JP4885462B2 - ドナーシート、ドナーシートの製造方法、ドナーシートを利用した薄膜トランジスタの製造方法、及びドナーシートを利用した平板表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドナーシート、ドナーシートの製造方法、ドナーシートを利用した薄膜トランジスタの製造方法、及びドナーシートを利用した平板表示装置の製造方法に係り、さらに詳細には、ナノ粒子が平行に配列されているドナーシート、ドナーシートの製造方法、ドナーシートを利用した薄膜トランジスタの製造方法、及びドナーシートを利用した平板表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置や有機電界発光表示装置または無機電界発光表示装置などの平板表示装置は、その駆動方式によって、受動駆動方式のＰＭ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）型と、能動駆動方式のＡＭ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）型とに区分される。

前記ＰＭ型は、単純に陽極と陰極とがそれぞれカラムとローとで配列されて、陰極にはロー駆動回路からスキャニング信号が供給され、このとき、複数のローのうち一つのローのみが選択される。また、カラム駆動回路には、各画素にデータ信号が入力される。

一方、前記ＡＭ型は、薄膜トランジスタ（以下“ＴＦＴ”という）を利用して、各画素当り入力される信号を制御するものであって、膨大な量の信号を処理するのに適して、動映像を具現するためのディスプレイ装置として多く使われている。

このように、ＡＭ型平板表示装置のＴＦＴは、高濃度の不純物でドーピングされたソース／ドレイン領域と、このソース／ドレイン領域間に形成されたチャンネル領域とを有する半導体活性層を有し、この半導体活性層と絶縁されて前記チャンネル領域に対応する領域に位置するゲート電極と、前記ソース／ドレイン領域にそれぞれ接触されるソース／ドレイン電極とを有する。

前記半導体活性層は、非晶質シリコンまたは多結晶質シリコンとして多く使われるが、非晶質シリコンは、低温蒸着が可能であるという長所があるが、電気的特性と信頼性とが低下し、表示素子の大面積化が難しくて、最近には、多結晶質シリコンを多く使用している。多結晶質シリコンは、数十ないし数百ｃｍ²／Ｖ・ｓの高い電流移動度を有し、高周波動作特性及び漏れ電流値が低くて、高精細及び大面積の平板表示装置に使用するのに非常に適している。

しかし、多結晶質シリコンより半導体活性層を製造する場合には、非晶質シリコンを多結晶質シリコンに結晶化する結晶化工程が必要であるが、この結晶化には、通常３００℃以上の高温工程が存在する。

一方、最近の平板表示装置は、十分な視野角を確保するために所定の張力を加えてある程度曲がるようにするか、またはアームバンド、財布、ノート型パソコンのような携帯性製品に採用しようとするために、柔軟性への要求が高まっている。

しかし、従来の方法で多結晶質シリコンＴＦＴを形成する場合には、柔軟性平板表示装置を得難い。すなわち、柔軟性製品を加工するためには、基板を含むほとんどの構成品に容易に曲がる材料としてアクリル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、マイラー、その他のプラスチック材料を採用せねばならないが、これらプラスチック材料は、熱に弱い。

したがって、特に、柔軟性製品に採用される平板表示装置のＴＦＴを加工するためには、プラスチック材料が耐えられる温度以下で製造されうる構造及び方法が必要である。

本発明は、前記従来の技術の問題点を解決するために案出されたものであって、本発明が解決しようとする目的は、特性が優秀で、常温で製造可能なＴＦＴの製造方法、平板表示装置の製造方法を提供することである。

前記目的を解決するために、本発明は、高分子系の第１ファイバと、複数個のナノワイヤ、ナノ棒、またはナノリボンからなるナノ粒子をほぼ平行に含む高分子系第２ファイバと、複数個の前記第１ファイバと複数個の前記第２ファイバとが交差するように織布を形成するように構成された転写層と、を含むことを特徴とするドナーシートを提供する。

本発明はまた、フィルムを準備する段階と、高分子系第１ファイバを形成する段階と、複数個のナノ粒子をほぼ平行に含む高分子系第２ファイバを形成する段階と、複数個の前記第１ファイバと複数個の前記第２ファイバとが交差するように織布を形成する段階と、前記織布及びフィルムをラミネーティングする段階と、を含むことを特徴とするドナーシートの製造方法を提供する。

それだけでなく、本発明は、半導体の活性層を有するＴＦＴの製造方法において、複数個のナノラインを区画する段階と、複数個のナノ粒子がほぼ平行に配列された織布上の転写層を有するドナーシートを準備する段階と、前記ドナーシートのナノ粒子が前記ナノラインと平行になるように前記ドナーシートをアクセプターである基板に整列した後、前記ドナーシートの転写層を前記ナノラインに沿って転写して前記活性層を形成する段階と、を含むことを特徴とするＴＦＴの製造方法を提供する。

本発明はまた、複数個の画素を備えた発光領域と、前記各画素ごとに備えられた半導体の活性層を有するＴＦＴとを備えた選択駆動回路とを含む平板表示装置の製造方法において、複数個のナノラインを区画する段階と、複数個のナノ粒子がほぼ平行に配列された織布上の転写層を有するドナーシートを準備する段階と、前記ドナーシートのナノ粒子が前記ナノラインと平行になるように前記ドナーシートをアクセプターである基板に整列した後、前記ドナーシートの転写層を前記ナノラインに沿って転写して前記活性層を形成する段階と、を含むことを特徴とする平板表示装置の製造方法を提供する。

