JP2011165947A - Thin film transistor and electronic apparatus - Google Patents

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巖 八木
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秀樹 小野
Mari Sasaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film transistor which can improve performance. <P>SOLUTION: A source electrode 4 and a drain electrode 5 are isolated from each other and overlap with an organic semiconductor layer 3. The state of the alignment of organic semiconductor molecules in the organic semiconductor layer 3 is different between portions P1 and P2 with which the source electrode 4 and the drain electrode 5 overlap and a portion P3 with which they do not overlap. The electric resistances R1Y and R2Y of the portions P1 and P2 in the thickness direction of the organic semiconductor layer 3 are smaller than the electric resistance R3Y of the portion P3 in the same direction. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機半導体層を備えた薄膜トランジスタおよびそれを用いた電子機器に関する。   The present invention relates to a thin film transistor including an organic semiconductor layer and an electronic device using the same.

近年、チャネル層として有機半導体層を用いた薄膜トランジスタ(TFT)が注目されており、有機TFTと呼ばれている。有機TFTでは、チャネル層を塗布形成できるため、低コスト化を図ることができる。また、蒸着法などよりも低い温度でチャネル層を形成できるため、低耐熱性かつフレキシブルなプラスチックフィルムなどに有機TFTを実装できる。   In recent years, a thin film transistor (TFT) using an organic semiconductor layer as a channel layer has attracted attention and is called an organic TFT. In the organic TFT, since the channel layer can be formed by coating, the cost can be reduced. In addition, since the channel layer can be formed at a temperature lower than that of vapor deposition or the like, the organic TFT can be mounted on a low heat-resistant and flexible plastic film or the like.

有機TFTは、従来のTFT(チャネル層として無機半導体層を用いた無機TFT)と同様に、スイッチング用の素子として表示装置などの電子機器に広く用いられており、有機半導体層と共に、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極などを備えている。この有機TFTにおいても、従来のTFTと同様に、トップコンタクト型、ボトムコンタクト型、トップゲート型またはボトムゲート型などの構造が用いられている。中でも、ソース電極およびドレイン電極が有機半導体層の上に重なるように配置されるトップコンタクト型が一般的である。   Similar to conventional TFTs (inorganic TFTs using an inorganic semiconductor layer as a channel layer), organic TFTs are widely used in electronic devices such as display devices as switching elements. Along with the organic semiconductor layer, a gate electrode, A source electrode and a drain electrode are provided. Also in this organic TFT, a structure such as a top contact type, a bottom contact type, a top gate type or a bottom gate type is used as in the conventional TFT. In particular, the top contact type in which the source electrode and the drain electrode are disposed so as to overlap the organic semiconductor layer is common.

有機TFTでは、ソース電極から有機半導体層を経由してドレイン電極へ電流が流れるため、その有機半導体層における電流の流れやすさは、性能に大きな影響を及ぼす。なぜなら、有機TFTの重要な特性(指標)である移動度およびオンオフ比は、有機半導体層の電気抵抗に応じて変化するからである。そこで、有機TFTの性能を向上させるために、さまざまな検討がなされている。   In an organic TFT, a current flows from a source electrode to a drain electrode via an organic semiconductor layer, and therefore the ease of current flow in the organic semiconductor layer has a great effect on performance. This is because the mobility and on / off ratio, which are important characteristics (index) of the organic TFT, change according to the electric resistance of the organic semiconductor layer. Therefore, various studies have been made to improve the performance of the organic TFT.

具体的には、ボトムコンタクト型の有機TFTにおいて、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間に有機分子薄膜(チオクレゾール)を挿入している(例えば、特許文献1参照。)。これにより、有機半導体層の結晶粒径が大きくなるため、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間の電気接触抵抗が低減する。   Specifically, in a bottom contact type organic TFT, an organic molecular thin film (thiocresol) is inserted between the source and drain electrodes and the organic semiconductor layer (see, for example, Patent Document 1). As a result, the crystal grain size of the organic semiconductor layer increases, so that the electrical contact resistance between the source and drain electrodes and the organic semiconductor layer is reduced.

また、ボトムコンタクト型の有機TFTにおいて、ソース電極とドレイン電極との間に平坦化層を形成したのち、それらの平坦面の上に有機半導体層を形成している(例えば、特許文献2参照。)。これにより、有機半導体結晶の分子配列の配向性が良好になるため、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間のコンタクト抵抗が低下する。   In a bottom contact type organic TFT, a planarization layer is formed between a source electrode and a drain electrode, and then an organic semiconductor layer is formed on the planar surface (see, for example, Patent Document 2). ). Thereby, since the orientation of the molecular arrangement of the organic semiconductor crystal is improved, the contact resistance between the source and drain electrodes and the organic semiconductor layer is reduced.

特開2007−158140号公報JP 2007-158140 A 特開2007−266355号公報JP 2007-266355 A

液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス(EL)ディスプレイおよび電子ペーパーディプレイなどの表示装置に代表される多様な電子機器が開発されており、その性能改善を図るために有機TFTの性能向上が強く求められている。しかしながら、有機TFTの性能、特に移動度およびオンオフ比は未だ十分であるとは言えないため、改善の余地がある。   Various electronic devices typified by display devices such as liquid crystal displays, organic electroluminescence (EL) displays, and electronic paper displays have been developed, and there is a strong demand for improving the performance of organic TFTs in order to improve their performance. ing. However, the performance, particularly mobility and on / off ratio, of organic TFTs are still not sufficient, and there is room for improvement.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、性能向上を図ることが可能な薄膜トランジスタおよび電子機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a thin film transistor and an electronic device capable of improving performance.

本発明の薄膜トランジスタは、複数の有機半導体分子を含む有機半導体層と、互いに離間されたソース電極およびドレイン電極とを備えている。この有機半導体層は、ソース電極およびドレイン電極に重なる部分(重なり部分)と重ならない部分(非重なり部分)とを含んでおり、複数の有機半導体分子の配向状態は、重なり部分と非重なり部分との間において異なっている。また、本発明の電子機器は、上記した本発明の薄膜トランジスタを備えている。   The thin film transistor of the present invention includes an organic semiconductor layer including a plurality of organic semiconductor molecules, and a source electrode and a drain electrode that are separated from each other. The organic semiconductor layer includes a portion that overlaps the source electrode and the drain electrode (overlapping portion) and a portion that does not overlap (non-overlapping portion), and the alignment state of the plurality of organic semiconductor molecules includes an overlapping portion and a non-overlapping portion. Are different. The electronic device of the present invention includes the above-described thin film transistor of the present invention.

本発明の薄膜トランジスタおよび電子機器によれば、有機半導体層における複数の有機半導体分子の配向状態が重なり部分と非重なり部分との間において異なっている。この配向状態の違いにより、ソース電極から有機半導体層への電荷注入および有機半導体層からドレイン電極への電荷排出が促進される。よって、移動度およびオンオフ比が向上するため、性能向上を図ることができる。   According to the thin film transistor and the electronic device of the present invention, the alignment state of the plurality of organic semiconductor molecules in the organic semiconductor layer is different between the overlapping portion and the non-overlapping portion. This difference in orientation promotes charge injection from the source electrode to the organic semiconductor layer and charge discharge from the organic semiconductor layer to the drain electrode. Therefore, the mobility and the on / off ratio are improved, so that the performance can be improved.

本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the thin-film transistor in one Embodiment of this invention. 有機半導体層における複数の有機半導体分子の配向状態を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the orientation state of the some organic-semiconductor molecule in an organic-semiconductor layer. 薄膜トランジスタの製造方法(第1製造方法)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method (1st manufacturing method) of a thin-film transistor. 図3に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a step following the step in FIG. 3. 図4に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a step following the step in FIG. 4. 図5に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a step following the step in FIG. 5. 薄膜トランジスタの製造方法(第2製造方法)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method (2nd manufacturing method) of a thin-film transistor. 図7に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a step following the step in FIG. 7. 図8に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a step following the step in FIG. 8. 図9に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a step following the step in FIG. 9. 図10に続く工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process following FIG. 薄膜トランジスタの製造方法(第3製造方法)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method (3rd manufacturing method) of a thin-film transistor. 図12に続く工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process following FIG. 図13に続く工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process following FIG. 薄膜トランジスタの適用例である液晶表示装置の主要部の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the principal part of the liquid crystal display device which is an application example of a thin-film transistor. 図15に示した液晶表示装置の回路構成を表す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration of the liquid crystal display device illustrated in FIG. 15. 薄膜トランジスタの適用例である有機EL表示装置の主要部の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the principal part of the organic electroluminescence display which is an application example of a thin-film transistor. 図17に示した有機EL表示装置の回路構成を表す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a circuit configuration of the organic EL display device illustrated in FIG. 17. 薄膜トランジスタの適用例である電子ペーパー表示装置の主要部の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the principal part of the electronic paper display apparatus which is an application example of a thin-film transistor.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.薄膜トランジスタ(有機TFT)およびその製造方法
2.薄膜トランジスタ(有機TFT)の適用例(電子機器)
2−1.液晶表示装置
2−2.有機EL表示装置
2−3.電子ペーパー表示装置
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. 1. Thin film transistor (organic TFT) and manufacturing method thereof Application example of thin film transistor (organic TFT) (electronic equipment)
2-1. Liquid crystal display device 2-2. Organic EL display device 2-3. Electronic paper display device

<1.有機TFTおよびその製造方法>
[有機TFTの全体構成]
図1は、本発明の一実施形態における薄膜トランジスタである有機TFTの断面構成を表している。
<1. Organic TFT and manufacturing method thereof>
[Overall structure of organic TFT]
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of an organic TFT which is a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

有機TFTは、有機半導体層3がゲート絶縁層2を介してゲート電極1に対向配置され、その有機半導体層3にソース電極4およびドレイン電極5が接続されたものである。ソース電極4およびドレイン電極5は、互いに離間(分離)されていると共に、それぞれ有機半導体層3に重なるように配置されている。   In the organic TFT, the organic semiconductor layer 3 is disposed to face the gate electrode 1 through the gate insulating layer 2, and the source electrode 4 and the drain electrode 5 are connected to the organic semiconductor layer 3. The source electrode 4 and the drain electrode 5 are separated (separated) from each other and are disposed so as to overlap the organic semiconductor layer 3, respectively.

ここで説明する有機TFTは、ゲート電極1が有機半導体層3よりも下に位置すると共にソース電極4およびドレイン電極5が有機半導体層3の上に重なっているトップコンタクト・ボトムゲート型である。   The organic TFT described here is a top contact / bottom gate type in which the gate electrode 1 is located below the organic semiconductor layer 3 and the source electrode 4 and the drain electrode 5 overlap the organic semiconductor layer 3.

