JP5176414B2 - 有機トランジスタアレイ及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機トランジスタアレイ及び表示装置に関する。

近年、有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタが精力的に研究されている。このとき、有機薄膜トランジスタの利点としては、材料構成の多様性、製造方法、製品形態等でフレキシビリティが高いこと、大面積化が容易であること、単純な層構成とすることができ、製造プロセスが単純化できること、安価な製造装置を用いて製造できることが挙げられる。

有機薄膜トランジスタを製造する際には、印刷法、スピンコート法、浸漬法等を用いることにより、簡便に薄膜や回路を形成することが可能になり、従来のＳｉ半導体材料を用いた薄膜トランジスタより桁違いに安く製造することができる。なお、有機薄膜トランジスタを集積する場合、有機半導体層をパターニングすることが必須になる。有機半導体層をパターニングしないでトランジスタを集積化すると、トランジスタの動作時にオフ電流が上昇し、消費電力が上昇する。また、表示媒体を表示する際にクロストークの原因にもなる。なお、Ｓｉ半導体材料を用いて半導体層をパターニングする場合、フォトリソグラフィー及びエッチングが用いられる。具体的には、フォトレジストを塗布し、所望のパターンを露光及び現像して、レジストパターンを形成した後、これをエッチングマスクとして、エッチングを行い、レジストを剥離してパターニングする。

一方、有機半導体層をパターニングする際に、Ｓｉ半導体材料を用いる場合と同様に、フォトリソグラフィー及びエッチングを用いることは可能である。しかしながら、有機半導体材料として、高分子材料を用いる場合に、高分子有機半導体層上に、フォトレジストを塗布してパターン等を形成すると、トランジスタ特性が劣化することが十分に考えられる。一般に、フォトレジストとして、感光基にナフトキノンジアジドを有するノボラック系樹脂を有機溶媒（例えば、キシレン、セロソルブ系溶剤等）に溶解させたものが用いられているが、高分子材料は、フォトレジストに含まれる有機溶媒に溶解することが多いためである。また、有機半導体材料として、ペンタセン等の低分子結晶性材料を用いた場合、程度の差はあるものの、トランジスタ特性の劣化が認められることがある。さらに、レジストを剥離する際に用いる剥離液（例えば、エチレングリコールモノブチルエーテル、モノエタノールアミン等）によりダメージを受けることがある。また、レジストを剥離した後に純水でリンスすることによりダメージを受けることもある。

また、ペンタセン等の結晶性材料を用いて、有機半導体層をパターニングする際に、シャドウマスクを用いる方法が知られている。しかしながら、パターン寸法に制限があり、大面積のパターニングには不向きである。また、シャドウマスクには寿命があり、結果として、Ｓｉ半導体材料を用いた薄膜トランジスタより桁違いに安く製造することは、実質的に困難である。

一方、有機半導体層をパターニングする際に、インクジェット印刷法を用いることが有望である。特許文献１には、塗布対象面の所定位置に電荷を付与するとともに前記電荷と反対極性の電荷を塗布材料に付与してクーロン力により前記電荷を付与した材料を前記所定位置に導く方法、塗布対象面の所定位置に凹部を形成して塗布材料を塗布して前記凹部に堆積する方法、または、材料塗布後に溶媒を蒸発させてパターンを形成した後に当該パターンにレーザを照射して成形する方法を適宜組み合わせて有機トランジスタを作製する方法が開示されている。また、特許文献２には、基板の表面にインデント領域を形成し、インデント領域に隣接して選択された場所の表面上へ液体材料を沈着することによってパターン化する方法が開示されている。

インクジェット印刷法は、パターンを直接描画できるため、材料使用率を格段に向上させることができる。有機半導体層をインクジェット印刷法によりパターニングすることによって、製造プロセスの簡略化、歩留まりの向上、低コスト化を実現できる可能性がある。