本発明によって、次のような効果が得られる。

第一に、ＴＦＴのチャンネルにナノ粒子を利用することによって、高温工程を経ずとも、常温または低温でＴＦＴ及びそれを備えた平板表示装置、特に、有機電界発光表示装置を製造できる。

第二に、これにより、高温熱処理に脆弱なプラスチック材料を平板表示装置、特に、有機電界発光表示装置に利用できる。したがって、フレキシブル平板表示装置を製造するのにさらに有利である。

第三に、長手方向に配列されたナノ粒子でチャンネルを形成することによって、モビリティーをさらに向上させうる。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。

図１は、有機電界発光表示装置１の発光領域１０と非発光領域２０とを表す概略図である。

発光領域１０には、有機電界発光素子（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及び選択駆動回路を備えた多数の副画素が配置される。

非発光領域２０には、前記副画素を駆動する水平ドライバー及び／または垂直ドライバーが配置される。図１では、非発光領域２０に垂直ドライバーＶＤのみを示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、水平ドライバーやレベルシフターなど多数の回路が配置されうる。そして、前記非発光領域２０には、外部回路に連結される端子部と、少なくとも表示領域１０を密封する密封部とが位置する。

図２は、本発明の望ましい一実施例による有機電界発光表示装置において、発光領域１０のある単位画素の選択駆動回路ＳＣの回路図及び非発光領域２０の垂直ドライバーＶＤのＣＭＯＳ ＴＦＴ２１を表す概略的な回路図を示すものである。回路図は、必ずしもこれに限定されるものではなく、多様な回路構造に、後術する本発明が適用されうることはもちろんである。

図２による本発明の望ましい一実施例は、ストライプ状に配列されたＰ型ナノラインＰ_Ｌｉｎｅ１２０ａ及びＮ型ナノラインＮ_Ｌｉｎｅ１２０ｂが複数の行で延びて区画されており、ＴＦＴの少なくともチャンネル領域が、その長手方向が前記ライン１２０に沿って平行に配置されている。前記Ｐ型及びＮ型のようなナノライン１２０は、基板上に区画されている仮想のラインであって、ＴＦＴの少なくともチャンネル領域の配置のために区画されたものである。したがって、全てのナノライン１２０にＴＦＴが形成される必要はなく、ナノライン１２０に沿ってＴＦＴが形成されることもあり、形成されないこともある。

前記ナノライン１２０に沿って、このナノライン１２０上に半導体活性層のチャンネル役割を行うナノ粒子が配置される。すなわち、ナノ粒子は、その製造工程上で前記ナノライン１２０に沿って印刷されうる。これについてのさらに詳細な説明は、後述する。

図３は、図２による回路図の断面構造を示すものであって、各単位画素内の選択駆動回路の駆動ＴＦＴ１１、スイッチングＴＦＴ１２を表し、垂直ドライバーのＣＭＯＳ ＴＦＴ２１を表す。ＣＭＯＳ ＴＦＴ２１は、Ｎ型ＴＦＴ２２とＰ型ＴＦＴ２３とが結合された形態である。前述した垂直ドライバーＶＤは、必ずしもこのようなＣＭＯＳ ＴＦＴ２１のみを備えているものではなく、多様な種類のＴＦＴ及び回路素子が関連されて駆動回路を形成する。

これらＴＦＴ１１，１２，２２，２３は、基板１００上に形成され、前述したようなナノライン上で配列される。

前記基板１００は、アクリル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、マイラー、その他のプラスチック材料が使用されうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ガラス材も使用可能である。この基板１００上には、必要に応じて不純物イオンが拡散されることを防止するためのバッファ層１１０が選択的に配置されうる。

そして、前記基板１００上に配列されたナノラインに沿って、あらかじめ物理的、化学的方法で製造されたナノ構造体が配列されかつパターニングされて、各ＴＦＴ１１，１２，２２，２３の半導体活性層１２１，１２２，１２３，１２４の少なくともチャンネルを形成する。

図３に示されたように、前記それぞれのナノ粒子よりなる複数の活性層１２１，１２２，１２３，１２４の上部には、シリコン酸化物及び／またはシリコン窒化物よりなるゲート絶縁膜１３０が形成され、その上に、ＭｏＷ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｌ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉなどの導電性金属膜によって各ＴＦＴ１１，１２，２２，２３のゲート電極１４１，１４２，１４３，１４４が形成されうる。

ゲート絶縁膜１３０及びゲート電極１４１，１４２，１４３，１４４の上部には、シリコン酸化物及び／またはシリコン窒化物よりなる層間絶縁膜１５０が形成され、その上に前記ゲート電極１４１，１４２，１４３，１４４と絶縁されるように形成された各ＴＦＴ１１，１２，２２，２３のソース／ドレイン電極１６１，１６２，１６３，１６４が配置される。ソース／ドレイン電極１６１，１６２，１６３，１６４は、ＭｏＷ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｌ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉなどの導電性金属膜や導電性ポリマーなどの導電性素材より備えられる。また、ソース／ドレイン電極１６１，１６２，１６３，１６４は、コンタクトホール１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄを通じてそれぞれの活性層１２１，１２２，１２３，１２４のソース／ドレイン領域にそれぞれ接続される。このように形成することによって、本発明によるＴＦＴを形成する。

一方、前記ゲート電極１４１，１４２，１４３，１４４及びソース／ドレイン電極１６１，１６２，１６３，１６４の形成時、これらと同じ物質より充電用キャパシタＣ_ｓｔを形成できる。

