JP4994727B2 - 有機トランジスタアクティブ基板とその製造方法および該有機トランジスタアクティブ基板を用いた電気泳動ディスプレイ - Google Patents
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Description
また、表示パネルの他の構成として、図7に示すように、アクティブ基板上に隔壁層を介して支持基板を接合してなる空間(同図中13)に電気泳動分散液13を設けたものでもよい。
a)無機系絶縁膜の真空成膜
a1)シランガスを用いたプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法
簡便プロセスでない、プラズマダメージがある
a2)スパッタリング法
簡便プロセスでない、プラズマダメージがある
a3)SOG(Spin On Glass;スピン オン ガラス)による成膜
200℃以上の熱処理が必要
b)有機絶縁膜
b1)各種絶縁性高分子のキャスト成膜
上記例よりb)の有機絶縁膜を用いることが望ましいと考えられる。
まず、a)の無機系絶縁膜の形成方法とその問題点について検討する。
上記a1)の真空チャンバーに試料を配置させチャンバーを減圧にするCVD(Chemical Vapor Deposition: 化学気相成長法)は、原料となるシランガスと酸化反応を促進させる反応ガスをチャンバー内に導入し、原料ガスの基板表面での吸着・熱分解反応から目的とする酸化シリコン膜を得るようにしたものである。この時、RF(Radio Frequency)放電により反応をアシストするプラズマCVDは低温成膜に有利であり、一般に300℃ほどの基板温度で実行される。
(1)真空装置を用いることによる非簡便性
(2)プラス電荷、マイナス電荷が存在する雰囲気に試料が暴露され、その電気的な損傷(一般にプラズマダメージと呼ばれる)を受ける。特にトランジスタ上に層間絶縁膜を形成する場合、トランジスタの閾値電圧のドリフトや、ゲート絶縁膜の絶縁抵抗抵抗値の低下、などの不具合を発生させる、
などがあげられる。
テトラエトキシシランを主成分とする溶液をスピンコート法などの手法により塗膜して、その後の熱処理により酸化シリコン膜を得るいわゆるSOG法の場合、スピンコーティング装置など真空を用いない簡素な装置で成膜できる。しかし、テトラエトキシシランの加水分解・重縮合・脱水反応を経て形成される本成膜法では200℃以上の熱処理(赤外線分光分析から残留水酸基の離脱には400℃の処理)が必要で、プラスチック基板など熱処理温度に制約を与える基板では採用することはできない。
a)スクリーン印刷の原理
ステンレスメッシュに所望する開口部を持つ乳剤を配置し(スクリーン版)、スキージにより印刷インクを版開口部から被印刷体にインクを転写する。転写インクのレベリングにより均一な印刷物が形成される(図5参照)。
印刷パターンAでの説明
インクを遮蔽する乳剤はその逆パターンで配置される。乳剤開口部にもステンレスメッシュが存在し、これがインク通過を阻害するため、スキージ直後の被印刷体へのインクは島状に転写される。島状インクは時間の経過とともにレベリングし、平坦な連続膜へと形態変化することでパターンが得られる。このレベリングはパターンの寸法再現性において悪い効果を与える。元の乳剤開孔寸法に対しレベリング作用により大きな印刷パターンになる。
同様な原理で、スルーホール寸法は小さくなる。
さらに、図2に示すように、有機半導体(図1の活性層5)層上に、層間絶縁膜6が直接積層されるため、層間膜インク(以下、単にペーストと記す)に含まれる有機溶剤が有機半導体層を溶解または膨潤させ、結果として半導体特性を劣化させることがある。このような問題を解決し、簡便な工程で素子の作製を実現させることが要望される。
1.基板
2.ゲート電極(第1の電極)形成
クロム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
3.ゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)形成
SiO2真空成膜(スパッタリング成膜)
4.活性層形成
水素化アモルファスSiのプラズマCVD(化学気相堆積)法による成膜とフォトリソグラフィー・エッチング
5.ソース・ドレイン電極(第2の対電極)形成
アルミニウム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
6.層間絶縁膜(第2の絶縁膜)形成
SiO2真空成膜(スパッタリング成膜)
7.コンタクトホール開孔
フォトリソグラフィー・エッチング
8.個別電極(第3の電極)形成