ゲート電極1は、例えば、金属材料、無機導電性材料、有機導電性材料または炭素材料のいずれか1種類または2種類以上により形成されている。金属材料は、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)またはそれらを含む合金などである。無機導電性材料は、例えば、酸化インジウム(In2 3 )、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)または酸化亜鉛(ZnO)などである。有機導電性材料は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)またはポリスチレンスルホン酸(PSS)などである。炭素材料は、例えば、グラファイトなどである。なお、ゲート電極1は、上記した各種材料の層が2層以上積層されたものでもよく、そのように積層されていてもよいことは、ゲート絶縁層2、有機半導体層3、ソース電極4およびドレイン電極5についても同様である。 The gate electrode 1 is formed of, for example, one or more of a metal material, an inorganic conductive material, an organic conductive material, and a carbon material. Examples of the metal material include aluminum (Al), copper (Cu), molybdenum (Mo), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), palladium (Pd), gold (Au), and silver (Ag). Platinum (Pt) or an alloy containing them. Examples of the inorganic conductive material include indium oxide (In 2 O 3 ), indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and zinc oxide (ZnO). The organic conductive material is, for example, polyethylene dioxythiophene (PEDOT) or polystyrene sulfonic acid (PSS). The carbon material is, for example, graphite. Note that the gate electrode 1 may be formed by laminating two or more layers of the various materials described above, and may be laminated such that the gate insulating layer 2, the organic semiconductor layer 3, the source electrode 4 and The same applies to the drain electrode 5.

ゲート絶縁層2は、例えば、無機絶縁性材料または有機絶縁性材料のいずれか1種類または2種類以上により形成されている。無機絶縁性材料は、例えば、酸化ケイ素(SiOx )、窒化ケイ素(SiNx )、酸化アルミニウム(AlOx )、酸化チタン(TiO2 )、酸化ハフニウム(HfOx )またはチタン酸バリウム(BaTiO3 )などである。有機絶縁性材料は、例えば、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリイミド、ポリメタクリル酸アクリレート、感光性ポリイミド、感光性ノボラック樹脂またはポリパラキシリレンなどである。 The gate insulating layer 2 is formed of, for example, one or more of an inorganic insulating material and an organic insulating material. Examples of the inorganic insulating material include silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), aluminum oxide (AlO x ), titanium oxide (TiO 2 ), hafnium oxide (HfO x ), and barium titanate (BaTiO 3 ). Etc. Examples of the organic insulating material include polyvinylphenol (PVP), polyimide, polymethacrylic acid acrylate, photosensitive polyimide, photosensitive novolak resin, and polyparaxylylene.

有機半導体層3は、複数の有機半導体分子を含んでおり、例えば、以下で説明する低分子材料、溶解性低分子材料または高分子材料などの半導体材料のいずれか1種類または2種類以上により形成されている。低分子材料は、一般的に溶媒に溶解しにくい材料であり、例えば、ペンタセン、アントラジチオフェン、ジナフト[2,3−b:2’,3’−f]チエノ[3,2−b]チエノフェン、2,9−ジフェニル−ペリ−キサンテノキサンテンまたは2,9−ジナフチル−ペリ−キサンテノキサンテンなどのペリ−キサンテノキサンテン化合物、あるいは銅フタロシアニンなどである。溶解性低分子材料は、低分子材料を化学修飾などして溶解性を改善した材料であり、例えば、6,13−ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン、2,7−ジドデシル[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンまたは2,9−ビス(p−エチルフェニル)−ペリ−キサンテノキサンテンなどである。高分子材料は、例えば、α−クウォーターチオフェン、ポリ−(β−ヘキシルチオフェン)またはポリ(2,5−ビス(3−ドデシル−5−(3−ドデシルチオフェン−2−イル)チオフェン−2−イル)チアゾロ[5,4−d]チアソールなどである。   The organic semiconductor layer 3 includes a plurality of organic semiconductor molecules, and is formed of, for example, one or more of semiconductor materials such as a low molecular material, a soluble low molecular material, or a high molecular material described below. Has been. The low molecular weight material is a material that is generally difficult to dissolve in a solvent. For example, pentacene, anthradithiophene, dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thienophene. 2,9-diphenyl-peri-xanthenoxanthene or peri-xanthenoxanthene compounds such as 2,9-dinaphthyl-peri-xanthenoxanthene, or copper phthalocyanine. The soluble low molecular weight material is a material whose solubility is improved by chemically modifying the low molecular weight material, such as 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene, 2,7-didodecyl [1] benzothieno [ 3,2-b] [1] benzothiophene or 2,9-bis (p-ethylphenyl) -peri-xanthenoxanthene. Examples of the polymer material include α-quaterthiophene, poly- (β-hexylthiophene) or poly (2,5-bis (3-dodecyl-5- (3-dodecylthiophen-2-yl) thiophen-2-yl. ) Thiazolo [5,4-d] thiasol.

この他、半導体材料は、例えば、以下の材料でもよい。テトラセン、アントラセン、2,9−ジメチルペンタセン、ルブレンまたはパーフルオロペンタセンなどのアセン類化合物である。α,ω−ジアルキルアントラジチオフェンなどのアントラジチオフェン類化合物である。2,9−ビス(p−プロピルフェニル)−ペリ−キサンテノキサンテンなどのペリ−キサンテノキサンテン類化合物である。2,6−ジ(2−ナフチル)ナフト[1,8−bc:5,4−b’c’]ジチオフェンなどのナフト[1,8−bc:5,4−b’c’]ジチオフェン類化合物である。2,6−ジフェニルベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェンなどのベンゾジチオフェン類化合物である。2,7−ジフェニル[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェンなどの[1]ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン類化合物である。α−クウォーターセレノフェンなどのオリゴチオフェンおよびオリゴセレノフェン類化合物である。ポリ−(3,3’”−ジドデシルクオーターチオフェン)などのβ置換チオフェンポリマーおよびオリゴマー類化合物である。α,ω−ジヘキシルクウォーターチオフェンなどのα,ω置換チオフェンオリゴマー類化合物である。ビス(ベンゾジチオフェン)などの縮環チオフェンオリゴマー類化合物である。2,5−ビス(4−n−ヘキシルフェニル)チオフェンなどのチオフェン−フェニレンオリゴマー類化合物である。5,5’−ビス−(7−ヘキシル−9H−フルオレン−2−イル)−[2,2’]ビチオフェンなどのチオフェン−フルオレンオリゴマー類化合物である。6,6’−ジヘキシル−[2,2’]ビアントラセニルなどのチオフェン−アセンオリゴマー類化合物である。フタロシアニンまたは亜鉛フタロシアニンなどのフタロシアニン類化合物である。テトラベンゾポルフィリンなどのポルフィリン類化合物である。C60などのフラーレン類化合物である。 In addition, the semiconductor material may be, for example, the following material. Acene compounds such as tetracene, anthracene, 2,9-dimethylpentacene, rubrene or perfluoropentacene. Anthradithiophene compounds such as α, ω-dialkylanthradithiophene. Peri-xanthenoxanthene compounds such as 2,9-bis (p-propylphenyl) -peri-xanthenoxanthene. Naphtho [1,8-bc: 5,4-b′c ′] dithiophene compounds such as 2,6-di (2-naphthyl) naphtho [1,8-bc: 5,4-b′c ′] dithiophene It is. Benzodithiophene compounds such as 2,6-diphenylbenzo [1,2-b: 4,5-b ′] dithiophene. [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene compounds such as 2,7-diphenyl [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene. Oligothiophene and oligoselenophene compounds such as α-quaterselenophene. Β-substituted thiophene polymers and oligomeric compounds such as poly- (3,3 ′ ″-didodecyl silk thiophene). Α, ω-substituted thiophene oligomeric compounds such as α, ω-dihexyl silk water thiophene. Dithiophene) and the like, and thiophene-phenylene oligomers such as 2,5-bis (4-n-hexylphenyl) thiophene, and 5,5′-bis- (7-hexyl). -9H-fluoren-2-yl)-[2,2 ′] bithiophene and other thiophene-fluorene oligomeric compounds such as 6,6′-dihexyl- [2,2 ′] bianthracenyl and other thiophene-acene oligomeric compounds Phthalocyanines such as phthalocyanine or zinc phthalocyanine A down-class compounds. A fullerene compound such as .C 60 is a porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin.

この有機半導体層3は、ソース電極4に重なっている部分P1と、ドレイン電極5に重なっている部分P2と、ソース電極4およびドレイン電極5のいずれにも重なっていない(部分P1,P2の間に位置する)部分P3とを含んでいる。部分P1,P2(重なり部分)および部分P3(非重なり部分)は、一体化されていてもよいし、別体化されていてもよい。一体化とは、部分P1〜P3が一工程により形成されているため、分離不可になっている(隣り合う2つの部分の間に界面が存在しない)状態である。一方、別体化とは、部分P1〜P3が別工程により形成されているため、分離可能になっている(隣り合う2つの部分の間に界面が存在する)状態である。部分P1〜P3が一体化されるか否かは、後述する有機TFTの製造方法(有機半導体層3の形成手順)により決定される。   The organic semiconductor layer 3 does not overlap any of the portion P1 that overlaps the source electrode 4, the portion P2 that overlaps the drain electrode 5, and neither the source electrode 4 nor the drain electrode 5 (between the portions P1 and P2). Part P3). The parts P1, P2 (overlapping part) and the part P3 (non-overlapping part) may be integrated or separated. The term “integrated” refers to a state where the parts P1 to P3 are formed in one step and thus cannot be separated (there is no interface between two adjacent parts). On the other hand, the separation is a state in which the parts P1 to P3 are formed in separate steps and thus can be separated (there is an interface between two adjacent parts). Whether or not the portions P1 to P3 are integrated is determined by an organic TFT manufacturing method (a procedure for forming the organic semiconductor layer 3) described later.

ソース電極4およびドレイン電極5は、例えば、上記したゲート電極1と同様の材料により形成されており、有機半導体層3にオーミック接触していることが好ましい。   The source electrode 4 and the drain electrode 5 are made of, for example, the same material as that of the gate electrode 1 described above, and are preferably in ohmic contact with the organic semiconductor layer 3.