前記ソース／ドレイン電極１６１，１６２，１６３，１６４の上部には、シリコン酸化物及び／またはシリコン窒化物よりなるパッシベーション膜１７０が形成され、その上に、アクリル、ＢＣＢ、ポリイミドによる平坦化膜１７１が形成される。そして、パッシベーション膜１７０及び平坦化膜１７１には、駆動ＴＦＴ１１のソース及びドレイン電極１６１のうち何れか一つが露出されるようにビアホール１７０ａが形成される。前記パッシベーション膜１７０と平坦化膜１７１とは、必ずしもこれに限定される必要はなく、いずれか一層のみ備えられてもよい。

前記平坦化膜１７１の上部には、ＯＬＥＤの下部電極層である画素電極１８０が形成される。この画素電極１８０をビアホール１７０ａを通じて前記ソース及びドレイン電極１６１のうち何れか一つに連結させる。

前記画素電極１８０の上部には、アクリル、ＢＣＢ、ポリイミドなどの有機物、またはシリコン酸化物、シリコン窒化物などの無機物のような絶縁物によって、画素定義膜１８５が形成される。画素定義膜１８５は、図２に示されたように、選択駆動回路ＳＣの駆動ＴＦＴ１１、スイッチングＴＦＴ１２のようなＴＦＴを覆い、前記画素電極１８０の所定部分が露出されるように開口部を有するように形成される。

そして、発光層を備えた有機膜１９０が少なくとも画素電極１８０が露出された開口部上に塗布される。有機膜１９０は、画素定義膜１８５の全面に形成されることもある。このとき、有機膜１９０の発光層は、各画素当り赤色、緑色、青色にパターニングされてフルカラーを具現できる。

一方、非発光領域２０の垂直または水平ドライバーが位置した部分上には、図３に示されたように、画素定義膜１８５が形成されないこともあるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、これを覆うように形成されることもある。

前記有機膜１９０が形成された後には、ＯＬＥＤの下部電極層である共通電極１９５が形成される。この共通電極１９５は、全ての画素を覆うように形成されうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、パターニングされることもある。

前記画素電極１８０及び共通電極１９５は、前記有機膜１９０によって互いに絶縁されており、有機膜１９０に異なる極性の電圧を加えて、有機膜１９０で発光がなされるようにする。

一方、画素電極１８０は、アノード電極の機能を行い、共通電極１９５は、カソード電極の機能を行うが、もちろん、これら画素電極１８０及び共通電極１９５の極性は、逆になってもよい。

画素電極１８０は、透明電極または反射型電極で備えられうるが、透明電極として使われる時には、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３より備えられ、反射型電極として使われる時には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びこれらの化合物より反射膜を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３を形成できる。

一方、共通電極１９５も透明電極または反射型電極で備えられうるが、透明電極として使われる時には、この共通電極１９５がカソード電極として使われるので、仕事関数が小さな金属、すなわち、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、及びこれらの化合物が有機膜１９０の方向に向かうように蒸着した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３などの透明電極形成用の物質で補助電極層やバス電極ラインを形成できる。そして、反射型電極として使われる時には、前記Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、及びこれらの化合物を全面蒸着して形成する。

前記有機膜１９０は、低分子または高分子有機層が使用されうるが、低分子有機層を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）、有機発光層（ＥＭＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）が単一あるいは複合の構造で積層されて形成され、使用可能な有機材料も銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ：Ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、Ｎ,Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）をはじめとして、多様に適用可能である。これら低分子有機層は、真空蒸着方法で形成される。

高分子有機層の場合には、大体、ＨＴＬ及びＥＭＬより備えられた構造を有し、このとき、前記ＨＴＬとしてＰＥＤＯＴを使用し、ＥＭＬとしてＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン系などの高分子有機物質を使用し、これをスクリーン印刷やインクジェット印刷方法で形成できる。

一方、前記のような発光領域１０の各画素及び非発光領域２０のドライバーに備えられるＴＦＴ１１，１２，２２，２３の活性層に備えられたナノ粒子は、長手方向に長く形成されたナノワイヤとなることが望ましく、各ＴＦＴの活性層一層当り少なくとも一つ以上配設され、活性層のチャンネルは、このナノワイヤの長手方向に平行に設計される。

このようなナノ粒子は、必ずしもナノワイヤに限定されるものではなく、これ以外にもナノリボン、ナノ棒、ナノチューブが使用され、長手方向に形成されうるナノ粒子であれば、何れも適用可能である。

本発明において、前記のようなナノ粒子よりなる活性層１２１，１２２，１２３，１２４は、図４に示されたように、その長手方向がストライプ状のナノライン１２０に沿って配列されている。前記ナノライン１２０は、Ｐ型ナノライン１２０ａとＮ型ナノライン１２０ｂとより備えられ、必ずしもストライプ状に備えられる必要はなく、曲線状など多様な形態に備えられうる。

そして、前記Ｐ型ナノライン１２０ａに沿っては、Ｐ型活性層である駆動ＴＦＴの活性層１２１と、スイッチングＴＦＴの活性層１２２及びＣＭＯＳ ＴＦＴのＰ型ＴＦＴの活性層１２４が配列され、Ｎ型ナノライン１２０ｂに沿っては、ＣＭＯＳ ＴＦＴのＮ型ＴＦＴの活性層１２３が配列されうる。