また、有機半導体材料として、有機溶媒に可溶な高分子材料を用いる場合は、有機溶媒に溶解させて有機半導体インクを調製することができるため、インクジェット印刷法を用いてパターニングすることができる。しかしながら、印刷精度を考慮すると、５０μｍ以下でパターニングすることが難しく、フォトリソグラフィー以上の高精細化が困難となる。解決策の一つとして、インクを小滴化することが挙げられるが、技術的に難しく、さらに安定性の問題があり、吐出詰まり、吐出曲がり等が起こりやすくなる。

さらに、パターニングする面積が大きい場合には、着弾精度等により、全てのトランジスタを良好にパターニングすることは非常に困難である。特に、有機半導体インクの物性（例えば、粘度、表面張力、乾燥性）は、使用する高分子材料の物性（例えば、純度、分子量、分子量分布）や有機溶媒の種類によって変化するため、適切な物性に調整することが難しい。このため、全てのノズルから良好に吐出することができるとは限らず、あるノズルだけ吐出曲がりが生じたり、吐出量が変化したりすることがある。また、ヘッド特性に関しても同様であり、全てのノズルが同じヘッド特性であるとは限らない。このとき、あるノズルに多少なりとも吐出曲がりが生じると、低解像度ではパターニングできても、高解像度になると、パターニングできなくなることがある。その結果、有機半導体層を島状にパターニングしようとしても、高精細なパターン（図９（ａ）参照）が形成されずに、不完全なパターン（図９（ｂ）参照）が形成される。なお、図９に示す有機トランジスタアレイは、基板（不図示）上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜４、ソース電極５・ドレイン電極６及び有機半導体層７が順次積層されている。
特開２００４−２９７０１１号公報 特開２００４−１４１８５６号公報

本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、オフ電流を低下させることが可能な有機トランジスタアレイ及び該有機トランジスタアレイを有する表示装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、有機トランジスタを複数有する有機トランジスタアレイであって、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層、層間絶縁膜及び該複数の有機トランジスタの分離に用いられる分離用電極が形成されており、該層間絶縁膜を介して、該有機半導体層と、該分離用電極が積層されている第一の領域と、該層間絶縁膜を介して、該ドレイン電極と、該分離用電極が積層されている第二の領域を有し、該分離用電極に電源が接続されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記第一の領域と、前記第二の領域が連続的に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記電源は、前記分離用電極に、前記有機半導体層を電気的に遮断することが可能な電圧を印加することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記分離用電極は、金属粒子が分散されているインクを用いて形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記分離用電極は、導電性高分子を含有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記有機半導体層は、島状又はストライプ状に形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記有機半導体層は、有機溶媒に可溶な有機半導体材料を含有することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記有機半導体材料は、トリアリールアミン骨格を有する高分子材料であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、表示装置において、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイを有することを特徴とする。

本発明によれば、オフ電流を低下させることが可能な有機トランジスタアレイ及び該有機トランジスタアレイを有する表示装置を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。

本発明の有機トランジスタは、基板、ゲート電極、絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層及び分離用電極を有し、絶縁膜を介して、有機半導体層と、分離用電極が積層されている領域Ａを有し、分離用電極にバイアス電源が接続されている。これにより、有機半導体層の不完全なパターニングによるリーク電流の発生が低減され、オフ電流を低下させることができる。さらに、本発明の有機トランジスタアレイを用いて表示媒体を表示させる際に、画素間のクロストークを抑制することができる。このとき、絶縁膜としては、ゲート絶縁膜又は層間絶縁膜を用いることができる。また、バイアス電源は、分離用電極に、有機半導体層を空乏層化させる電圧を積極的に印加することによって、有機半導体層を電気的に遮断することができる。

また、本発明の有機トランジスタは、絶縁膜を介して、ドレイン電極と、分離用電極が積層されている領域Ｂを有することが好ましい。これにより、分離用電極は、有機半導体層を電気的に遮断すると共に、ドレイン電極との間に保持容量を形成することができる。その結果、本発明の有機トランジスタを用いて表示媒体を表示させる際に、画素電位を一定時間保持することが容易となる。さらに、実質的に表示を書き換える時のみ信号を与えることとなり、消費電力を低減することができる。

