリ−アリーレンビニレンもしくはその誘導体、または、ポリ−チオフェンもしくはその誘導体等を用いてよい。共役ポリマーとして、ポリ−アニリンもしくはその誘導体、または、ポリ−ピロールもしくはその誘導体等を用いてよい。共役ポリマーとして、ポリ−２，５−チエニレンビニレンもしくはその誘導体、または、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体等を用いてもよい。共役ポリマーとして、ポリ−シランもしくはその誘導体、または、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリ−シロキサンの誘導体等を用いてよい。共役ポリマーとして、芳香族アミンの誘導体の（共）重合体等を用いてよい。

共役ポリマーとして、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、ポリ−３−オクチルチオフェンなどのポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ−２，５− チエニレンビニレン（ＰＴＶ）などを用いてもよい。共役ポリマーとして、ポリ−パラ−フェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリ−９，９−ジオクチルフルオレン（ＰＦＯ）、ポリ−９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ'−４−メトキシフェニル−ビス−Ｎ，Ｎ'−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＭＯ）などを用いてもよい。共役ポリマーとして、ポリ−９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）、フルオレン−トリアリルアミン共重合体、トリアリルアミン系ポリマーなどを用いてもよい。

一対の入出力電極１０１４は、例えば、活性層１０１２の絶縁膜１０１０側とは反対側の表面に接して設けられる。一対の入出力電極１０１４は、一方がソース電極として機能して、他方がドレイン電極として機能する。各入出力電極１０１４は、それぞれがソース電極、ドレイン電極として機能できるような形状に形成されていれば、その形状は特に限定されないが、本実施の形態では所定の方向（以下、チャネル幅方向という場合がある）に延伸して形成され、相対して略平行に配置される。

本実施の形態における有機半導体装置１００３は、入出力電極１０１４の電気的接点として機能する取出し電極部をさらに有する。この取出し電極部は、入出力電極１０１４と同一平面上に設けられ、入出力電極１０１４の中央部から延伸する取出し配線１０２０と、該取出し配線１０２０の端部に連接して形成される電極パッド１０１５とからなる。なお取出し電極部と入出力電極１０１４とは一体形成されている。この電極パッド１０１５は、例えば外部の他の電子部品などとの接続に用いられるボンディングワイヤが接続できる大きさを有すればよい。入出力電極１０１４は、取出し配線１０２０、電極パッド１０１５およびボンディングワイヤを介して外部回路と接続される。

一対の入出力電極１０１４および取出し電極部は、活性層１０１２に接して設けられるオーミック層１０１６と、該オーミック層１０１６に接して設けられる導電層１０１８とを有する。一対の入出力電極１０１４の間に、チャネルが形成される。チャネル長Ｌ１およびチャネル幅Ｌ２は、それぞれ所期の特性に応じて適宜設定される。チャネル長Ｌ１は、２０μｍ〜１２０μｍ程度であり、チャネル幅Ｌ２は数十μｍ〜数ｍｍ程度である。入出力電極１０１４は、それぞれ、チャネル幅方向の距離Ｌ４が通常数十μｍ〜数ｍｍ程度であり、チャネル長方向の距離Ｌ３が通常数μｍ〜数百μｍである。

オーミック層１０１６は、活性層１０１２に接して形成される。オーミック層１０１６は、導電層１０１８と活性層１０１２との接触抵抗に比べると、活性層１０１２との接触抵抗が小さい部材によって構成され、電荷移動錯体または電子受容性有機分子を有することが好ましい。オーミック層１０１６の膜厚は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であってよい。これにより、取出し抵抗の増加をさらに抑制できる。オーミック層１０１６が１ｎｍ程度の膜厚を有することにより、活性層１０１２の表面を修飾できる。オーミック層１０１６の膜厚が１０ｎｍより大きくなると、取出し抵抗の増加を抑制しにくくなる。

オーミック層１０１６が電荷移動錯体を有する場合は、電荷移動錯体としてテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）に電子供与性分子テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）を組み合わせた電荷移動錯体テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ）を用いるとよい。電荷移動錯体としてＴＴＦ−ＴＣＮＱの類似物質を用いてもよい。電荷移動錯体としてジベンゼンテトラチアフルバレン（ＤＢＴＴＦ）に電子供与性分子テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ_４ＴＣＮＱ）を組み合わせた電荷移動錯体ジベンゾテトラチアフルバレン−テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（ＤＢＴＴＦ−Ｆ_４ＴＣＮＱ）、ＤＢＴＴＦ−Ｆ_４ＴＣＮＱの類似物質を用いてもよい。