このようなＰ型及びＮ型の分類は、必ずしもこれに限定されるものではなく、これは、各単位画素１０ａ内の選択駆動回路の設計と非発光領域２０でのドライバーの回路設計とによって多様に変形可能である。すなわち、画素１０ａ内の選択駆動回路に備えられた駆動ＴＦＴの活性層１２１と、スイッチングＴＦＴの活性層１２２のうち何れか一層をＮ型に形成するか、またはこれらをいずれもＮ型に形成することもある。そして、選択駆動回路が２個より多いＴＦＴを使用する場合には、このようなＰ型とＮ型とが１単位画素１０ａ内に混在されることもある。このときにも、各ＴＦＴの活性層は、図４に示されたようなＰ型ナノライン１２０ａ及びＮ型ナノライン１２０ｂに沿って配設される。

このとき、前記Ｐ型ナノライン１２０ａとＮ型ナノライン１２０ｂとは、互いに重畳されないように配列されており、望ましくは、Ｐ型ナノライン１２０ａとＮ型ナノライン１２０ｂとが交互的に配列されている。したがって、このようなナノライン１２０に沿って配設されるＴＦＴの活性層１２１，１２２，１２３，１２４は、Ｐ型及びＮ型が一ライン上に配設されていない。すなわち、図４に示されたように、Ｐ型である駆動ＴＦＴの活性層１２１、スイッチングＴＦＴの活性層１２２、及びＣＭＯＳ ＴＦＴのＰ型ＴＦＴの活性層１２４は、いずれも同じＰ型ナノライン１２０ａ上に配設されているが、これらＰ型である活性層１２１，１２２，１２４と、Ｎ型であるＣＭＯＳ ＴＦＴのＮ型ＴＦＴの活性層１２３は、それぞれ互いに離隔されているＰ型ナノライン１２０ａとＮ型ナノライン１２０ｂとに配設されている。

このように、本発明によれば、発光領域１０及び非発光領域２０のＴＦＴのうち同じ種類のＴＦＴ同士は、その少なくともチャンネル領域の長手方向が互いに平行に配置される。すなわち、図４に示されたように、Ｐ型ＴＦＴの活性層である駆動ＴＦＴの活性層１２１と、スイッチングＴＦＴの活性層１２２と、ＣＭＯＳ ＴＦＴのＰ型ＴＦＴの活性層１２４とは、いずれも互いに平行に配設されており、Ｎ型ＴＦＴの活性層であるＣＭＯＳ ＴＦＴのＮ型ＴＦＴの活性層１２３もいずれも互いに平行に配設されている。図面では、発光領域１０にＰ型ＴＦＴのみが備えられているが、たとえＮ型ＴＦＴが備えられていても、非発光領域のＮ型ＴＦＴとその活性層とが平行に配置される。一方、図４に示されたような実施例の場合には、Ｐ型及びＮ型同士も互いに平行である。

前記のようなナノライン１２０は、図５に示されたように、基板１００上にＰ型ナノライン１２０ａ及びＮ型ナノライン１２０ｂに沿ってＰ型及びＮ型ナノ粒子より備えられたＰ型ナノ膜１２５とＮ型ナノ膜１２６とを形成し、これを、図４のように、発光領域１０及び非発光領域２０の設計パターンによってパターニングして活性層１２１，１２２，１２３，１２４を形成できる。このようなＰ型及びＮ型ナノ膜１２５，１２６は、図５に示されたように、ストライプ状に形成されうる。

このように、図５に示されたようなナノ膜１２５，１２６は、多様な方法によって形成されうるが、その一例として、レーザ誘導化熱転写法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ、以下“ＬＩＴＩ法”という）によって形成されうる。

図６Ａないし図６Ｃは、ＬＩＴＩ法によって図５のようなナノ膜のパターンを形成する方法を示す図面であり、図７は、このときのドナーシートの断面を示す図面である。図９ないし図１２は、このようなドナーシートを製造する方法の一例を示す図面であり、図１３は、このように形成されたドナーシートの平面を示す図面である。

まず、本発明において、ＬＩＴＩ法によるナノ膜の形成方法は、図７に示されたようなドナーシート３００を利用する。

このドナーシート３００は、フィルム３１０にナノ粒子３３０をその長手方向に平行に配列させて転写層３２０を形成する。

前記フィルム３１０は、基材となるベースフィルム３１２と、光熱転換（Ｌｉｇｈｔ Ｔｏ Ｈｅａｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＬＴＨＣ）層３１４とを含む。前記ベースフィルム３１２は、ポリオレフィン系樹脂が使用されうる。そして、前記光熱転換層３１４は、アクリルに炭素を攪拌して前記ベースフィルム３１２にコーティングできるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、レーザ光を熱に転換させて転写層３２０に熱を加えて、転写層３２０を転写させうるものであれば、いかなるものであってもよい。

このようなドナーシート３００は、図８ないし図１２に示されたような方法で製造されうる。

まず、高分子系物質より第１ファイバ及び第２ファイバを形成する。第１ファイバ３４０は、図１０及び図１１に示されたように、織布を形成する時に横糸または縦糸のうち何れか一つとなるものであって、高分子系物質のみよりなり、ナノ粒子３３０を含んでいない。そして、第２ファイバ３５０は、前記第１ファイバ３４０にほぼ直交する縦糸または横糸となるものであって、図９に示されたように、その内部に複数個のナノ粒子３３０が互いにほぼ平行に配列されている。

このような第１ファイバ３４０及び第２ファイバ３５０は、図８に示されたようなエレクトロスピニング法を使用して製造されうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、多様な方法によって製造されうる。以下では、エレクトロスピニング法を利用した第１ファイバ３４０及び第２ファイバ３５０の製造方法をさらに詳細に説明する。