この有機TFTでは、ソース電極4から有機半導体層3を経由してドレイン電極5へ電流Cが流れるため、その流路に沿って電荷が移動する。この電荷の移動経路に関する詳細は、以下の通りである。まず、ソース電極4から有機半導体層3(部分P1)へ注入された電荷は、その部分P1の内部を最上部から最下部まで下向きに移動する。この最下部とは、いわゆる有機半導体層3の活性領域である。続いて、部分P1の最下部に到達した電荷は、その最下部を横方向に移動する。この場合には、部分P1から部分P3を経由して部分P2まで電荷が移動する。最後に、部分P2の最下部に到達した電荷は、その部分P2の内部を最下部から最上部まで上向きに移動したのち、有機半導体層3からドレイン電極5へ排出される。   In this organic TFT, a current C flows from the source electrode 4 through the organic semiconductor layer 3 to the drain electrode 5, so that charges move along the flow path. Details of the charge transfer path are as follows. First, charges injected from the source electrode 4 into the organic semiconductor layer 3 (part P1) move downward in the part P1 from the top to the bottom. This lowermost part is a so-called active region of the organic semiconductor layer 3. Subsequently, the electric charge that has reached the lowermost part of the portion P1 moves in the lateral direction at the lowermost part. In this case, the charge moves from the portion P1 to the portion P2 via the portion P3. Finally, the electric charges that have reached the bottom of the portion P2 move upward in the portion P2 from the bottom to the top, and are then discharged from the organic semiconductor layer 3 to the drain electrode 5.

このように有機半導体層3の内部を電荷が移動する場合には、2種類の電気抵抗が生じる。部分P1,P2の内部を電荷が縦方向(上方向または下方向)に移動する際に生じる電気抵抗R1Y,R2Yと、部分P3の内部を電荷が横方向に移動する際に生じる電気抵抗R3Xとである。電気抵抗R1Y,R2Yは、有機半導体層3の厚さ方向における電気抵抗(いわゆるバルク抵抗)であり、電気抵抗R3Xは、有機半導体層3の厚さ方向と交差する方向における電気抵抗(いわゆるチャネル抵抗)である。   In this way, when electric charges move inside the organic semiconductor layer 3, two types of electrical resistance are generated. Electrical resistances R1Y and R2Y generated when charges move in the vertical direction (upward or downward) inside the parts P1 and P2, and electrical resistance R3X generated when charges move in the horizontal direction inside the part P3 It is. The electric resistances R1Y and R2Y are electric resistances (so-called bulk resistance) in the thickness direction of the organic semiconductor layer 3, and the electric resistance R3X is an electric resistance (so-called channel resistance) in a direction crossing the thickness direction of the organic semiconductor layer 3. ).

上記した電荷の移動経路に関する詳細は、T.Minari等によりApplied Physics Letters において報告されている(T.Minari et al.,Applied Physics Letters 91,p.053508,2007)。   Details regarding the above-described charge transfer path are reported in Applied Physics Letters by T. Minari et al. (T. Minari et al., Applied Physics Letters 91, p.053508, 2007).

なお、有機TFTは、上記以外の他の構成要素を備えていてもよい。このような他の構成要素としては、例えば、有機TFTを支持する基体などが挙げられる。この基体は、例えば、ガラス、プラスチック材料または金属材料などの基板でもよいし、プラスチック材料または金属材料などのフィルムでもよいし、紙(一般紙)でもよい。プラスチック材料は、例えば、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)またはポリエチルエーテルケトン(PEEK)などである。金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどである。なお、基体の表面には、例えば、密着性を確保するためのバッファ層またはガス放出を防止するためのガスバリア層などの各種層が設けられていてもよい。   Note that the organic TFT may include other components other than those described above. Examples of such other components include a substrate that supports an organic TFT. The substrate may be, for example, a substrate such as glass, a plastic material, or a metal material, a film such as a plastic material or a metal material, or paper (general paper). Examples of the plastic material include polyethersulfone (PES), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethyl ether ketone (PEEK). Examples of the metal material include aluminum, nickel, and stainless steel. The surface of the substrate may be provided with various layers such as a buffer layer for ensuring adhesion and a gas barrier layer for preventing gas release.

[有機半導体層の構成]
図2は有機半導体分子Mの配向状態を表しており、(A)は図1に示した有機半導体層3、(B)は比較例である有機半導体層103をそれぞれ示している。
[Configuration of organic semiconductor layer]
2 shows the orientation state of the organic semiconductor molecules M, (A) shows the organic semiconductor layer 3 shown in FIG. 1, and (B) shows the organic semiconductor layer 103 as a comparative example.

有機半導体層3では、部分P1,P2と部分P3との間において有機半導体分子Mの配向状態(結晶性)が異なっている。この場合には、例えば、図2(A)に示したように、部分P3では有機半導体分子Mの配向状態が規則的であり、その長軸方向が所定の方向に揃っているのに対して、部分P1,P2では有機半導体分子Mの配向状態が不規則であり、その長軸方向がばらついていてもよい。図1において有機半導体層3の一部(部分P1,P2)に施した網掛けは、その部分P1,P2において部分P3とは有機半導体分子Mの配向状態が異なっていることを表している。この他、例えば、部分P1〜P3において有機半導体分子Mの配向状態は規則的であるが、部分P1,P2と部分P3との間において有機半導体分子Mの並び方(配向(傾斜)角度など)が異なっていてもよい。   In the organic semiconductor layer 3, the orientation state (crystallinity) of the organic semiconductor molecule M is different between the portions P1, P2 and the portion P3. In this case, for example, as shown in FIG. 2A, in the portion P3, the orientation state of the organic semiconductor molecules M is regular and the major axis direction is aligned in a predetermined direction. In the portions P1 and P2, the orientation state of the organic semiconductor molecules M may be irregular, and the major axis direction may vary. In FIG. 1, the hatching applied to a part (parts P1, P2) of the organic semiconductor layer 3 indicates that the orientation state of the organic semiconductor molecules M is different from the part P3 in the parts P1, P2. In addition, for example, the alignment state of the organic semiconductor molecules M is regular in the portions P1 to P3, but the alignment method (orientation (tilt) angle, etc.) of the organic semiconductor molecules M is between the portions P1, P2 and the portion P3. May be different.

有機半導体分子Mの配向状態を調べるためには、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)または原子間力顕微鏡(AFM)などの各種顕微鏡を用いて有機半導体層3を観察すればよい。また、例えば、X線回折法またはラマン分光法などを用いて有機半導体層3を分析してもよい。これらの観察または分析により、有機半導体分子Mの配向状態が部分P1,P2と部分P3との間において異なっているかどうかを確認できる。また、配向状態が規則的であるかどうかなども確認できる。   In order to examine the orientation state of the organic semiconductor molecule M, the organic semiconductor layer 3 may be observed using various microscopes such as a transmission electron microscope (TEM) or an atomic force microscope (AFM). Further, the organic semiconductor layer 3 may be analyzed using, for example, X-ray diffraction or Raman spectroscopy. From these observations or analyses, it can be confirmed whether the orientation state of the organic semiconductor molecule M is different between the portions P1, P2 and the portion P3. It can also be confirmed whether or not the orientation state is regular.

ここで、部分P3の厚さ方向における電気抵抗(バルク抵抗)R3Yを加味すると、上記した有機半導体分子Mの配向状態の違いにより、部分P1,P2の電気抵抗R1Y,R2Yは部分P3の電気抵抗R3Yよりも小さくなっている。部分P3では厚さ方向において電荷が移動しにくいのに対して、部分P1,P2では厚さ方向において部分P3よりも電荷が移動しやすいからである。   Here, when the electric resistance (bulk resistance) R3Y in the thickness direction of the portion P3 is taken into account, the electric resistances R1Y and R2Y of the portions P1 and P2 are the electric resistance of the portion P3 due to the difference in the orientation state of the organic semiconductor molecules M described above. It is smaller than R3Y. This is because charges are less likely to move in the thickness direction in the portion P3, whereas charges are more likely to move in the portions P1 and P2 than in the portion P3 in the thickness direction.

なお、有機半導体層103では、部分P1〜P3の間において有機半導体分子Mの配向状態が一致しており、例えば、図2(B)に示したように、その配向状態が規則的である。この場合には、図2(A)に示した有機半導体層3とは異なり、部分P1,P2の電気抵抗R1Y,R2Yが部分P3の電気抵抗R3Yに等しくなっている。
ている。
In the organic semiconductor layer 103, the alignment state of the organic semiconductor molecules M is consistent between the portions P1 to P3. For example, as shown in FIG. 2B, the alignment state is regular. In this case, unlike the organic semiconductor layer 3 shown in FIG. 2A, the electric resistances R1Y and R2Y of the portions P1 and P2 are equal to the electric resistance R3Y of the portion P3.
ing.

[有機TFTの製造方法]
この有機TFTを製造するためには、いくつかの手順を用いることができる。図3〜図14は有機TFTの製造方法を説明するためのものであり、いずれも図1に対応する断面構成を示している。以下では、一連の構成要素の形成材料については既に説明したので、それらの説明を随時省略する。なお、以下で説明する有機TFTの製造方法はあくまで一例であり、各構成要素の形成材料および形成方法などは適宜変更可能である。
[Manufacturing method of organic TFT]
Several procedures can be used to produce this organic TFT. 3 to 14 are for explaining a method of manufacturing an organic TFT, and all show a cross-sectional configuration corresponding to FIG. Below, since the formation material of a series of component was already demonstrated, those description is abbreviate | omitted as needed. In addition, the manufacturing method of the organic TFT demonstrated below is an example to the last, and the formation material of each component, a formation method, etc. can be changed suitably.

[第1製造方法]
最初に、図3に示したように、ゲート電極1を形成する。この場合には、例えば、金属材料層を形成したのち、その金属材料層の上にレジストパターンなどのマスク(図示せず)を形成する。続いて、マスクを用いて金属材料層をエッチングしたのち、アッシング法またはエッチング法などを用いてマスクを除去する。金属材料層の形成方法は、例えば、真空成膜法、塗布法または鍍金法などである。真空成膜法は、例えば、真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、スパッタリング法、物理的気相成長法(PVD)、化学的気相成長法(CVD)、パルスレーザ堆積法(PLD)またはアーク放電法などである。塗布法は、例えば、スピンコート法、スリットコート法、バーコート法またはスプレーコート法などである。鍍金法は、例えば、電解鍍金法または無電解鍍金法などである。レジストパターンを形成する場合には、例えば、フォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成したのち、フォトリソグラフィ法、レーザ描画法、電子線描画法またはX線描画法などを用いてフォトレジスト膜をパターニングする。ただし、レジスト転写法などを用いてレジストパターンを形成してもよい。金属材料層のエッチング方法は、例えば、ドライエッチング法、またはエッチャント溶液を用いたウェットエチング法であり、そのドライエッチング法は、例えば、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング(RIE)などである。マスクを除去するためのエッチング方法も、同様である。なお、ゲート電極1の形成方法は、例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法またはグラビアオフセット印刷法などの印刷法でもよい。また、レーザアブレーション法、マスク蒸着法またはレーザ転写法などを用いて、マスクとしてレジストパターンの代わりに金属パターンなどを形成してもよい。もちろん、ゲート電極1を形成するために、金属材料層の代わりに無機導電性材料層、有機導電性材料層または炭素材料層などを形成してもよい。
[First production method]
First, as shown in FIG. 3, the gate electrode 1 is formed. In this case, for example, after forming a metal material layer, a mask (not shown) such as a resist pattern is formed on the metal material layer. Subsequently, after the metal material layer is etched using the mask, the mask is removed using an ashing method or an etching method. Examples of the method for forming the metal material layer include a vacuum film forming method, a coating method, and a plating method. Examples of the vacuum film forming method include a vacuum deposition method, a flash deposition method, a sputtering method, a physical vapor deposition method (PVD), a chemical vapor deposition method (CVD), a pulse laser deposition method (PLD), or an arc discharge method. Etc. Examples of the coating method include spin coating, slit coating, bar coating, and spray coating. Examples of the plating method include an electrolytic plating method and an electroless plating method. In the case of forming a resist pattern, for example, after applying a photoresist to form a photoresist film, the photoresist film is formed using a photolithography method, a laser drawing method, an electron beam drawing method, an X-ray drawing method, or the like. Pattern. However, the resist pattern may be formed using a resist transfer method or the like. The metal material layer etching method is, for example, a dry etching method or a wet etching method using an etchant solution, and the dry etching method is, for example, ion milling or reactive ion etching (RIE). The etching method for removing the mask is the same. In addition, the formation method of the gate electrode 1 may be a printing method such as an inkjet method, a screen printing method, a gravure printing method, or a gravure offset printing method. Further, a metal pattern or the like may be formed instead of the resist pattern as a mask by using a laser ablation method, a mask vapor deposition method, a laser transfer method, or the like. Of course, in order to form the gate electrode 1, an inorganic conductive material layer, an organic conductive material layer, a carbon material layer, or the like may be formed instead of the metal material layer.