アルミニウム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
1.基板
2.ゲート電極(第1の電極)形成
クロム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
3.ゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)形成
SiO2真空成膜(スパッタリング成膜)
4.ソース・ドレイン電極(第2の対電極)形成
アルミニウム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
5.活性層形成
ペンタセンの真空蒸着法による成膜とフォトリソグラフィー・エッチング
6.層間絶縁膜(第2の絶縁膜)形成
SiO2真空成膜(スパッタリング成膜)
7.コンタクトホール開孔
フォトリソグラフィー・エッチング
8.個別電極(第3の電極)形成
アルミニウム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
2.ゲート電極(第1の電極)形成
クロム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
→ナノ銀インク−IJ(インクジェット)法による形成
(真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチングを使わない)
3.ゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)形成
SiO2真空成膜(スパッタリング成膜)
→ポリイミドのスピンコート法による形成
(真空成膜を使わない)
4.ソース・ドレイン電極(第2の対電極)形成
アルミニウム真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチング
→光照射によるポリイミドの部分的表面改質+ナノ銀インク−IJ法による形成(真空成膜、フォトリソグラフィー(による加工用レジストパターンの形成)・エッチングを使わない)
5.活性層形成
ペンタセンの真空蒸着法による成膜とフォトリソグラフィー・エッチング
→高分子有機半導体材料のIJ法による形成
(真空成膜、フォトリソグラフィー・エッチングを使わない)
により形成でき、飛躍的な低コスト化が実現できる。
第1の電極層(ゲート電極)は100μm以下のパターンが印刷できる方法が選択され、これにはインクジェット、凹版、凸版印刷があげられる。この電極層形成に要求される第2の特徴として電極膜の薄膜化がある。
インク材料に影響しないIJ法は有機半導体材料の印刷においても好適である。また製造装置の共有化の面でも好ましい。
本発明は、ポリビニルブチラール樹脂などの樹脂を少なくとも、エーテル結合を持つアルコール溶媒で溶解したペーストを用い、スクリーン印刷法によって第2の絶縁膜を形成することを特徴とする。第3の電極(個別電極,画素電極)もスクリーン印刷法によって形成する。
<実施例1>
(1)有機トランジスタの形成
ガラス基板に市販のナノ銀インクを用い、リコープリンティングシステムズ社製のインクジェット装置を用い、所望するパターンに印刷後、200℃で熱処理し、第1の電極を形成した。
積水化学社製ポリビニルブチラール樹脂をテルピネオール、ブトキシエタノールに溶解し、印刷適正粘度(6万〜20万mPas)に調整すべく、絶縁性フィラーを添加し、三本ロールミルにて混練してスクリーン印刷用ペーストを調整した。
大研化学社製銀ペーストを、同様な版条件でスクリーン印刷し、120℃で乾燥することで、第3の電極(個別電極,画素電極)を形成した。
本発明に係る電気泳動ディスプレイは、図4に示すように、透明電極(ITO ;Indium Tin Oxide)10を共通電極として配置した支持基板11と、実施例1記載の製法で作成した有機トランジスタアクティブ基板の第3の電極(個別電極,画素電極)間に、白黒表示する電気泳動マイクロカプセルを挟み画素を形成した。走査線に−20V、(画素)信号線に±20Vを印加し、画素の白黒変化を確認することができた。電気泳動マイクロカプセルは、白黒表示可能な媒体で、白色粒子、黒色粒子、絶縁性溶媒をカプセル内に含有したものである。
酸化チタン:20重量部、酸ポリマー:1重量部、シリコーンポリマーグラフトカーボンブラックMX3-GRX-001(日本触媒製):2重量部、シリコーンオイルKF96L-1cs(信越化学製):77重量部(合計:100重量部)
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散して白黒粒子分散液を作製。