図８に示されたようなエレクトロスピニング装置４００は、ノズル４１１を有する注入器４１０と、この注入器４１０に高周波電源を印加するパワーサプライ４３０と、ノズル４１１から注入される高分子溶液でナノサイズのファイバを形成するコレクタ４２０と、を備える。

注入器４１０に所定の高分子溶液４１２を注入し、この高分子溶液４１２に高周波電源を印加した状態で回転するコレクタ４２０に高分子溶液４１２を噴射する。それにより、このコレクタ４２０には、ファイバが延伸されつつ巻かれる。

前記高分子溶液４１２は、第１ファイバ３４０を形成する時には、ナノ粒子が混合されていない高分子溶液を使用し、第２ファイバ３５０を形成する時には、ナノ粒子が混合されている高分子溶液を使用する。

ナノ粒子は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩＢ−ＶＩＡ族化合物のうち何れか一つ、ＧａＡｓを含むＩＩＩＡ−ＶＡ族化合物のうち何れか一つ、Ｓｉを含むＩＶＡ族元素またはその化合物のうち何れか一つ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇを含む金属またはその化合物のうち何れか一つよりなるコアと、前記化合物のうち何れか一つで前記コアがコーティングされる合成物とでありうる。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、多様な材質のナノ粒子が使用されうる。

このようなナノ粒子は、あらかじめ物理的、化学的方法によって製造されうるが、ナノ粒子の製造方法の例は、次の通りである。

化学的方法で製造されたナノ粒子は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩＢ−ＶＩＡ族化合物のうち何れか一つ、ＧａＡｓを含むＩＩＩＡ−ＶＡ族化合物のうち何れか一つ、Ｓｉを含むＩＶＡ族元素またはその化合物のうち何れか一つ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇを含む金属またはその化合物のうち何れか一つよりなるコアと、前記化合物のうち何れか一つで前記コアがコーティングされる合成物とでありうる。

一例として、（ＣｄＳｅ）ＺｎＳナノ粒子を形成するための第１段階は、ＣｄＳｅナノ結晶を準備することである。このナノ粒子のサイズは、約２３〜５５Åの範囲を有し、サイズの分布差は、約５〜１０％ほどであると知られている。このＣｄＳｅナノ粒子は、高温のコロイド成長処理過程とサイズを選択するための沈殿過程とを通じて形成される。ここで、高温のコロイド成長処理過程とは、高温の溶媒に有機金属前駆体を速く走査して瞬間的に均質な核を生成させることを称す。Ｃｄソースとして使われる適当な有機金属前駆体は、ＣｄＭｅ２のようなアルカリカドミウム合成物を含む。Ｓｅソースとして使われる適当な有機金属合成物は、ビス（トリメチルシリル）セレン（（ＴＭＳ）２Ｓｅ）、（トリーＮ−オクシルホスフィン）セレン化物（ＴＯＰＳｅ）及び（トリ−Ｎ−ブチルホスフィン）セレン化物（ＴＢＰＳｅ）のようなトリアルキルポスフィンセレン化物がある。次いで、ＣｄＳｅ粒子を溶媒（例えば、ＴＯＰ）内にＺｎ及びＳ前駆体を含む溶液として適正温度で塗布する。Ｚｎ及びＳ前駆体としては、ダイチルジンク及びヘキサメチルジシラチンを使用する。

物理的の方法では、真空合成、ガス相合成、凝縮相合成、イオン化されたクラスタービームによる高速蒸着、結合、高速製粉、合金処理、蒸着法及びゾルゲル方法などの多様な方法によって形成されうる。

しかし、必ずしも前記のような方法に限定されるものではない。

前記ナノ粒子は、ナノワイヤ、ナノリボン、ナノ棒、単層壁または多層壁のナノチューブ状を有しうる。

このようなナノ粒子の製造方法の例として、次のような方法がさらにありうる。

（ａ）Ｐ型Ｓｉナノワイヤ
２０〜４０ｎｍの厚さを有するＰ型Ｓｉナノワイヤの場合、商業的に利用可能な単分散金コロイド粒子（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｂｉｏｃｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ.Ｌｔｄ製）を触媒としてＳｉＨ_４及びＢ_２Ｈ_６の熱蒸着によって合成される。このとき、温度は、４２０〜４８０℃を利用し、反応器は、８インチのチューブファーネスでコンピュータで制御される成長が可能に調節する。全体圧力が３０ｔｏｒｒである時、シラン分圧は約２ｔｏｒｒ、反応時間は４０分がかかる。ＳｉＨ_４とＢ_２Ｈ_６の比率は、ドーピングレベルを勘案して６４００：１に調節する。このとき、ナノワイヤのドーピング濃度は、約４×１０Ｅ＋１７ｃｍ^−３と推定される。ドーピングレベルが高ければ高いほど、高温アニーリングプロセスなしにもコンタクト抵抗が低くなるという長所がある。

（ｂ）Ｎ型Ｓｉナノワイヤ
Ｎ型のＳｉナノワイヤは、レーザ触媒成長（Ｌａｓｅｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｇｒｏｗｔｈ：ＬＣＧ）方法で合成される。簡単には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（５３２ｎｍ；８ｎｓパルス幅、３００ｍＪ／ｐｕｌｓｅ、１０Ｈｚ）のレーザビームを利用して金ターゲットを剥離する方法を採択する。このとき、生成される金ナノクラスター触媒粒子は、反応容器でＳｉＨ_４ガスと共に反応して、Ｓｉナノワイヤに成長する。ドーピングする場合には、Ｎ型の場合、Ａｕ−Ｐターゲット（９９.５：０.５ｗｔ％、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）と補助赤色蛍光（９９％ Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）とを反応容器のガス入口に置いて生成する。