続いて、ゲート電極1を覆うようにゲート絶縁層2を形成する。このゲート絶縁層2の形成手順は、例えば、その形成材料により異なる。無機絶縁性材料を用いる場合の形成手順は、例えば、塗布法がゾル・ゲル法などでもよいことを除き、ゲート電極1を形成した場合と同様である。有機絶縁性材料を用いる場合の形成手順は、例えば、フォトリソグラフィ法などを用いて感光性材料をパターニングしてもよいことを除き、ゲート電極1を形成した場合と同様である。   Subsequently, a gate insulating layer 2 is formed so as to cover the gate electrode 1. The formation procedure of the gate insulating layer 2 varies depending on, for example, the forming material. The formation procedure in the case of using an inorganic insulating material is the same as that in the case of forming the gate electrode 1 except that, for example, the coating method may be a sol-gel method. The formation procedure in the case of using the organic insulating material is the same as that in the case of forming the gate electrode 1 except that the photosensitive material may be patterned using, for example, a photolithography method.

続いて、ゲート絶縁層2の上に有機半導体層6を形成する。この有機半導体層6は、有機半導体層3を形成するための準備層であり、その形成材料としては、有機半導体層3と同様の材料を用いる。この場合には、ゲート電極1を形成した場合と同様の手順を用いる。具体的には、ゲート絶縁層2を覆うように有機半導体層6を形成したのち、その有機半導体層6をエッチングする。有機半導体層6の形成方法は、例えば、その形成材料により異なる。低分子材料を用いる場合の形成方法は、例えば、ゲート電極1を形成した場合と同様の真空成膜法などである。溶解性低分子材料を用いる場合の形成方法は、例えば、ゲート電極1を形成した場合と同様の真空成膜法、塗布法または印刷法などである。高分子材料を用いる場合の形成方法は、例えば、ゲート電極1を形成した場合と同様の塗布法または印刷法などである。一般的に、溶解性が高い材料を用いる場合には塗布法または印刷法などを用いると共に、溶解性が低い材料または非溶解性の材料を用いる場合には真空成膜法などを用いることが好ましい。この有機半導体層6では、図2(B)に示した有機半導体層103と同様に、全体において有機半導体分子Mの配向状態が一致している。   Subsequently, the organic semiconductor layer 6 is formed on the gate insulating layer 2. The organic semiconductor layer 6 is a preparation layer for forming the organic semiconductor layer 3, and the same material as that of the organic semiconductor layer 3 is used as a forming material thereof. In this case, the same procedure as in the case where the gate electrode 1 is formed is used. Specifically, after forming the organic semiconductor layer 6 so as to cover the gate insulating layer 2, the organic semiconductor layer 6 is etched. The formation method of the organic semiconductor layer 6 differs depending on, for example, the formation material. A forming method in the case of using a low molecular material is, for example, a vacuum film forming method similar to that in the case where the gate electrode 1 is formed. The forming method in the case of using a soluble low molecular weight material is, for example, the same vacuum film forming method, coating method, or printing method as in the case of forming the gate electrode 1. A forming method in the case of using a polymer material is, for example, a coating method or a printing method similar to the case where the gate electrode 1 is formed. In general, it is preferable to use a coating method or a printing method when a highly soluble material is used, and to use a vacuum film forming method or the like when a low soluble material or an insoluble material is used. . In the organic semiconductor layer 6, the alignment state of the organic semiconductor molecules M is consistent with the whole as in the organic semiconductor layer 103 shown in FIG.

続いて、有機半導体層6の上にマスク(ストッパ層)7を形成する。この場合には、例えば、ゲート電極1を形成した場合と同様の手順を用いる。具体的には、有機半導体層6の上にマスク7を形成するための層を形成したのち、その層をレジストパターンなどをマスクとしてエッチングする。また、有機半導体層6のうち、最終的に部分P3となる部分の上に配置されるようにマスク7を位置合わせする。このマスク7を形成するための層の形成材料としては、例えば、ポリパラキシリレン、ポリビニルアルコール(PVA)または酸化ケイ素などの絶縁性材料を用いる。   Subsequently, a mask (stopper layer) 7 is formed on the organic semiconductor layer 6. In this case, for example, the same procedure as that when the gate electrode 1 is formed is used. Specifically, after forming a layer for forming the mask 7 on the organic semiconductor layer 6, the layer is etched using the resist pattern or the like as a mask. In addition, the mask 7 is aligned so as to be disposed on the portion of the organic semiconductor layer 6 that finally becomes the portion P3. As a material for forming the layer for forming the mask 7, for example, an insulating material such as polyparaxylylene, polyvinyl alcohol (PVA), or silicon oxide is used.

続いて、有機半導体層6を有機溶媒などの溶剤に接触させて、図4に示したように、有機半導体層3(部分P1〜P3)を形成する。この場合には、有機半導体層6の一部(マスク7により覆われていない部分)だけが溶剤に暴露されるため、その部分における有機半導体分子の配向状態が変化する。詳細には、有機半導体層6の一部が溶剤により一部溶解または膨潤されるため、その部分において有機半導体分子Mの配向状態が乱れる。溶剤の種類は、有機半導体層6の形成材料に応じて任意に選択可能である。例えば、イソプロピルアルコールまたはエタノールなどのアルコールである。この他、アセトンまたはプロピレングリコールモノエーテルアセテート(PGMEA)などでもよい。有機半導体層6を溶剤に接触させるためには、溶剤中に有機半導体層6を浸漬させてもよいし、有機半導体層6に溶剤を滴下などしてもよい。   Subsequently, the organic semiconductor layer 6 is brought into contact with a solvent such as an organic solvent to form the organic semiconductor layer 3 (parts P1 to P3) as shown in FIG. In this case, since only a part of the organic semiconductor layer 6 (the part not covered with the mask 7) is exposed to the solvent, the orientation state of the organic semiconductor molecules in the part changes. Specifically, since a part of the organic semiconductor layer 6 is partly dissolved or swollen by the solvent, the orientation state of the organic semiconductor molecules M is disturbed in that part. The type of the solvent can be arbitrarily selected according to the material for forming the organic semiconductor layer 6. For example, an alcohol such as isopropyl alcohol or ethanol. In addition, acetone or propylene glycol monoether acetate (PGMEA) may be used. In order to bring the organic semiconductor layer 6 into contact with the solvent, the organic semiconductor layer 6 may be immersed in the solvent, or the solvent may be dropped into the organic semiconductor layer 6.

上記した溶剤による有機半導体分子の配向状態の変化に関する詳細は、D.J.Gundlach等によりApplied Physics Letters において報告されている(D.J.Gundlach et al.,Applied Physics Letters 74,p.3302,1999)。   Details regarding the change in the orientation state of the organic semiconductor molecules by the solvent described above are reported in Applied Physics Letters by D.J. Gundlach et al. (D.J. Gundlach et al., Applied Physics Letters 74, p. 3302, 1999).

続いて、図5に示したように、有機半導体層3、マスク7およびその周辺のゲート絶縁層2を覆うように電極層8を形成する。この電極層8は、ソース電極4およびドレイン電極5を形成するための準備層であり、その形成材料としては、ソース電極4およびドレイン電極5と同様の材料を用いる。電極層8の形成方法は、例えば、ゲート電極1を形成した場合と同様であり、特に、有機半導体層3にダメージを与えにくい方法が好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 5, an electrode layer 8 is formed so as to cover the organic semiconductor layer 3, the mask 7 and the surrounding gate insulating layer 2. The electrode layer 8 is a preparation layer for forming the source electrode 4 and the drain electrode 5, and the same material as that of the source electrode 4 and the drain electrode 5 is used as a forming material thereof. The method for forming the electrode layer 8 is the same as, for example, when the gate electrode 1 is formed, and a method that hardly damages the organic semiconductor layer 3 is particularly preferable.

最後に、電極層8を選択的にエッチングして、図6に示したように、ソース電極4およびドレイン電極5を形成する。この場合には、ゲート電極1を形成した場合と同様の手順を用いる。具体的には、電極層8の上にレジストパターンなどを形成したのち、それをマスクとして電極層8をエッチングする。特に、電極層8のエッチング方法は、例えば、有機半導体層3にダメージを与えにくいウェットエッチング法などが好ましい。これにより、有機TFTが完成する。   Finally, the electrode layer 8 is selectively etched to form the source electrode 4 and the drain electrode 5 as shown in FIG. In this case, the same procedure as in the case where the gate electrode 1 is formed is used. Specifically, after forming a resist pattern or the like on the electrode layer 8, the electrode layer 8 is etched using the resist pattern as a mask. In particular, the etching method of the electrode layer 8 is preferably, for example, a wet etching method that hardly damages the organic semiconductor layer 3. Thereby, the organic TFT is completed.

なお、有機半導体層3を形成するために用いたマスク7を以降の工程まで残したが、有機半導体層3の形成後にRIEまたはウェットエッチング法などを用いてマスク7を除去してもよい。この場合には、図1に示した薄膜トランジスタが製造される。このようにマスク7を除去してもよいことは、後述する第2および第3製造方法においても同様である。   Although the mask 7 used to form the organic semiconductor layer 3 is left until the subsequent steps, the mask 7 may be removed using RIE or wet etching after the organic semiconductor layer 3 is formed. In this case, the thin film transistor shown in FIG. 1 is manufactured. The mask 7 may be removed in this way as in the second and third manufacturing methods described later.