オーミック層１０１６が電子受容性有機分子を有する場合は、電子受容性有機分子としてテトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ_４ＴＣＮＱ）を用いるとよい。Ｆ_４ＴＣＮＱは、強い電子受容性を有する。電子受容性有機分子として７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）などのキノジメタン誘導体、テトラシアノエチレン（ＴＣＮＥ）、ヘキサシアノブタジエン（ＨＣＮＢ）などのエチレン誘導体を用いてもよい。電子受容性有機分子としてジシクロジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）などのシアノ基を有する化合物、トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）、ジニトロフルオレノン（ＤＮＦ）などのニトロ基を有する化合物、フルオラニル、ブロマニルなどの有機材料を用いてもよい。電子受容性有機分子としてチオピラニリジン、その誘導体、ポリニトロフルオレノン、その誘導体、テトラシアノエチレン（ＴＣＮＥ）、その誘導体、クロラニル、その誘導体、２−４−１−メチルエチル−フェニル−６−フェニル−４Ｈ−チオピラン−４−イリデン−プロパンジニトリル−１，１−ジオキシイド（ＰＴＹＰＤ）を用いてもよい。

電子受容性有機分子として２，４，７−トリニトロフルオレノン、カルボキシルフルオレノンマロニトリル（ＣＦＭ）、その誘導体、Ｎ，Ｎ'ビス−ジアルキル−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド、その誘導体、Ｎ，Ｎ'ビス−ジアリール−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド、その誘導体、カルボキシベンジルナフタキノン、その誘導体、ジフェノキノン、その誘導体、フラーレン、その誘導体、１１，１１，１２，１２−テトラシアノナフト−２，６−キノジメタン（ＴＮＡＰ）、ヘキサクロロフタジェン（ＨＣＢＤ）、ヘキサシアノトリメチレンシクロプロパンド（ＨＣＴＭＣＰ）、テトラシアノキノキナゾリン（ＴＣＱＱ）、フッ化リン錯体シクロペンタン鉄誘導体、ポリスチレンサルフォネート（ＰＳＳ）を用いてもよい。活性層１０１２と一対の入出力電極１０１４との接触抵抗は、一対の入出力電極１０１４がオーミック層１０１６を有することにより低くなる。接触抵抗を低くすることにより、一対の入出力電極１０１４の取出し抵抗を低下できる。

導電層１０１８は、オーミック層１０１６の上に形成され、好ましくはオーミック層１０１６と略同一のパターンで形成される。例えば、オーミック層１０１６と同一のマスクを用いて、導電層１０１８を形成してよい。これによりオーミック層１０１６の表面に垂直な方向から見て、導電層１０１８をオーミック層１０１６と略同一のパターンに形成することができる。導電層１０１８は、少なくとも電気抵抗率がオーミック層１０１６よりも高く又は電気抵抗率がオーミック層１０１６より低く、求められる導電性が確保でき、かつ加工が容易である膜厚を有すればよい。

活性層１０１２に接してオーミック層１０１６を設けることにより、接触抵抗を低くすることができるが、このオーミック層１０１６のみから入出力電極が構成されている従来の有機半導体装置では、チャネル幅方向の電気抵抗が高く、例えばチャネル幅方向の端部から、取出し配線１０２０が接続される中央部までに生じる電圧降下がおおきくなるところ、本実施の形態ではオーミック層１０１６に積層される導電層１０１８を設けることにより、入出力電極１０１４の電気抵抗をさらに低くすることができ、チャネル幅方向の電気抵抗を小さくすることができる。これによって入出力電極１０１４の取出し抵抗を低くすることができる。

導電層１０１８は、無機系薄膜であることが好ましく、無機酸化物薄膜、金属薄膜を挙げることができる。無機酸化物薄膜としては、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などを挙げることができる。金属薄膜としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＴｉおよびＭｏからなる群から選ばれる１種類以上の金属を含む薄膜を挙げることができる。導電層１０１８は、有機導電膜であってもよい。