（ｃ）Ｎ型ＧａＮナノワイヤ
アンモニアガス（９９.９９％、Ｍａｔｈｅｓｏｎ）、ガリウム金属（９９.９９９９％、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）、マグネシウム窒化物（Ｍｇ_３Ｎ_２、９９.６％、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）をそれぞれＮ、Ｇａ、Ｍｇのソースとして利用して金属−触媒ＣＶＤで形成する。この時に使用する基板は、ｃ−プレインサファイアが望ましい。Ｍｇ_３Ｎ_２は、熱的に分解してＭｇＮ_２（ｓ）＝３Ｍｇ（ｇ）＋Ｎ_２（ｇ）のようになり、Ｍｇドーパントを生成し、Ｇａソースの上流に置かれる。９５０℃の温度条件でＧａＮナノワイヤが形成され、ニッケルが触媒として使われる。ほとんどの長さは、１０〜４０ｕｍの分布を有する。

（ｄ）Ｎ型ＣｄＳナノリボン
ＣｄＳナノリボンは、真空カポー伝達方法で合成される。特に、少量のＣｄＳ粉末（１００ｍｇ以下）を真空管の一側端に置いて密封する。ＣｄＳ粉末の温度が９００℃に維持されるように真空管を加熱する間に、他側端は５０℃より低く維持する。２時間以内にほとんどのＣｄＳが冷たい側に移動し、真空管の器壁にくっ付く。このような方法で得られた物質は、３０〜１５０ｎｍ間の厚さを有するナノリボンが主種であり、このときの幅は０.５〜５μｍ、長さは１０〜２００μｍほどである。

（ｅ）Ｇｅナノワイヤ
２.５ｃｍの直径のファーネス反応器でＨ_２（全気圧＝１ａｔｍ）を１００ｓｃｃｍの流速で流すと同時に、ＧｅＨ_４（１０％ ｉｎ Ｈｅ）の流速を１０ｓｃｃｍで維持しつつ２７５℃の条件で１５分間ＣＶＤを行って得る。反応基板は、金（Ａｕ）ナノ結晶（平均２０ｎｍの直径）をＳｉＯ_２基板の表面に均一に分散した基板を使用する。

（ｆ）ＩｎＰナノワイヤ
ＩｎＰナノワイヤは、ＬＣＧ方法で形成される。ＬＣＧターゲットは、約９４％のＩｎＰ、触媒としての５％のＡｕ、ドーピング元素としての１％のＴｅまたはＺｎより構成されている。成長する間にファーネス温度は、８００℃（中間）に維持し、ターゲットは、ファーネスの中間よりは上流端部に位置させる。レーザ条件は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）のパルスを１０分間照射し、このとき、ナノワイヤは、ファーネスの冷たい端側の下流端部に捕集される。

（ｇ）ＺｎＯナノ棒
ＺｎＯナノ棒は、約２９.５ｇ（０.１３ｍｏｌ）のＺｎアセト酸二水和物（ＺｎＯＣＯＣＨ_３−２Ｈ_２Ｏ）を６０℃で１２５ｍＬのメタノールに溶かした後、６５ｍＬのメタノールに１４.８ｇ（０.２３ｍｏｌ）のポタシウムヒドロキシド（ＫＯＨ）を溶かした溶液を付加して作る。反応混合物は、６０℃で数日間攪拌する。数日内にナノ棒が沈殿されれば、沈殿物をメタノールで洗浄し、５５００ｒｐｍで３０分間遠心分離する。得られたナノ粒子をエチレングリコール／水２：１の溶媒で希釈させて溶液を作る。３日ほど熟成させる場合、直径１５〜３０ｎｍ、長さ２００〜３００ｎｍほどのナノ棒が得られる。これとは違って、ＣＶＤ方法を利用すれば、ナノワイヤを得ることもある。

このようなナノ粒子を含む高分子溶液で第２ファイバ３５０を形成すれば、この第２ファイバ３５０に含まれているナノ粒子は、図９に示されたように、第２ファイバ３５０の延伸方向に整列される。したがって、互いに平行に配列されたナノ粒子３３０が得られる。

次いで、このようにナノ粒子が含まれていない第１ファイバ３４０と、ナノ粒子が含まれている第２ファイバ３５０を、図１０または図１１のように、交差するように織布３６０を形成する。この織布３６０には、第２ファイバ３５０にのみナノ粒子が含まれているため、結局、第２ファイバ３５０が配列されている方向に平行にナノ粒子が配列されている。

したがって、このような織布３６０を、図１２に示されたように、前記光熱転換層３１４が形成されているフィルム３１０にラミネーティングさせれば、図１３に示されたように、ナノ粒子３３０が互いにほぼ平行に配列されているドナーシート３００が得られる。ラミネーティング時には、織布３６０をフィルム３１０の光熱転換層３１４に密着させた状態で進む。

このようなドナーシート３００の形成方法は、前記織布３６０をロール状に製造した後、これを利用して連続して多くのドナーシート３００を形成できるので、生産性をさらに増大させうる。