また、有機半導体分子の配向状態を変化させるために有機半導体層6を溶剤に接触させたが、他の方法を用いてもよい。このような他の方法としては、例えば、特定の材料を含む溶液またはガスに有機半導体層6を暴露したり、有機半導体層6に特定の光線を照射する方法などが挙げられ、両者を併用してもよい。特定の材料は、例えば、ヨウ素(I)または臭素(Br)などである。特定の光線は、例えば、レーザ、電子線、X線、紫外線、赤外線または可視光などである。両者を併用する方法は、例えば、紫外線オゾン処理などである。これらの場合には、有機半導体層6の一部が反応または変質するため、その部分において有機半導体分子の配向状態が変化する。   In addition, the organic semiconductor layer 6 is brought into contact with the solvent in order to change the alignment state of the organic semiconductor molecules, but other methods may be used. Examples of such other methods include a method of exposing the organic semiconductor layer 6 to a solution or gas containing a specific material or irradiating the organic semiconductor layer 6 with a specific light beam. May be. The specific material is, for example, iodine (I) or bromine (Br). The specific light beam is, for example, a laser, an electron beam, an X-ray, an ultraviolet ray, an infrared ray, or visible light. A method of using both in combination is, for example, ultraviolet ozone treatment. In these cases, since a part of the organic semiconductor layer 6 reacts or changes in quality, the alignment state of the organic semiconductor molecules changes in that part.

上記した特定の溶液またはガスによる有機半導体分子の配向状態の変化に関する詳細は、T.Minakata等によりJournal of Applied Physics Letters において報告されている(T.Minakata et al.,Journal of Applied Physics Letters 69,p.7354,1991)。   Details regarding the change in the orientation state of organic semiconductor molecules due to the specific solution or gas described above are reported in Journal of Applied Physics Letters by T. Minakata et al. (T. Minakata et al., Journal of Applied Physics Letters 69, p.7354, 1991).

第1製造方法では、溶剤などによる付加的処理が施された有機半導体層6が有機半導体層3になるため、その有機半導体層3では部分P1〜P3が一体化される。   In the first manufacturing method, the organic semiconductor layer 6 that has been subjected to additional treatment with a solvent or the like becomes the organic semiconductor layer 3, and thus the portions P <b> 1 to P <b> 3 are integrated in the organic semiconductor layer 3.

[第2製造方法]
最初に、第1製造方法と同様の手順(図3参照)によりゲート電極1からマスク7まで形成したのち、図7に示したように、マスク7を用いて有機半導体層6を選択的に途中までエッチングする。有機半導体層6のエッチング方法は、例えば、ゲート電極1を形成した場合と同様の方法であり、エッチングガス(反応性ガス)を用いるRIEまたはエッチャント溶液を用いるウェットエッチング法などである。この他、有機物を低速でエッチングできる紫外線(UV)オゾン法などでもよい。この場合には、エッチング時において有機半導体層6の一部(マスク7により覆われていない部分)だけがエッチングガスまたはエッチャント溶液と反応するため、その部分において有機半導体分子の配向状態が変化する。エッチングガスまたはエッチャント溶液の種類は、有機半導体層6の形成材料に応じて任意に選択可能である。エッチングガスは、例えば、酸素(O2 )、オゾン(O3 )または四フッ化炭素(CF4 )などであり、エッチャント溶液は、例えば、トルエンまたはキシレンなどである。
[Second production method]
First, after forming from the gate electrode 1 to the mask 7 by the same procedure as the first manufacturing method (see FIG. 3), as shown in FIG. 7, the organic semiconductor layer 6 is selectively intermediated using the mask 7 as shown in FIG. Etch until. The etching method of the organic semiconductor layer 6 is, for example, the same method as when the gate electrode 1 is formed, such as RIE using an etching gas (reactive gas) or a wet etching method using an etchant solution. In addition, an ultraviolet (UV) ozone method that can etch organic substances at a low speed may be used. In this case, only a part of the organic semiconductor layer 6 (part not covered with the mask 7) reacts with the etching gas or the etchant solution during etching, and the orientation state of the organic semiconductor molecules changes in that part. The kind of etching gas or etchant solution can be arbitrarily selected according to the material for forming the organic semiconductor layer 6. The etching gas is, for example, oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), or carbon tetrafluoride (CF 4 ), and the etchant solution is, for example, toluene or xylene.

続いて、図8に示したように、有機半導体層6のうちのエッチングされた部分を補うために追加有機半導体層9を形成する。この追加有機半導体層9は、有機半導体層3の一部になるものである。この追加有機半導体層9の形成材料は、有機半導体層6と同様の材料でもよいし、違う材料でもよい。追加有機半導体層9の形成方法は、例えば、有機半導体層6の形成方法と同様である。この場合には、成膜温度または基板温度などの条件を制御して、有機半導体分子の配向状態が追加有機半導体層9において有機半導体層6とは異なるようにする。これにより、追加有機半導体層9を含む有機半導体層3(部分P1〜P3)が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 8, an additional organic semiconductor layer 9 is formed to supplement the etched portion of the organic semiconductor layer 6. The additional organic semiconductor layer 9 becomes a part of the organic semiconductor layer 3. The material for forming the additional organic semiconductor layer 9 may be the same material as the organic semiconductor layer 6 or a different material. The method for forming the additional organic semiconductor layer 9 is the same as the method for forming the organic semiconductor layer 6, for example. In this case, conditions such as the film formation temperature or the substrate temperature are controlled so that the orientation state of the organic semiconductor molecules is different from that of the organic semiconductor layer 6 in the additional organic semiconductor layer 9. Thereby, the organic semiconductor layer 3 (parts P1 to P3) including the additional organic semiconductor layer 9 is formed.

なお、追加有機半導体層9を形成する場合には、その形成材料を他の材料と一緒に共蒸着してもよい。このような他の材料は、例えば、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)などである。この場合には、TCNQなどの他の材料がアクセプタとして働くため、追加有機半導体層9では、有機半導体分子の配向状態が有機半導体層6とは異なるだけでなく、電気抵抗が有機半導体層6よりも大幅に低下する。   In addition, when forming the additional organic-semiconductor layer 9, you may co-evaporate the formation material with another material. Such other materials are, for example, tetracyanoquinodimethane (TCNQ). In this case, since other materials such as TCNQ act as acceptors, in the additional organic semiconductor layer 9, not only the orientation state of the organic semiconductor molecules is different from that of the organic semiconductor layer 6 but also the electrical resistance is higher than that of the organic semiconductor layer 6. Is also significantly reduced.

最後に、第1製造方法と同様の手順(図5および図6参照)により、図9に示したように、ソース電極4およびドレイン電極5を形成する。これにより、有機TFTが完成する。   Finally, as shown in FIG. 9, the source electrode 4 and the drain electrode 5 are formed by the same procedure as the first manufacturing method (see FIGS. 5 and 6). Thereby, the organic TFT is completed.

なお、有機半導体層6の一部を途中までエッチングしたのち、そのエッチングされた部分を補うために追加有機半導体層9を形成したが、これに限られない。例えば、有機半導体層6の一部を全てエッチングしたのち、そのエッチングされた部分を補うために追加有機半導体層9を形成してもよい。この場合には、図10に示した有機TFTが製造される。   In addition, after etching a part of the organic semiconductor layer 6 halfway, the additional organic semiconductor layer 9 was formed in order to supplement the etched part. However, the present invention is not limited to this. For example, after part of the organic semiconductor layer 6 is etched, the additional organic semiconductor layer 9 may be formed in order to supplement the etched part. In this case, the organic TFT shown in FIG. 10 is manufactured.

また、有機半導体層6の一部を途中までエッチングしたのちに追加有機半導体層9を形成したが、その追加有機半導体層9を形成しなくてもよい。エッチングされずに残った部分P1,P2があれば、必ずしも追加有機半導体層9を形成する必要はないからである。この場合には、図11に示した有機TFTが形成される。   In addition, although the additional organic semiconductor layer 9 is formed after partially etching the organic semiconductor layer 6, the additional organic semiconductor layer 9 may not be formed. This is because it is not always necessary to form the additional organic semiconductor layer 9 if there are portions P1 and P2 that remain without being etched. In this case, the organic TFT shown in FIG. 11 is formed.

第2製造方法では、有機半導体層6とは別工程により追加有機半導体層9が形成されるため、有機半導体層3では部分P1,P2の一部または全部が部分P3とは別体化される。   In the second manufacturing method, since the additional organic semiconductor layer 9 is formed in a separate process from the organic semiconductor layer 6, in the organic semiconductor layer 3, part or all of the parts P1 and P2 are separated from the part P3. .

[第3製造方法]
最初に、第2製造方法と同様の手順(図3および図7参照)により、ゲート電極1からマスク7まで形成したのち、図12に示したように、マスク7を用いて有機半導体層6を選択的にエッチングする。この場合には、有機半導体層6の一部(マスク7により覆われていない部分)を全て除去する。
[Third production method]
First, after forming from the gate electrode 1 to the mask 7 by the same procedure as the second manufacturing method (see FIGS. 3 and 7), the organic semiconductor layer 6 is formed using the mask 7 as shown in FIG. Selectively etch. In this case, a part of the organic semiconductor layer 6 (a part not covered with the mask 7) is completely removed.

続いて、マスク7を用いてゲート絶縁層2の一部(マスク7により覆われていない表面)に表面処理TRを施す。この表面処理TRは、シランカップリング剤などの溶液を用いた塗布処理でもよいし、その加熱気化物などを用いた暴露処理でもよい。いずれの場合においても、表面処理TRが施されたゲート絶縁層2の表面物性は改質される。   Subsequently, a surface treatment TR is performed on a part of the gate insulating layer 2 (a surface not covered with the mask 7) using the mask 7. The surface treatment TR may be a coating treatment using a solution such as a silane coupling agent, or may be an exposure treatment using a heat vaporized product thereof. In any case, the surface physical properties of the gate insulating layer 2 subjected to the surface treatment TR are modified.