本発明の有機トランジスタアレイは、本発明の有機トランジスタを複数有する。このとき、領域Ａと、領域Ｂが連続的に形成されていることが好ましい。これにより、分離用電極のパターンを単純化することができる。

図１に、本発明の有機トランジスタアレイの第一例を示す。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び断面図である。有機トランジスタアレイ１０は、有機トランジスタ１０ａ、１０ｂ等の複数の有機トランジスタを有する。有機トランジスタ１０ａは、基板１上に、所定の間隔を隔てて、ゲート電極２及び分離用電極３が形成されており、これらの上に、ゲート絶縁膜４が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜４上には、所定の間隔を隔てて、ソース電極５及びドレイン電極６が形成されている。このとき、ソース電極５及びドレイン電極６を隔てる空間は、ゲート電極２上に形成されている。また、ソース電極５、ドレイン電極６及び隣接する有機トランジスタ１０ｂのドレイン電極６を覆うように有機半導体層７が形成されている。このとき、ゲート絶縁膜４を介して、分離用電極３と有機半導体層７が積層されている領域Ａと、ゲート絶縁膜４を介して、分離用電極３とドレイン電極６が積層されている領域Ｂが連続的に形成されている。さらに、分離用電極３は、バイアス電源（不図示）に接続されており、有機半導体層７を電気的に遮断することが可能な電圧が印加される。これにより、有機半導体層７を電気的に遮断すると共に、ドレイン電極６との間に保持容量を形成することができる。なお、有機トランジスタ１０ａ以外の有機トランジスタについても同様のことが言える。

図２に、本発明の有機トランジスタアレイの第二例を示す。有機トランジスタアレイ２０は、ゲート電極、分離用電極及びゲート絶縁膜以外は、有機トランジスタアレイ１０と同様の構成である。具体的には、有機トランジスタ２０ａは、基板１上に、分離用電極３が形成されており、これらの上に、ゲート絶縁膜４ａが形成されている。さらに、ゲート絶縁膜４ａ上に、ゲート電極２が形成されており、これらの上に、ゲート絶縁膜４ｂが形成されている。このとき、ゲート絶縁膜４ａ及び４ｂを介して、分離用電極３と有機半導体層７が積層されている領域Ａと、ゲート絶縁膜４ａ及び４ｂを介して、分離用電極３とドレイン電極６が積層されている領域Ｂが連続的に形成されている。これにより、有機トランジスタアレイ１０で形成されたゲート電極２及び分離用電極３を隔てる基板面方向の間隔を省略することができ、領域Ａ及び領域Ｂを大きくすることができる。その結果、分離用電極３に印加された電圧を有効に利用することができる。

図３に、本発明の有機トランジスタアレイの第三例を示す。有機トランジスタアレイ３０は、ゲート電極、分離用電極及びゲート絶縁膜以外は、有機トランジスタアレイ１０と同様の構成である。具体的には、有機トランジスタ３０ａは、基板１上に、ゲート電極２が形成されており、これらの上に、ゲート絶縁膜４ａが形成されている。さらに、ゲート絶縁膜４ａ上に、分離用電極３が形成されており、これらの上に、ゲート絶縁膜４ｂが形成されている。このとき、ゲート絶縁膜４ｂを介して、分離用電極３と有機半導体層７が積層されている領域Ａと、ゲート絶縁膜４ｂを介して、分離用電極３とドレイン電極６が積層されている領域Ｂが連続的に形成されている。これにより、有機トランジスタアレイ２０と同様に、有機トランジスタアレイ１０で形成されたゲート電極２及び分離用電極３を隔てる基板面方向の間隔を省略することができ、領域Ａ及び領域Ｂを大きくすることができる。その結果、分離用電極３に印加された電圧をさらに有効に利用することができる。