このように得られたドナーシート３００を、図６Ａに示されたように、バッファ層１１０が形成された基板１００に載置させ、図６Ｂに示されたように、互いにラミネーティングして仮接合する。その状態で、パターンを形成する所定部位にレーザビームを照射し、ドナーシート３００と基板１００とを分離させれば、図６Ｃに示されたように、基板１００上に所定パターンが形成される。このようにレーザビームによってパターンを形成することによって、図５に示されたように、Ｐ型ナノ膜１２５及びＮ型ナノ膜１２６のうち何れか一つを形成できる。そして、他の形態のナノワイヤが整列されたドナーシートを利用して１ラインほどシフトした状態でレーザパターニングをすれば、他のナノ膜を形成できる。

このように、図５のように、ナノライン１２０に沿ってナノ膜１２５，１２６を形成した後には、これをパターニングして、図４に示されたように、発光領域１０及び非発光領域２０のＴＦＴの半導体活性層１２１，１２２，１２３，１２４を形成する。その後には、後続工程を進めて、図３に示されたような構造の有機電界発光表示装置を形成する。

一方、このようなナノＴＦＴを有する構造は、必ずしも図３のような積層構造を有する必要はなく、まず基板１００のバッファ層１１０上にゲート電極１４１，１４２，１４３，１４４を形成した後、これを覆うようにゲート絶縁膜１５０を形成した後、その上に図５のようなナノ膜１２５，１２６を形成することもある。

以上、レーザ転写法を一例として説明したが、本発明は、必ずしもこれに限定されず、前記ドナーシートの転写層がレーザではない外部圧力によって転写されるようにすることもある。この場合、一般的な転写法がそのまま適用可能である。

一方、本発明は、図５に示されたように、ナノライン１２０に沿うナノ膜１２５，１２６を形成した後、それをパターニングして、図４のような活性層を形成することもあるが、必ずしもこれに限定されず、図５のようなナノ膜１２５，１２６の形成なしに前記ドナーシートを利用して、直接図４のような活性層を形成することもある。すなわち、前述した方法によって、図１３のように、Ｐ型またはＮ型ドナーシート３００を形成した後には、これを基板１００に仮接合させ、図４でナノライン１２０上の活性層が形成される位置でのみそれぞれ転写させることにより、直接パターニング形成が可能になる。

本発明は、また、図４及び図５に示されたように、Ｐ型ナノライン１２０ａと、Ｎ型ナノライン１２０ｂとを互いに平行に交互的に配置する以外に、図１４に示されたように、Ｐ型ナノライン１２０ａと、Ｎ型ナノライン１２０ｂとが交差するように配置することもある。この時にはもちろん、駆動ＴＦＴの活性層１２１がＰ型となり、スイッチングＴＦＴの活性層１２２がＮ型となるが、必ずしもこれに限定されず、これは、画素の選択駆動回路の設計によって多様に変形可能である。

このような本発明によっても、前述したように、発光領域１０及び非発光領域２０のＴＦＴのうち同じ種類のＴＦＴ同士は、その少なくともチャンネル領域の長手方向が互いに平行に配置される。すなわち、図４に示されたように、Ｐ型ＴＦＴの活性層である駆動ＴＦＴの活性層１２１と、ＣＭＯＳ ＴＦＴのＰ型ＴＦＴの活性層１２４は、いずれも互いに平行に配設されており、Ｎ型ＴＦＴの活性層であるスイッチングＴＦＴの活性層１２２と、ＣＭＯＳ ＴＦＴのＮ型ＴＦＴの活性層１２３もいずれも互いに平行に配設されている。そして、Ｐ型とＮ型とは、交差するように配設されている。

このようにＰ型ナノ粒子ライン１２０ａと、Ｎ型ナノ粒子ライン１２０ｂとが交差するように配置される場合にも、前述した方法がいずれも使用されうる。

すなわち、図６Ａないし図６ＣのようなＬＩＴＩ法をはじめとする転写法の場合、当該活性層の部分でのみナノ膜を形成することによって活性層の形成が可能になる。

以上、本発明を最も望ましい実施例を基準として説明したが、前記実施例は、本発明の理解を助けるためのものに過ぎず、本発明の内容がそれに限定されるものではない。本発明の構成についての一部構成要素の付加、削減、変更、修正があっても、特許請求の範囲によって定義される本発明の技術的思想に属しているかぎり、本発明の範囲に該当する。

本発明は、必ずしも有機電界発光表示装置に限定されるものではなく、液晶表示装置、無機電界発光表示装置、ＬＥＤなどＴＦＴを有する多様な形態の平板表示装置にいずれも適用できる。

本発明による平板表示装置の平面構造を概略的に示す平面図である。 図１の発光領域及び非発光領域の回路構造を示す回路図である。 図２の回路図による発光領域及び非発光領域の断面構造を示す断面図である。 本発明による平板表示装置の活性層を概略的に示す平面図である。 本発明による活性層を形成するためのナノ膜が形成された状態を示す平面図である。 図５によるナノ膜を形成するための方法であって、ＬＩＴＩ法の一例を示す断面図である。 図５によるナノ膜を形成するための方法であって、ＬＩＴＩ法の一例を示す断面図である。 図５によるナノ膜を形成するための方法であって、ＬＩＴＩ法の一例を示す断面図である。 図６Ａないし図６Ｃの方法に使われるドナーシートの断面図である。 図７のドナーシートを製造する方法を順次に示す図面である。 図７のドナーシートを製造する方法を順次に示す図面である。 図７のドナーシートを製造する方法を順次に示す図面である。 図７のドナーシートを製造する方法を順次に示す図面である。 図７のドナーシートを製造する方法を順次に示す図面である。 図８ないし図１２の方法によって製造されたドナーシートの平面図である。 本発明の他の実施例による平板表示装置の活性層を概略的に示す平面図である。