続いて、図13に示したように、有機半導体層6のうちのエッチングされた部分を補うために、追加有機半導体層10を形成する。この追加有機半導体層10は、有機半導体層3の一部になるものであり、その形成材料としては、有機半導体層3と同様の材料を用いる。この追加有機半導体層10の形成材料は、有機半導体層6と同様の材料でもよいし、違う材料でもよい。追加有機半導体層10の形成方法は、例えば、有機半導体層6の形成方法と同様である。この場合には、表面処理TRが施されているゲート絶縁層2の表面に追加有機半導体層10が成膜されるため、その追加有機半導体層10では有機半導体分子の配向状態が有機半導体層6とは変化する。これにより、追加有機半導体層10を部分P1,P2として含む有機半導体層3が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 13, an additional organic semiconductor layer 10 is formed to supplement the etched portion of the organic semiconductor layer 6. This additional organic semiconductor layer 10 becomes a part of the organic semiconductor layer 3, and the same material as that of the organic semiconductor layer 3 is used as a forming material thereof. The material for forming the additional organic semiconductor layer 10 may be the same material as the organic semiconductor layer 6 or a different material. The method for forming the additional organic semiconductor layer 10 is the same as the method for forming the organic semiconductor layer 6, for example. In this case, since the additional organic semiconductor layer 10 is formed on the surface of the gate insulating layer 2 on which the surface treatment TR has been applied, in the additional organic semiconductor layer 10, the orientation state of the organic semiconductor molecules is the organic semiconductor layer 6. And change. Thereby, the organic semiconductor layer 3 including the additional organic semiconductor layer 10 as the portions P1 and P2 is formed.

最後に、第1製造方法と同様の手順(図5および図6参照)により、図14に示したように、ソース電極4およびドレイン電極5を形成する。これにより、有機TFTが完成する。   Finally, as shown in FIG. 14, the source electrode 4 and the drain electrode 5 are formed by the same procedure as the first manufacturing method (see FIGS. 5 and 6). Thereby, the organic TFT is completed.

第3製造方法では、有機半導体層6とは別工程により追加有機半導体層10が形成されるため、有機半導体層3では部分P1,P2が部分P3とは別体化される。   In the third manufacturing method, since the additional organic semiconductor layer 10 is formed in a separate process from the organic semiconductor layer 6, the parts P1 and P2 are separated from the part P3 in the organic semiconductor layer 3.

[有機TFTおよびその製造方法に関する作用および効果]
上記した有機TFTおよびその製造方法によれば、図1および図2(A)に示したように、有機半導体層3における有機半導体分子Mの配向状態が部分P1,P2と部分P3との間において異なる。このため、部分P1,P2の電気抵抗R1Y,R2Yは、部分P3の電気抵抗R3Yよりも小さくなる。この場合には、有機半導体分子Mの配向状態が部分P1,P2と部分P3との間において一致しているため、電気抵抗R1Y,R2Yが電気抵抗R3Yに等しい有機半導体層103(図2(B))と比較して、有機半導体層3を電流Cが流れやすくなる。詳細には、電気抵抗R1Yが電気抵抗R3Yよりも低くなるため、ソース電極4から有機半導体層3へ電荷が注入されやすくなる。また、電気抵抗R2Yが電気抵抗R3Yよりも低くなるため、有機半導体層3からドレイン電極5へ電荷が排出されやすくなる。これにより、有機半導体層3における電荷の注入および排出が促進される。よって、移動度およびオンオフ比が向上するため、性能向上を図ることができる。
[Operations and effects of organic TFT and its manufacturing method]
According to the above-described organic TFT and its manufacturing method, as shown in FIGS. 1 and 2A, the orientation state of the organic semiconductor molecules M in the organic semiconductor layer 3 is between the portions P1, P2 and the portion P3. Different. For this reason, the electrical resistances R1Y and R2Y of the portions P1 and P2 are smaller than the electrical resistance R3Y of the portion P3. In this case, since the orientation state of the organic semiconductor molecule M is coincident between the portions P1, P2 and the portion P3, the organic semiconductor layer 103 in which the electrical resistances R1Y and R2Y are equal to the electrical resistance R3Y (FIG. 2B )), The current C easily flows through the organic semiconductor layer 3. Specifically, since the electric resistance R1Y is lower than the electric resistance R3Y, charges are easily injected from the source electrode 4 to the organic semiconductor layer 3. In addition, since the electric resistance R2Y is lower than the electric resistance R3Y, electric charges are easily discharged from the organic semiconductor layer 3 to the drain electrode 5. Thereby, the injection and discharge of charges in the organic semiconductor layer 3 are promoted. Therefore, the mobility and the on / off ratio are improved, so that the performance can be improved.

<2.有機TFTの適用例(電子機器)>
次に、上記した有機TFTの適用例について説明する。この有機TFTは、例えば、以下で順に説明するように、いくつかの電子機器に適用可能である。
<2. Application example of organic TFT (electronic equipment)>
Next, application examples of the organic TFT described above will be described. This organic TFT can be applied to several electronic devices, for example, as will be described in order below.

<2−1.液晶表示装置>
有機TFTは、例えば、液晶表示装置に適用される。図15および図16は、それぞれ液晶表示装置の主要部の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成(図15)および回路構成(図16)はあくまで一例であり、それらの構成は適宜変更可能である。
<2-1. Liquid crystal display>
The organic TFT is applied to, for example, a liquid crystal display device. 15 and 16 show a cross-sectional configuration and a circuit configuration of the main part of the liquid crystal display device, respectively. Note that the device configuration (FIG. 15) and circuit configuration (FIG. 16) described below are merely examples, and the configurations can be changed as appropriate.

ここで説明する液晶表示装置は、例えば、有機TFTを用いたアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶ディスプレイであり、その有機TFTは、スイッチング(画素選択)用の素子として用いられる。この液晶表示装置は、図15に示したように、駆動基板20と対向基板30との間に液晶層41が封入されたものである。   The liquid crystal display device described here is, for example, an active matrix driving type transmissive liquid crystal display using organic TFTs, and the organic TFTs are used as elements for switching (pixel selection). In this liquid crystal display device, as shown in FIG. 15, a liquid crystal layer 41 is sealed between a drive substrate 20 and a counter substrate 30.

駆動基板20は、例えば、支持基板21の一面に有機TFT22、平坦化絶縁層23および画素電極24がこの順に形成されていると共に、複数の有機TFT22および画素電極24がマトリクス状に配置されたものである。ただし、1画素内に含まれる有機TFT22の数は、1つでもよいし、2つ以上でもよい。図15および図16では、例えば、1画素内に1つの有機TFT22が含まれる場合を示している。   The drive substrate 20 has, for example, an organic TFT 22, a planarization insulating layer 23, and a pixel electrode 24 formed in this order on one surface of a support substrate 21, and a plurality of organic TFTs 22 and pixel electrodes 24 arranged in a matrix. It is. However, the number of organic TFTs 22 included in one pixel may be one or two or more. 15 and FIG. 16, for example, shows a case where one organic TFT 22 is included in one pixel.

支持基板21は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、有機TFT22は、上記した有機TFTと同様の構成を有している。プラスチック材料の種類は、例えば、有機TFTについて説明した場合と同様であり、そのことは、以降で説明する場合においても同様である。平坦化絶縁層23は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されており、画素電極24は、例えば、ITOなどの透過性導電性材料により形成されている。なお、画素電極24は、平坦化絶縁層23に設けられたコンタクトホール(図示せず)を通じて有機TFT22に接続されている。   The support substrate 21 is made of, for example, a transmissive material such as glass or plastic material, and the organic TFT 22 has the same configuration as the organic TFT described above. The kind of plastic material is the same as that described for the organic TFT, for example, and the same applies to the cases described below. The planarization insulating layer 23 is made of, for example, an insulating resin material such as polyimide, and the pixel electrode 24 is made of, for example, a transmissive conductive material such as ITO. Note that the pixel electrode 24 is connected to the organic TFT 22 through a contact hole (not shown) provided in the planarization insulating layer 23.

対向基板30は、例えば、支持基板31の一面に対向電極32が全面形成されたものである。支持基板31は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極32は、例えば、ITOなどの透過性導電性材料により形成されている。   The counter substrate 30 is, for example, one in which the counter electrode 32 is formed on the entire surface of the support substrate 31. The support substrate 31 is made of, for example, a transmissive material such as glass or plastic material, and the counter electrode 32 is made of, for example, a transmissive conductive material such as ITO.

駆動基板20および対向基板30は、液晶層41を挟んで画素電極24と対向電極32とが対向するように配置されていると共に、シール材40により貼り合わされている。液晶層41に含まれる液晶分子の種類は、任意に選択可能である。   The drive substrate 20 and the counter substrate 30 are disposed so that the pixel electrode 24 and the counter electrode 32 face each other with the liquid crystal layer 41 interposed therebetween, and are bonded to each other with a sealing material 40. The type of liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 41 can be arbitrarily selected.

この他、液晶表示装置は、例えば、位相差板、偏光板、配向膜およびバックライトユニットなどの他の構成要素(いずれも図示せず)を備えていてもよい。   In addition, the liquid crystal display device may include other components (all not shown) such as a retardation plate, a polarizing plate, an alignment film, and a backlight unit.

液晶表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図16に示したように、有機TFT22および液晶表示素子44(画素電極24、対向電極32および液晶層41を含む素子部)と共に、キャパシタ45を含んでいる。この回路では、行方向に複数の信号線42が配列されていると共に列方向に複数の走査線43が配列されており、それらが交差する位置に有機TFT22、液晶表示素子44およびキャパシタ45が配置されている。有機TFT22におけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図16に示した態様に限らず、任意に変更可能である。信号線42および走査線43は、それぞれ図示しない信号線駆動回路(データドライバ)および走査線駆動回路(走査ドライバ)に接続されている。   For example, as shown in FIG. 16, the circuit for driving the liquid crystal display device includes a capacitor 45 together with an organic TFT 22 and a liquid crystal display element 44 (an element portion including the pixel electrode 24, the counter electrode 32, and the liquid crystal layer 41). Contains. In this circuit, a plurality of signal lines 42 are arranged in the row direction and a plurality of scanning lines 43 are arranged in the column direction, and the organic TFT 22, the liquid crystal display element 44 and the capacitor 45 are arranged at positions where they intersect. Has been. The connection destination of the source electrode, the gate electrode, and the drain electrode in the organic TFT 22 is not limited to the mode shown in FIG. 16, and can be arbitrarily changed. The signal line 42 and the scanning line 43 are connected to a signal line driving circuit (data driver) and a scanning line driving circuit (scanning driver) (not shown), respectively.

この液晶表示装置では、有機TFT22により液晶表示素子44が選択され、その画素電極24と対向電極32との間に電界が印加されると、その電界強度に応じて液晶層41における液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶分子の配向状態に応じて光の透過量(透過率)が制御されるため、階調画像が表示される。   In this liquid crystal display device, when the liquid crystal display element 44 is selected by the organic TFT 22 and an electric field is applied between the pixel electrode 24 and the counter electrode 32, the alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 41 according to the electric field strength. The state changes. Thereby, the light transmission amount (transmittance) is controlled in accordance with the alignment state of the liquid crystal molecules, so that a gradation image is displayed.