分散液をゼラチン−アラビアゴム コンプレックスコアセルベーション法によりマイクロカプセル化した。平均カプセル径は約60μmであった。
このマイクロカプセルをウレタン樹脂溶媒に分散させ、ワイヤーブレード法にて透明電極膜付きフィルム基板上に展開し、均一なマイクロカプセルシートを形成した。これを有機TFT基板に接合し、図4に示す電気泳動表示画素を形成した。
東京応化社製厚膜フォトレジストTMMR S2000をガラス基板に膜厚40μmをスピンコート成膜して、隔壁幅20μm、開口部180μmのハニカムパターンを露光・現像により形成した後、ガラス基板からこのレジストパターンを剥離し、隔壁層を得た。
有機トランジスタアクティブ基板上にこの隔壁層を積層し、前記分散液を滴下後、透明電極膜付き支持基板をローラー加圧により接合し、図7に示す電気泳動表示画素を形成した。
2:ゲート電極(第1の電極)
3:ゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)
4:ソース・ドレイン電極(第2の対電極)
5:活性層(有機半導体材料)
6:層間絶縁膜
7:スルーホール
8:個別電極(第3の電極、画素電極)
9:電気泳動のマイクロカプセル
10:透明電極
11:支持基板
12:隔壁
13:電気泳動分散液
302:ゲート電極
304:ドレイン電極
305:ソース電極
308:信号線
309:走査線
310:画素電極(第3の電極、個別電極)
Claims (8)
- 基板上に、第1の電極を形成し、該第1の電極上に第1の絶縁膜を形成し、該第1の絶縁膜状に第2の対電極を形成し、該第2の対電極上に有機半導体材料からなる活性層を形成することにより有機トランジスタを構成させ、該有機トランジスタ上に第2の絶縁膜を堆積し、前記第2の対電極の一方と前記第2の絶縁膜に設けられたスルーホールを介して電気的導通がとられた第3の電極を積層するようにした有機トランジスタアクティブ基板の製造方法であって、
前記第1の電極および前記第2の対電極層が、インクジェット法により形成され、
前記第1の絶縁膜がコーティングにより形成され、
前記活性層がインクジェット法により形成され、
前記第2の絶縁膜がスクリーン印刷法により形成され、
前記第3の電極がスクリーン印刷法により形成されてなることを特徴とする有機トランジスタアクティブ基板の製造方法。 - 前記第1の絶縁膜がポリイミド膜であることを特徴とする請求項1記載の有機トランジスタアクティブ基板の製造方法。
- 前記活性層がトリアリールアミンを含むパイ共役高分子材料を主成分とすることを特徴とする請求項1記載の有機トランジスタアクティブ基板の製造方法。
- 前記第2の絶縁膜がポリビニルブチラール樹脂を1成分とし、少なくともエーテル結合を持つアルコール溶媒で溶解して得たペーストをスクリーン印刷法にて塗工し、形成されることを特徴とする請求項1記載の有機トランジスタアクティブ基板の製造方法。
- 前記第3の電極が銀を主成分とすることを特徴とする請求項1記載の有機トランジスタアクティブ基板の製造方法。
- 基板上に、第1の電極を形成し、該第1の電極上に第1の絶縁膜を形成し、該第1の絶縁膜上に第2の対電極を形成し、該第2の対電極上に有機半導体材料からなる活性層を形成することにより有機トランジスタを構成させ、該有機トランジスタ上に第2の絶縁膜を堆積し、前記第2の対電極の一方と前記第2の絶縁膜に設けられたスルーホールを介して電気的導通がとられた第3の電極を積層するようにした有機トランジスタアクティブ基板の製造方法であって、
前記第2の絶縁膜は、樹脂を少なくともブトキシエタノールを含む溶剤で溶解しインク(ペースト)から生成されたものであることを特徴とする有機トランジスタアクティブ基板の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法により製造された有機トランジスタアクティブ基板上に、電気泳動表示素子を積層してなる電気泳動ディスプレイであって、
前記電気泳動表示素子が、電界により白黒表示可能な媒体をカプセル化し、前記第3の電極上に配置されてなるものであることを特徴とする電気泳動ディスプレイ。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法により製造された有機トランジスタアクティブ基板上に、電気泳動表示素子を積層してなる電気泳動ディスプレイであって、
前記電気泳動表示素子が、前記有機トランジスタアクティブ基板と、透明電極を持つ支持基板と隔壁層を介して形成される空間に、電界により白黒表示可能な媒体を、充填してなるものであることを特徴とする電気泳動ディスプレイ。
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