符号の説明

３００ ドナーシート
３１０ フィルム
３１２ ベースフィルム
３１４ 光熱転換（ＬＴＨＣ）層
３２０ 転写層
３３０ ナノ粒子

Claims (17)

1. 高分子系の第１ファイバと、
   複数個のナノワイヤ、ナノ棒、またはナノリボンからなるナノ粒子をほぼ平行に含む高分子系第２ファイバと、
   複数個の前記第１ファイバと複数個の前記第２ファイバとが交差するように形成された、転写層としての織布と、
   を含むことを特徴とするドナーシート。
2. 前記ナノ粒子は、Ｐ型またはＮ型半導体であることを特徴とする請求項１に記載のドナーシート。
3. フィルムを準備する段階と、
   高分子系の第１ファイバを形成する段階と、
   複数個のナノワイヤ、ナノ棒、またはナノリボンからなるナノ粒子をほぼ平行に含む高分子系第２ファイバを形成する段階と、
   複数個の前記第１ファイバと複数個の前記第２ファイバとが交差するように織布を形成する段階と、
   前記織布とフィルムとをラミネーティングする段階と、を含むことを特徴とするドナーシートの製造方法。
4. 前記ナノ粒子は、Ｐ型またはＮ型半導体であることを特徴とする請求項３に記載のドナーシートの製造方法。
5. 半導体の活性層を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
   複数個のナノラインを区画する段階と、
   複数個のナノワイヤ、ナノ棒、またはナノリボンからなるナノ粒子がほぼ平行に配列された織布を転写層として有するドナーシートを準備する段階と、
   前記ドナーシートのナノ粒子が前記ナノラインと平行となるように、前記ドナーシートをアクセプターである基板に整列した後、前記ドナーシートの転写層を前記ナノラインに沿って転写して前記活性層を形成する段階と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
6. 前記活性層を形成する段階は、
   前記ドナーシートの転写層を前記ナノラインに沿って転写してライン上のナノ膜を形成する段階と、
   前記ナノ膜をパターニングして活性層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
7. 前記ナノラインは、Ｐ型ナノラインとＮ型ナノラインとが互いに平行に交互的に配列され、
   前記ナノ膜は、Ｐ型ナノ膜及びＮ型ナノ膜より備えられ、それぞれ前記Ｐ型ナノライン及びＮ型ナノラインに沿って形成されることを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
8. 前記ナノ粒子の長手方向が前記ナノ膜の長手方向に平行であることを特徴とする請求項６または７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
9. 前記ナノラインのうち少なくとも一つは、ストライプ状であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
10. 前記織布を転写層として有するドナーシートを準備する段階は、
    フィルムを準備する段階と、
    高分子系の第１ファイバを形成する段階と、
    複数個の前記ナノ粒子をほぼ平行に含む高分子系の第２ファイバを形成する段階と、
    複数個の前記第１ファイバと複数個の前記第２ファイバとが交差するように織布を形成する段階と、
    前記織布及びフィルムをラミネーティングする段階と、を含むことを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
11. 複数個の画素を備えた発光領域と、前記各画素ごとに備えられた半導体の活性層を有する薄膜トランジスタを備えた選択駆動回路とを含む平板表示装置の製造方法において、
    複数個のナノラインを区画する段階と、
    複数個のナノワイヤ、ナノ棒、またはナノリボンからなるナノ粒子がほぼ平行に配列された織布を転写層として有するドナーシートを準備する段階と、
    前記ドナーシートの前記ナノ粒子が前記ナノラインと平行となるように前記ドナーシートをアクセプターである基板に整列した後、前記ドナーシートの転写層を前記ナノラインに沿って転写して前記活性層を形成する段階と、を含むことを特徴とする平板表示装置の製造方法。
12. 前記活性層を形成する段階は、
    前記ドナーシートの転写層を前記ナノラインに沿って転写してライン上のナノ膜を形成する段階と、
    前記ナノ膜をパターニングして活性層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の平板表示装置の製造方法。
13. 前記ナノラインは、Ｐ型ナノラインとＮ型ナノラインとが互いに平行に交互的に配列され、
    前記ナノ膜は、Ｐ型ナノ膜及びＮ型ナノ膜より備えられ、それぞれ前記Ｐ型ナノライン及びＮ型ナノラインに沿って形成されることを特徴とする請求項１２に記載の平板表示装置の製造方法。
14. 前記ナノ粒子の長手方向が前記ナノ膜の長手方向に平行であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の平板表示装置の製造方法。
15. 前記ナノラインのうち少なくとも一つは、ストライプ状であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の平板表示装置の製造方法。
16. 前記織布を転写層として有するドナーシートを準備する段階は、
    フィルムを準備する段階と、
    高分子系の第１ファイバを形成する段階と、
    複数個の前記ナノ粒子をほぼ平行に含む高分子系の第２ファイバを形成する段階と、
    複数個の前記第１ファイバと複数個の前記第２ファイバとが交差するように織布を形成する段階と、
    前記織布及びフィルムをラミネーティングする段階と、を含むことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の平板表示装置の製造方法。
17. 前記各画素に、いずれか一つの電極が前記選択駆動回路に電気的に連結された有機電界発光素子を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の平板表示装置の製造方法。

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