この液晶表示装置によれば、有機TFT22が上記した有機TFTと同様の構成を有しているので、その移動度およびオンオフ比が向上する。よって、表示性能を向上させることができる。なお、液晶表示装置は、透過型に限らずに反射型でもよい。   According to this liquid crystal display device, since the organic TFT 22 has the same configuration as the above-described organic TFT, its mobility and on / off ratio are improved. Therefore, display performance can be improved. The liquid crystal display device is not limited to the transmissive type, but may be a reflective type.

<2−2.有機EL表示装置>
有機TFTは、例えば、有機EL表示装置に適用される。図17および図18は、それぞれ有機EL表示装置の主要部の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成(図17)および回路構成(図18)はあくまで一例であり、それらの構成は適宜変更可能である。
<2-2. Organic EL display>
The organic TFT is applied to, for example, an organic EL display device. 17 and 18 show a cross-sectional configuration and a circuit configuration of the main part of the organic EL display device, respectively. Note that the device configuration (FIG. 17) and circuit configuration (FIG. 18) described below are merely examples, and the configurations can be changed as appropriate.

ここで説明する有機EL表示装置は、例えば、有機TFTをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の有機ELディスプレイである。この有機EL表示装置は、駆動基板50と対向基板60とが接着層70を介して貼り合わされたものであり、例えば、対向基板60を経由して光を放出するトップエミッション型である。   The organic EL display device described here is, for example, an active matrix driving type organic EL display using organic TFTs as switching elements. This organic EL display device has a drive substrate 50 and a counter substrate 60 bonded together with an adhesive layer 70, and is, for example, a top emission type that emits light via the counter substrate 60.

駆動基板50は、例えば、支持基板51の一面に有機TFT52、保護層53、平坦化絶縁層54、画素分離絶縁層55、画素電極56、有機層57、対向電極58および保護層59がこの順に形成されたものである。複数の有機TFT52、画素電極56および有機層57は、マトリクス状に配置されている。ただし、1画素内に含まれる有機TFT52の数は、1つでもよいし、2つ以上でもよい。図17および図18では、例えば、1画素内に2つの有機TFT52(選択用TFT52Aおよび駆動用TFT52B)が含まれる場合を示している。   The drive substrate 50 includes, for example, an organic TFT 52, a protective layer 53, a planarization insulating layer 54, a pixel isolation insulating layer 55, a pixel electrode 56, an organic layer 57, a counter electrode 58, and a protective layer 59 in this order on one surface of the support substrate 51. It is formed. The plurality of organic TFTs 52, the pixel electrodes 56, and the organic layer 57 are arranged in a matrix. However, the number of organic TFTs 52 included in one pixel may be one or two or more. 17 and 18 show a case where two organic TFTs 52 (selection TFT 52A and drive TFT 52B) are included in one pixel, for example.

支持基板51は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されている。トップエミッション型では対向基板60から光が取り出されるため、支持基板51は、透過性材料または非透過性材料のいずれにより形成されていてもよい。有機TFT52は、上記した有機TFTと同様の構成を有しており、保護層53は、例えば、PVAまたはポリパラキシリレンなどの高分子材料により形成されている。平坦化絶縁層54および画素分離絶縁層55は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されている。この画素分離絶縁層55は、例えば、形成工程を簡略化すると共に所望の形状に形成可能にするために、光パターニングまたはリフローなどにより成形可能な感光性樹脂材料により形成されていることが好ましい。なお、保護層53により十分な平坦性が得られていれば、平坦化絶縁層54は省略されてもよい。   The support substrate 51 is formed of, for example, glass or a plastic material. Since light is extracted from the counter substrate 60 in the top emission type, the support substrate 51 may be formed of either a transmissive material or a non-transmissive material. The organic TFT 52 has the same configuration as the organic TFT described above, and the protective layer 53 is formed of a polymer material such as PVA or polyparaxylylene. The planarization insulating layer 54 and the pixel isolation insulating layer 55 are made of an insulating resin material such as polyimide, for example. The pixel isolation insulating layer 55 is preferably formed of a photosensitive resin material that can be formed by photopatterning or reflowing, for example, in order to simplify the formation process and enable the pixel isolation insulating layer 55 to be formed into a desired shape. Note that the planarization insulating layer 54 may be omitted if sufficient planarity is obtained by the protective layer 53.

画素電極56は、例えば、アルミニウム、銀、チタンまたはクロムなどの反射性材料により形成されており、対向電極58は、例えば、ITOまたはIZOなどの透過性導電性材料により形成されている。ただし、カルシウム(Ca)などの透過性の金属材料またはその合金や、PEDOTなどの透過性の有機導電性材料により形成されていてもよい。有機層57は、赤色、緑色または青色などの光を発生させる発光層を含んでおり、必要に応じて正孔輸送層および電子輸送層などを含む積層構造を有していてもよい。発光層の形成材料は、発生させる光の色に応じて任意に選択可能である。画素電極56および有機層57は、画素分離絶縁層55により分離されながらマトリクス状に配置されているのに対して、対向電極58は、有機層57を介して画素電極56に対向しながら連続的に延在している。保護層59は、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、ポリパラキシリレンまたはウレタンなどの光透過性誘電材料により形成されている。なお、画素電極56は、保護層53および平坦化絶縁層54に設けられたコンタクトホール(図示せず)を通じて有機TFT52に接続されている。   The pixel electrode 56 is formed of a reflective material such as aluminum, silver, titanium, or chromium, and the counter electrode 58 is formed of a transparent conductive material such as ITO or IZO. However, it may be formed of a permeable metal material such as calcium (Ca) or an alloy thereof, or a permeable organic conductive material such as PEDOT. The organic layer 57 includes a light emitting layer that generates light such as red, green, or blue, and may have a stacked structure including a hole transport layer, an electron transport layer, and the like as necessary. The material for forming the light emitting layer can be arbitrarily selected according to the color of the light to be generated. The pixel electrode 56 and the organic layer 57 are arranged in a matrix while being separated by the pixel isolation insulating layer 55, whereas the counter electrode 58 is continuous while facing the pixel electrode 56 through the organic layer 57. It extends to. The protective layer 59 is made of a light transmissive dielectric material such as silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride, polyparaxylylene, or urethane. The pixel electrode 56 is connected to the organic TFT 52 through a contact hole (not shown) provided in the protective layer 53 and the planarization insulating layer 54.

対向基板60は、例えば、支持基板61の一面にカラーフィルタ62が設けられたものである。支持基板61は、例えば、ガラスまたはブラスチック材料などの透過性材料により形成されており、カラーフィルタ62は、有機層57において発生した光の色に対応する複数の色領域を有している。ただし、カラーフィルタ62はなくてもよい。   The counter substrate 60 is, for example, one in which a color filter 62 is provided on one surface of a support substrate 61. The support substrate 61 is made of, for example, a transmissive material such as glass or plastic material, and the color filter 62 has a plurality of color regions corresponding to the color of light generated in the organic layer 57. However, the color filter 62 may not be provided.

接着層70は、例えば、熱硬化型樹脂などの接着剤である。   The adhesive layer 70 is an adhesive such as a thermosetting resin, for example.

有機EL表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図18に示したように、有機TFT52(選択用TFT52Aおよび駆動用TFT52B)および有機EL表示素子73(画素電極56、有機層57および対向電極58を含む素子部)と共に、キャパシタ74を含んでいる。この回路では、複数の信号線71および走査線72が交差する位置に、有機TFT52、有機EL表示素子73およびキャパシタ74が配置されている。選択用TFT52Aおよび駆動用TFT52Bにおけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図18に示した態様に限らず、任意に変更可能である。   A circuit for driving the organic EL display device includes, for example, an organic TFT 52 (selection TFT 52A and drive TFT 52B) and an organic EL display element 73 (pixel electrode 56, organic layer 57, and counter electrode as shown in FIG. A capacitor 74 is included. In this circuit, an organic TFT 52, an organic EL display element 73, and a capacitor 74 are arranged at a position where a plurality of signal lines 71 and scanning lines 72 intersect. The connection destination of the source electrode, the gate electrode, and the drain electrode in the selection TFT 52A and the driving TFT 52B is not limited to the mode illustrated in FIG. 18, and can be arbitrarily changed.

この有機EL表示装置では、例えば、選択用TFT52Aにより有機EL表示素子73が選択されると、その有機EL表示素子73が駆動用TFT52Bにより駆動される。これにより、画素電極56と対向電極58との間に電界が印加されると、有機層57において光が発生する。この場合には、例えば、隣り合う3つの有機EL表示素子73において、それぞれ赤色、緑色または青色の光が発生する。これらの光の合成光が対向基板60を経由して外部へ放出されるため、階調画像が表示される。   In this organic EL display device, for example, when the organic EL display element 73 is selected by the selection TFT 52A, the organic EL display element 73 is driven by the driving TFT 52B. Accordingly, when an electric field is applied between the pixel electrode 56 and the counter electrode 58, light is generated in the organic layer 57. In this case, for example, red, green, or blue light is generated in each of the three adjacent organic EL display elements 73. Since the combined light of these lights is emitted to the outside via the counter substrate 60, a gradation image is displayed.

この有機EL表示装置によれば、有機TFT52が上記した有機TFTと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に表示性能を向上させることができる。   According to this organic EL display device, since the organic TFT 52 has the same configuration as the organic TFT described above, the display performance can be improved in the same manner as the liquid crystal display device.

なお、有機EL表示装置は、トップエミッション型に限らず、駆動基板50を経由して光を放出するボトムエミッション型でもよいし、駆動基板50および対向基板60の双方を経由して光を放出するデュアルエミッション型でもよい。この場合には、画素電極56および対向電極58のうち、光が放出される側の電極が透過性材料により形成され、光が放出されない側の電極が反射性材料により形成されることになる。   The organic EL display device is not limited to the top emission type, but may be a bottom emission type that emits light via the driving substrate 50, or emits light via both the driving substrate 50 and the counter substrate 60. A dual emission type may be used. In this case, of the pixel electrode 56 and the counter electrode 58, the electrode on the side from which light is emitted is formed of a transmissive material, and the electrode on the side from which light is not emitted is formed of a reflective material.

<2−3.電子ペーパー表示装置>
有機TFTは、例えば、電子ペーパー表示装置に適用される。図19は、電子ペーパー表示装置の断面構成を表している。なお、以下で説明する装置構成(図19)および図16を参照して説明する回路構成はあくまで一例であり、それらの構成は適宜変更可能である。
<2-3. Electronic paper display>
The organic TFT is applied to, for example, an electronic paper display device. FIG. 19 illustrates a cross-sectional configuration of the electronic paper display device. The device configuration described below (FIG. 19) and the circuit configuration described with reference to FIG. 16 are merely examples, and the configurations can be changed as appropriate.