一対の入出力電極１０１４が導電層１０１８を有することにより、一対の入出力電極１０１４のシート抵抗が低下する。これにより、一対の入出力電極１０１４の取出し抵抗が低下する。その結果、有機半導体装置１００３が導通状態のときの抵抗を低減でき、ひいてはトランジスタ基板１０００の消費電力を低減できる。

発光装置に備わる発光素子の駆動用トランジスタにトランジスタ基板１０００を適用した場合は、発光装置の消費電力を低減できる。表示装置に備わる画素の駆動用トランジスタまたは選択用トランジスタにトランジスタ基板１０００を適用することで、選択用トランジスタまたは駆動用トランジスタと信号ラインとの間の抵抗、および、選択用トランジスタと駆動用トランジスタとの間の抵抗を低減できる。これにより、信号ラインの走査速度を向上できる。信号ラインの走査速度が向上すると、トランジスタ基板１０００は、大画面の表示装置に好適に用いることができる。

駆動用トランジスタまたは選択用トランジスタとしてトップゲート型のトランジスタを作製した場合には、トランジスタの共通ソースラインを信号ラインの一部として用いて、共通ソースラインを入出力電極１０１４と同様の構成を採用してよい。これにより、上記信号ラインの抵抗を低減でき、信号ラインの走査速度を向上できる。

図３〜図１０は、トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。図３に示すように、基板１００２を準備して、基板１００２の主面１００４の側に複数の導電膜１００６を形成する。たとえば、表示装置に備わる画素の駆動用トランジスタまたは選択用トランジスタにトランジスタ基板１０００を適用する場合は、各導電膜１００６は各画素に対応して形成される。導電膜１００６の形成方法として、たとえば、基板１００２の主面１００４の全面に導電層を積層して、積層後にフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて加工する方法が例示できる。

次に導電膜１００６を覆って絶縁膜１０１０を形成する。なお、本明細書において「上に形成する」とは、積層方向の一方（本実施形態では、「基板１００２の厚み方向の一方」と同一）に形成されることを意味する。積層方向は、基板１００２の主面１００４に略垂直な方向であってよい。また、接して形成される場合だけでなく、別の層を介して形成される場合をも含む。図４に示すように、導電膜１００６の上に、例えば塗布法を用いて絶縁膜１０１０の材料を堆積する。

以後の製作工程は、図４に符号Ａで示す１つの素子に注目して説明する。図５に示すように、導電膜１００６を形成して、その上に、例えば、塗布法およびフォトリソグラフィ法を用いて絶縁膜１０１０をパターニングすることにより、導電膜１００６の上に絶縁膜１０１０を形成する。

次に、絶縁膜１０１０の上に活性層１０１２を形成する。活性層１０１２は、共役ポリマーを有する。共役ポリマーは、通常、有機溶媒などの溶媒に可溶なので、塗布法により形成できる。塗布法により形成すると、製造工程を簡略化できる。塗布法は、スリットコーティング法、ノズルコーティング法、インクジェット法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、またはオフセット印刷法などが例示できる。

例えばスピンコーティング法を用いて活性層１０１２を形成する場合には、図６に示すように、共役ポリマーを含む活性層１０１２の材料インク５０１０をノズル５０００から滴下するとともに、基板１００２を回転させることで、絶縁膜１０１０の表面上にインクから成る薄膜５０１２を形成して、さらに乾燥させることで活性層１０１２を形成することができる。また例えばエッチング法を用いて活性層１０１２をパターニングしてもよい。

図８に示すように、メタルシャドウマスク７０００を活性層１０１２上に配置して、オーミック層１０１６および導電層１０１８が形成される範囲を画定する。図９に示すように、メタルシャドウマスク７０００を用いて画定された範囲に、たとえば真空蒸着法を用いてオーミック層１０１６を積層する。オーミック層１０１６は、キャスト法またはスタンプ法を用いて形成してもよい。