図４に、本発明の有機トランジスタアレイの第四例を示す。有機トランジスタアレイ４０は、分離用電極及び層間絶縁膜以外は、有機トランジスタアレイ１０と同様の構成である。具体的には、有機トランジスタ４０ａは、基板１上に、ゲート電極２が形成されており、これらの上に、ゲート絶縁膜４が形成されている。さらに、ゲート絶縁膜４上には、所定の間隔を隔てて、ソース電極５及びドレイン電極６が形成されている。このとき、ソース電極５及びドレイン電極６を隔てる空間は、ゲート電極２上に形成されている。また、ソース電極５、ドレイン電極６及び隣接する有機トランジスタ１０ｂのドレイン電極６を覆うように有機半導体層７が形成されており、これらの上に、層間絶縁膜８が形成されている。さらに、層間絶縁膜８上には、分離用電極３が形成されている。このとき、層間絶縁膜８を介して、有機半導体層７と分離用電極３が積層されている領域Ａと、層間絶縁膜８を介して、ドレイン電極６ｂと分離用電極３が積層されている領域Ｂと、層間絶縁膜８を介して、有機半導体層７と分離用電極３が積層されている領域Ａが連続的に形成されている。これにより、有機トランジスタアレイ２０と同様に、有機トランジスタアレイ１０で形成されたゲート電極２及び分離用電極３を隔てる基板面方向の間隔を省略することができ、領域Ａを大きくすることができる。その結果、有機半導体層を有効に電気的に遮断することができる。なお、有機半導体層がストライプ状に形成される場合（図５参照）に、前述した構成を組み合わせることによって、有機半導体層を両側から電気的に遮断することができるため、特に有効である。

図５に、本発明の有機トランジスタアレイの第五例を示す。有機トランジスタアレイ５０は、有機半導体層７以外は、有機トランジスタアレイ１０と同様の構成である。有機トランジスタアレイ１０〜４０においては、有機半導体層が島状に形成されているが、有機トランジスタアレイ５０においては、有機半導体層７がストライプ状に形成されている。これにより、インクジェット印刷法によるパターニングにおいて、スループットを向上させることができる。さらに、アライメント精度も一方向のみにできるため、歩留りを向上させることができ、さらに解像度が高い場合にも適用できるようになる。

従来の有機トランジスタアレイにおいて、インクジェット印刷法等の印刷法を用いて有機半導体層７を形成すると、図９（ａ）に示すように、高精細にパターニングすることが困難であり、図９（ｂ）に示すように、不完全なパターンになりやすい。特に、パターニングする面積が大きい場合、不完全なパターンになりやすい。具体的には、有機半導体層７が有機トランジスタアレイを構成する各有機トランジスタで分離されず、有機半導体層７を介して隣接する有機トランジスタに影響を及ぼす。有機半導体層７が不完全にパターニングされるのは、ヘッド特性のばらつき、ノズルからの吐出曲がり等の影響によるものである。一方、全てのノズルを一様に同じ吐出状態とすることが難しい。さらに、液滴が着弾してからの乾燥状態も形状パターンにより異なり、その乾燥状態によっても液滴の広がりの度合いが異なる。また、有機半導体層用のインクとして、高分子溶液を用いる場合、物性の変化による吐出速度のバラツキも考えられ、高精細にパターニングすることが困難である。

有機半導体層７のパターニングが不完全であると、有機半導体層７を介してリーク電流が流れ、リーク電流がオフ電流を増加させ、オンオフ比が低下する。さらに、有機トランジスタアレイを用いて表示媒体を表示させる際に、画素間のクロストークが発生したりする。