ここで説明する電子ペーパー表示装置は、例えば、有機TFTをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の電子ペーパーディスプレイである。この電子ペーパー表示装置は、例えば、駆動基板80と複数の電気泳動素子93を含む対向基板90とが接着層100を介して貼り合わされたものである。   The electronic paper display device described here is, for example, an active matrix drive type electronic paper display using organic TFTs as switching elements. In this electronic paper display device, for example, a driving substrate 80 and a counter substrate 90 including a plurality of electrophoretic elements 93 are bonded together via an adhesive layer 100.

駆動基板80は、例えば、支持基板81の一面に有機TFT82、保護層83、平坦化絶縁層84および画素電極85がこの順に形成されていると共に、複数の有機TFT82および画素電極85がマトリクス状に配置されたものである。支持基板81は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されており、有機TFT82は、上記した有機TFTと同様の構成を有している。保護層83および平坦化絶縁層84は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されており、画素電極85は、例えば、銀(Ag)などの金属材料により形成されている。なお、画素電極85は、保護層83および平坦化絶縁層84に設けられたコンタクトホール(図示せず)を通じて有機TFT82に接続されている。また、保護層83により十分な平坦性が得られていれば、平坦化絶縁層84は省略されてもよい。   In the drive substrate 80, for example, an organic TFT 82, a protective layer 83, a planarization insulating layer 84, and a pixel electrode 85 are formed in this order on one surface of the support substrate 81, and a plurality of organic TFTs 82 and the pixel electrodes 85 are arranged in a matrix. It is arranged. The support substrate 81 is made of, for example, glass or plastic material, and the organic TFT 82 has the same configuration as the organic TFT described above. The protective layer 83 and the planarization insulating layer 84 are made of, for example, an insulating resin material such as polyimide, and the pixel electrode 85 is made of, for example, a metal material such as silver (Ag). Note that the pixel electrode 85 is connected to the organic TFT 82 through a contact hole (not shown) provided in the protective layer 83 and the planarization insulating layer 84. Further, the planarization insulating layer 84 may be omitted as long as sufficient planarity is obtained by the protective layer 83.

対向基板90は、例えば、支持基板91の一面に対向電極92、および複数の電気泳動素子93を含む層がこの順に積層されていると共に、その対向電極92が全面形成されたものである。支持基板91は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極92は、例えば、ITOなどの透過性導電性材料により形成されている。電気泳動素子93は、例えば、絶縁性液体中に荷電粒子が分散され、それらがマイクロカプセル中に封入されたものである。荷電粒子は、例えば、グラファイト微粒子などである黒粒子と、酸化チタン微粒子などである白粒子とを含んでいる。   In the counter substrate 90, for example, a counter electrode 92 and a layer including a plurality of electrophoretic elements 93 are laminated in this order on one surface of the support substrate 91, and the counter electrode 92 is formed on the entire surface. The support substrate 91 is formed of a transmissive material such as glass or plastic material, and the counter electrode 92 is formed of a transmissive conductive material such as ITO. The electrophoretic element 93 is, for example, one in which charged particles are dispersed in an insulating liquid and are encapsulated in microcapsules. The charged particles include, for example, black particles such as graphite fine particles and white particles such as titanium oxide fine particles.

この他、電子ペーパー表示装置は、例えば、カラーフィルタなどの他の構成要素(図示せず)を備えていてもよい。   In addition, the electronic paper display device may include other components (not shown) such as a color filter, for example.

電子ペーパー表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図16に示した液晶表示装置の回路と同様の構成を有している。電子ペーパー表示装置の回路は、有機TFT22および液晶表示素子44の代わりに、それぞれ有機TFT82および電子ペーパー表示素子(画素電極85、対向電極92および電気泳動素子93を含む素子部)を含んでいる。   A circuit for driving the electronic paper display device has the same configuration as the circuit of the liquid crystal display device shown in FIG. 16, for example. The circuit of the electronic paper display device includes an organic TFT 82 and an electronic paper display element (an element portion including a pixel electrode 85, a counter electrode 92, and an electrophoretic element 93) instead of the organic TFT 22 and the liquid crystal display element 44, respectively.

この電子ペーパー表示装置では、有機TFT82により電子ペーパー表示素子が選択され、その画素電極85と対向電極92との間に電界が印加されると、その電界に応じて電気泳動素子93中の黒粒子または白粒子が対向電極92に引き寄せられる。これにより、黒粒子および白粒子によりコントラストが表現されるため、階調画像が表示される。   In this electronic paper display device, when an electronic paper display element is selected by the organic TFT 82 and an electric field is applied between the pixel electrode 85 and the counter electrode 92, black particles in the electrophoretic element 93 are generated according to the electric field. Alternatively, white particles are attracted to the counter electrode 92. Thereby, since contrast is expressed by the black particles and the white particles, a gradation image is displayed.

この電子ペーパー表示装置によれば、有機TFT82が上記した有機TFTと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に表示性能を向上させることができる。   According to this electronic paper display device, since the organic TFT 82 has the same configuration as that of the organic TFT described above, the display performance can be improved in the same manner as the liquid crystal display device.

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施形態で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の薄膜トランジスタの構造は、トップコンタクト・ボトムゲート型に限らず、ボトムコンタクト・ボトムゲート型、トップコンタクト・トップゲート型またはボトムコンタクト・トップゲート型でもよい。ボトムコンタクト・トップゲート型を例に挙げると、この場合には、ソース電極4およびドレイン電極5、ならびに有機半導体層3(部分P1〜P3)をこの順に形成したのち、ゲート絶縁層2およびゲート電極1をこの順に形成すればよい。これらの場合においても、ソース電極およびドレイン電極が有機半導体層に重なっているため、ソース電極から有機半導体層への電荷注入および有機半導体層からドレイン電極への電荷排出が促進される。よって、トップコンタクト・ボトムゲート型と同様の効果を得ることができる。   The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the aspect described in the embodiment, and various modifications can be made. For example, the structure of the thin film transistor of the present invention is not limited to the top contact / bottom gate type, but may be a bottom contact / bottom gate type, a top contact / top gate type, or a bottom contact / top gate type. Taking the bottom contact / top gate type as an example, in this case, after forming the source electrode 4 and the drain electrode 5 and the organic semiconductor layer 3 (parts P1 to P3) in this order, the gate insulating layer 2 and the gate electrode 1 may be formed in this order. Also in these cases, since the source electrode and the drain electrode overlap with the organic semiconductor layer, charge injection from the source electrode to the organic semiconductor layer and charge discharge from the organic semiconductor layer to the drain electrode are promoted. Therefore, the same effect as the top contact / bottom gate type can be obtained.

また、例えば、本発明の薄膜トランジスタが適用される電子機器は、液晶表示装置、有機EL表示装置または電子ペーパー表示装置に限らず、他の表示装置でもよい。このような他の表示装置としては、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)表示部(MEMS型ディスプレイ)などが挙げられる。この場合においても、表示性能を向上させることができる。   In addition, for example, an electronic device to which the thin film transistor of the present invention is applied is not limited to a liquid crystal display device, an organic EL display device, or an electronic paper display device, and may be another display device. Examples of such other display devices include a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) display unit (MEMS type display). Even in this case, the display performance can be improved.

さらに、例えば、本発明の薄膜トランジスタは、表示装置以外の他の電子機器に適用されてもよい。このような電子機器としては、例えば、センサマトリクス、メモリセンサ、RFIDタグ(Radio Frequency Identification)またはセンサアレイなどが挙げられる。この場合においても、よって、薄膜トランジスタの移動度およびオンオフ比が向上するため、性能向上を図ることができる。   Furthermore, for example, the thin film transistor of the present invention may be applied to electronic devices other than display devices. Examples of such an electronic device include a sensor matrix, a memory sensor, an RFID tag (Radio Frequency Identification), or a sensor array. Even in this case, the mobility and on / off ratio of the thin film transistor are improved, so that the performance can be improved.

1…ゲート電極、2…ゲート絶縁層、3,6…有機半導体層、4…ソース電極、5…ドレイン電極、7…マスク、8…電極層、9,10…追加有機半導体層、M…有機半導体分子、P1〜P3…部分、R1Y,R2Y,R3X,R3Y…電気抵抗。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gate electrode, 2 ... Gate insulating layer, 3, 6 ... Organic-semiconductor layer, 4 ... Source electrode, 5 ... Drain electrode, 7 ... Mask, 8 ... Electrode layer, 9, 10 ... Additional organic-semiconductor layer, M ... Organic Semiconductor molecule, P1 to P3... Part, R1Y, R2Y, R3X, R3Y.

Claims (5)

複数の有機半導体分子を含む有機半導体層と、互いに離間されたソース電極およびドレイン電極とを備え、
前記有機半導体層は、前記ソース電極および前記ドレイン電極に重なる部分(重なり部分)と重ならない部分(非重なり部分)とを含み、
前記複数の有機半導体分子の配向状態は、前記重なり部分と前記非重なり部分との間において異なる、
薄膜トランジスタ。
An organic semiconductor layer including a plurality of organic semiconductor molecules, and a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other,
The organic semiconductor layer includes a portion that overlaps the source electrode and the drain electrode (overlapping portion) and a portion that does not overlap (non-overlapping portion),
The orientation state of the plurality of organic semiconductor molecules is different between the overlapping portion and the non-overlapping portion.
Thin film transistor.
前記複数の有機半導体分子の配向状態は、前記非重なり部分において規則的であるのに対して前記重なり部分において不規則である、請求項1記載の薄膜トランジスタ。   2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the alignment state of the plurality of organic semiconductor molecules is regular in the non-overlapping portion but irregular in the overlapping portion. 前記有機半導体層の厚さ方向における電気抵抗は、前記非重なり部分よりも前記重なり部分において小さい、請求項1記載の薄膜トランジスタ。   The thin film transistor according to claim 1, wherein an electric resistance in a thickness direction of the organic semiconductor layer is smaller in the overlapping portion than in the non-overlapping portion. 前記重なり部分および前記非重なり部分は一体化されている、請求項1記載の薄膜トランジスタ。   The thin film transistor according to claim 1, wherein the overlapping portion and the non-overlapping portion are integrated. 複数の有機半導体分子を含む有機半導体層と、互いに離間されたソース電極およびドレイン電極と、を含む薄膜トランジスタを備え、
前記有機半導体層は、前記ソース電極および前記ドレイン電極に重なる部分(重なり部分)と重ならない部分(非重なり部分)とを含み、
前記複数の有機半導体分子の配向状態は、前記重なり部分と前記非重なり部分との間において異なる、
電子機器。
A thin film transistor including an organic semiconductor layer including a plurality of organic semiconductor molecules, and a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other;
The organic semiconductor layer includes a portion that overlaps the source electrode and the drain electrode (overlapping portion) and a portion that does not overlap (non-overlapping portion),
The orientation state of the plurality of organic semiconductor molecules is different between the overlapping portion and the non-overlapping portion.
Electronics.
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