図１０に示すように、オーミック層１０１６を形成する段階で用いたメタルシャドウマスク７０００で範囲を画定したまま、オーミック層１０１６と略同じパターンの導電層１０１８を積層する。このようにオーミック層１０１６と導電層１０１８との形状を略同一のパターンに設計することで、オーミック層１０１６の形成に用いるメタルシャドウマスクを、導電層１０１８の形成に用いるメタルシャドウマスクにそのまま転用することができ、これによってメタルシャドウマスクの枚数を削減することができる。

さらにオーミック層１０１６を形成する段階で用いたメタルシャドウマスク７０００で範囲を画定したまま、オーミック層１０１６と略同じパターンの導電層１０１８を積層するので、オーミック層１０１６を形成する段階でメタルシャドウマスクの位置合わせを省略することができ、これにより、工程を簡略化することができる。なお一対の入出力電極１０１４または取出し電極部として機能するオーミック層１０１６および導電層１０１８は、一対の入出力電極１０１４または取出し電極部として機能する部分が同一の工程で形成される。導電層１０１８の形成方法として、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法が例示できる。

導電膜１００６の上に接続部１００８を形成する。接続部１００８は、メタルシャドウマスクを用いた蒸着により形成してもよく、リフトオフ法を用いた蒸着により形成してもよい。以上のようにして、本実施形態のトランジスタ基板１０００を製造できる。

本実施形態では、トランジスタ基板１０００の一例を説明した。他の実施形態として、耐熱性を有する基板１００２に形成した有機半導体装置を、可撓性を有する基板１００２へ転写することにより製造されるトランジスタ基板１０００の例が挙げられる。

図１１は、本実施形態のトランジスタ基板１０００を適用する表示装置の回路例を示す。なお、図１１において、符号に「１１」、「１２」などの２桁の数字を含む場合、当該数字は行列配置された部材の行番号および列番号を示す。これら行列配置された部材は同一のものであり、行位置および列位置を特定しない場合には、２桁の数字の前部で特定される符号で代表する。たとえば発光セルＣ１１、発光セルＣ１２、発光セルＣ２１、発光セルＣ２２を区別しない場合は、単に発光セルＣと記載する。

図１１に示す表示装置は、画素と、該画素に電気的に結合され、該画素を制御する有機半導体装置１００３とを備える。具体的には、表示装置は、発光セルＣ１１、発光セルＣ１２、発光セルＣ２１、発光セルＣ２２を備える。

発光セルＣは、例えば、行方向および列方向のマトリックス状に配置される。マトリックス状に配置された発光セルＣはデータ線ＤＬおよびゲート線ＧＬによって選択される。たとえばデータ線ＤＬ１とゲート線ＧＬ１が選択されている場合は、発光セルＣ１１が発光する。

発光セルＣは、有機半導体装置１００３に相当するスイッチトランジスタＴｒｓと、有機半導体装置１００３に相当する駆動トランジスタＴｒｄと、画素に相当する発光素子ＰＬと、キャパシタＣｐを有してよい。本実施形態では、例えば、スイッチトランジスタＴｒｓは、ゲート端子がゲート線ＧＬに接続され、ソース端子がデータ線ＤＬに接続される。スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン端子は、駆動トランジスタＴｒｄのゲート端子に接続される。スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン端子は、キャパシタＣｐを介して、接地線ＧＮＤに接続される。駆動トランジスタＴｒｄのソース端子は、発光素子ＰＬの一方の端子に接続される。発光素子ＰＬの他方の端子は、電源線Ｖ_ＤＤに接続される。駆動トランジスタＴｒｄのドレイン端子は、接地線ＧＮＤに接続される。

これにより、スイッチトランジスタＴｒｓがＯＮのときのデータ線ＤＬの電位に対応する電化がキャパシタＣｐに蓄積される。キャパシタＣｐに蓄積された電荷に応じて駆動トランジスタＴｒｄのソース/ドレイン間の抵抗が制御され、キャパシタＣｐに蓄積された電荷に応じた輝度で発光素子ＰＬが発光する。画素に相当する発光素子ＰＬは、例えば高分子または低分子の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という場合がある）および無機ＥＬ素子などの自発光型の発光素子によって実現される。このように有機半導体装置により画素（発光素子ＰＬ）の発光が制御され、これによって画素（発光素子ＰＬ）の表示が制御される。

表示装置の他の実施形態として、液晶表示装置が挙げられる。液晶表示装置は、図１１に記載の発光表示装置と同様に、画素に相当する液晶セルと、該液晶セルに電気的に結合され、該液晶セルの表示を制御する前述の実施の形態の有機半導体装置などを備え、液晶セルＣは行方向および列方向のマトリックス状に配置される。液晶セルの表示を制御するとは、液晶セルに印加電圧を印加するか否かを有機半導体装置が選択的に切替えることにより、バックライトから液晶セルに照射される光を透過させるか否かを選択的に切替えることを意味する。液晶セルをさらに多数備えてもよい点、マトリックス配置された液晶セルがデータ線ＤＬおよびゲート線ＧＬによって選択される点は、図１１に示す表示装置と同様であってよい。

本実施形態のトランジスタ基板１０００を適用する発光装置は、例えば図１１に示す表示装置と同様の回路構成を有していてもよい。発光装置は、発光素子と、該発光素子に電気的に結合され、該発光素子の発光を制御する有機半導体装置１００３を備える。

（実施例１）
図３から図１０に示された手順に従って、基板１００２の上に、導電膜１００６と、絶縁膜１０１０と、活性層１０１２と、一対の入出力電極１０１４とを備えるトランジスタ基板１０００を製造した。基板１００２としてガラス基板を準備した。基板１００２の主面１００４の側にスパッタリング法を用いてクロム膜を積層して、積層したクロム膜をフォトリソグラフィー法によりパターニングして、複数の導電膜１００６を形成した。導電膜１００６の上に、スピンオングラス膜を形成して絶縁膜１０１０とした。スピンオングラス膜は、スピンコート法により塗布した後、加熱処理をすることで形成した。

絶縁膜１０１０の上に、スピンコート法を用いてノズル５０００からフルオレン−チオフェン コポリマーであるポリ（９，９'ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）（略称「Ｆ８Ｔ２」）を含む溶液を供給して、膜厚が８０ｎｍになるように活性層１０１２を形成した。活性層１０１２の上をメタルシャドウマスク７０００で覆って一対の入出力電極１０１４を形成する範囲を画定しながら、真空蒸着法を用いて電荷移動錯体テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ）を積層して、膜厚が１０ｎｍになるようにオーミック層１０１６を形成した。活性層１０１２の上をメタルシャドウマスク７０００で覆ったまま、真空蒸着法を用いてＡｕを４０ｎｍ積層して、オーミック層１０１６と略同じパターンの導電層１０１８を形成した。導電膜１００６の上の活性層１０１２および絶縁膜１０１０の一部を除去してＡｇペーストを塗布して接続部１００８を形成した（図１参照）。

（実施例２）
オーミック層１０１６の形成以外の製造条件を実施例１と同様にしてトランジスタ基板１０００を製造した。活性層１０１２の上をメタルシャドウマスク７０００で覆ってオーミック層１０１６を形成する範囲を画定しながら、真空蒸着法を用いてテトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ_４ＴＣＮＱ）を積層して、膜厚が５ｎｍになるようにオーミック層１０１６を形成した。

（比較例）
比較例として、オーミック層がないトランジスタ基板を製造した。製造条件は、オーミック層の形成以外は実施例１と同様にした。活性層１０１２の上をメタルシャドウマスク７０００で覆って一対の入出力電極１０１４を形成する範囲を画定しながら、真空蒸着法を用いてＡｕを４０ｎｍ積層して導電層１０１８を形成した。

図１２は、実施例１のトランジスタ基板１０００の一対の入出力電極１０１４について、取出し抵抗を評価した結果を示す。図１２の横軸は、入出力電極間の電流Ｉｄ［Ａ］を示す。図１２の縦軸は、単位幅当りの入出力電極の取出し抵抗［Ωｃｍ］を示す。図１２の符号１２０２は、実施例１の評価結果を示す。また、符号１２０４は、比較例の評価結果を示す。上記評価には、チャネル幅Ｌ２が２ｍｍであり、チャネル長Ｌ１がそれぞれ２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、８０μｍ，１２０μｍである５種類の入出力電極１０１４を備えるトランジスタを用いた。また入出力電極１０１４と電極パッド１０１５とを接続する取出し配線１０２０は、チャネル長方向の距離Ｌ３が１００μｍであり、チャネル幅方向の距離Ｌ４が１８４０μｍ〜１８９０μｍである。取出し抵抗の評価には、ｇａｔｅｄ−ＴＬＭ法を用いた。図１２に示す通り、実施例１のトランジスタ基板の一対の入出力電極１０１４の取出し抵抗の値は、比較例と比較して半分程度に低下した。

図１３は、実施例２のトランジスタ基板１０００の一対の入出力電極１０１４について、取出し抵抗を評価した結果を示す。図１３の横軸は、横軸は入出力電極間の電流Ｉｄ［Ａ］を示す。図１３の縦軸は、単位幅当りの入出力電極の取出し抵抗［Ωｃｍ］を示す。図１３の符号１３０２は、実施例２の評価結果を示す。また、符号１２０４は、比較例の評価結果を示す。取出し抵抗は、図１２の場合と同様にして評価した。図１３に示す通り、実施例２のトランジスタ基板の一対の入出力電極１０１４の取出し抵抗値は、比較例と比較して大幅に低下した。特に、低電流領域における取出し抵抗の増加がなく、いわゆるオーミック特性を示した。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本実施形態のトランジスタ基板１０００の平面例を示す。 本実施形態のトランジスタ基板１０００の平面例におけるＩ−Ｉ線断面を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 トランジスタ基板１０００の製造工程における断面例を示す。 本実施形態のトランジスタ基板１０００を適用する表示装置の回路例を示す。 実施例１および比較例のトランジスタ基板１０００の一対の入出力電極１０１４について、取出し抵抗を評価した結果を示す。 実施例２および比較例のトランジスタ基板１０００の一対の入出力電極１０１４について、取出し抵抗を評価した結果を示す。

符号の説明

１０００ トランジスタ基板
１００２ 基板
１００３ 有機半導体装置
１００４ 主面
１００６ 導電膜
１００８ 接続部
１０１０ 絶縁膜
１０１２ 活性層
１０１４ 入出力電極
１０１５ 電極パッド
１０１６ オーミック層
１０１８ 導電層
１０２０ 取出し配線
５０００ ノズル
５０１０ 材料インク
５０１２ 薄膜
７０００ メタルシャドウマスク

Claims (11)

1. 共役ポリマーを有する活性層と、
   前記活性層に接する一対の入出力電極と、
   を備え、
   前記一対の入出力電極の少なくとも一方は、前記活性層に接するオーミック層と、前記オーミック層に接する導電層とを有する有機半導体装置。
2. 前記導電層と前記オーミック層とは、前記導電層と前記オーミック層との界面に垂直な方向から見て略同一のパターンである、
   請求項１に記載の有機半導体装置。
3. 前記オーミック層は、電荷移動錯体分子または電子受容性有機分子を有する、
   請求項１または請求項２に記載の有機半導体装置。
4. 前記オーミック層の厚みは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機半導体装置。
5. 前記共役ポリマーは、フルオレン−チオフェン コポリマーである、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の有機半導体装置。
6. 基板の上に、共役ポリマーを有する活性層を準備する段階と、
   前記活性層を準備する段階の後に、前記活性層の上にオーミック層を形成する段階と、
   前記オーミック層を形成する段階の後に、前記活性層の上に導電層を形成する段階と、
   を備える、有機半導体装置の製造方法。
7. 前記導電層を形成する段階では、前記オーミック層の表面に垂直な方向から見て、前記導電層を前記オーミック層と略同一のパターンに形成する、
   請求項６に記載の有機半導体装置の製造方法。
8. 前記オーミック層を形成する段階と前記導電層を形成する段階とでは、同一のメタルシャドウマスクを用いる、
   請求項７に記載の有機半導体装置の製造方法。
9. 基板と、
   前記基板に設けられた請求項１から請求項５の何れか１項に記載の有機半導体装置と、
   を備えるトランジスタ基板。
10. 発光素子と、
    前記発光素子に電気的に結合され、前記発光素子の発光を制御する請求項１から請求項５の何れか１項に記載の有機半導体装置と、
    を備える発光装置。
11. 画素と、
    前記画素に電気的に結合され、前記画素の表示を制御する請求項１から請求項５の何れか１項に記載の有機半導体装置と、
    を備える表示装置。

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