本発明においては、有機半導体層７は、分離用電極３による電界効果により、電気的に分離される。具体的には、有機トランジスタ１０ａを駆動する際、ゲート電極２に選択信号を印加し、ソース電極５にデータ信号を印加する。そして、有機半導体層７がｐ型有機半導体である場合には、分離用電極３に正の電圧を印加し、有機半導体層７がｎ型有機半導体である場合には、分離用電極３に負の電圧を印加する。この電界効果により、有機半導体層７を積極的に空乏層化させることができる。その結果、ゲート絶縁膜４又は層間絶縁膜８を介して、分離用電極３上に存在する有機半導体層７を電気的に遮断することができ、物理的に分離されていない有機半導体層７を電気的に分離することができる。これにより、リーク電流を分離用電極３上でせき止めることが可能となり、オフ電流の増加を抑制することができる。

分離用電極３は、有機半導体層７を電気的に遮断することができれば、形成される位置は特に限定されないが、性能、製造工程数等の理由から、図１に示すように、ゲート電極２と同一の層上に形成されていることが好ましい。

一方、有機トランジスタアレイの個々の有機トランジスタをアクティブマトリックス駆動させて表示媒体を表示させる際には、個々の有機トランジスタに表示状態を維持するための保持容量を形成することが必須となる。保持容量は、表示媒体と等価回路的に並列になるように形成されなければならない。このような保持容量を形成する対向電極として、分離用電極３を利用することができる。すなわち、分離用電極３は、ゲート絶縁膜３又は層間絶縁膜８を介して、ドレイン電極６との間で保持容量を形成することができると共に、有機半導体層７を電気的に分離することができる。

分離用電極３は、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等の印刷法を用いて形成することが好ましく、パターニング精度、コスト、工程数等の理由から、分離用電極と同レイヤーに形成されるその他の電極と同じ印刷方法を用いて形成することが好ましく、インクジェット印刷方法が特に好ましい。このとき、金属粒子が分散されている金属インクを用いることが好ましい。金属粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｎ、Ｓｎ等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、電気抵抗、熱伝導率、腐食の面で、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉが好ましい。

金属インクは、平均粒径が数ナノメートルから数十ナノメートル程度の金属粒子が溶媒中に均一に分散されている。このような金属粒子は焼結するが、これは、金属粒子の粒径が小さくなると、活性の高い表面の原子の影響が大きくなることに起因している。したがって、金属インクをインクジェット印刷し、焼結することにより、電極を直接描画することができる。このとき、金属インクは、インクジェット印刷するために、表面張力が約３０ｍＮ／ｍであることが好ましい。また、金属インクは、粘度が２〜１３ｍＰａ・秒であることが好ましく、７〜１０ｍＰａ・秒がさらに好ましい。金属インクの表面張力及び粘度が適していないと、吐出が不能になったり、不良になったりして、丸い液滴になりにくく、さらにリガメントが長くなる。さらに、金属インクは、吐出する際に溶媒が揮発して金属粒子が固化しない程度の乾燥性も必要である。

また、分離用電極３は、導電性高分子を含有してもよい。導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン等が挙げられる。また、これらのポリマーにドーピングを施したものも導電性高分子として用いることができる。中でも、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の錯体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）は、電気伝導度、安定性、耐熱性等の面で好ましい。導電性高分子は、重合度、構造により電気特性を調整することができ、さらに、焼結を必要としないため、低温で電極を形成することができる。

なお、ゲート電極２、ソース電極５及びドレイン電極６は、分離用電極３と同様にして、形成することができる。

有機半導体層７は、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等の印刷法を用いて形成することが好ましく、パターニング精度、コスト、材料溶解性等の理由から、インクジェット印刷法が特に好ましい。このとき、有機半導体層７は、有機溶媒に可溶な有機半導体材料を含有することが好ましい。これにより、有機半導体材料が有機溶媒に溶解されている有機半導体インクを用いて、有機半導体層７を形成することができる。このような有機半導体材料は、特に限定されず、高分子材料、オリゴマー材料、低分子材料等を用いることができるが、トリアリールアミン骨格を有する高分子材料が好ましく、化学式（１）

で表される化合物が特に好ましい。この高分子材料は、無配向性高分子材料であり、成膜形状や方法に関わらず、特性のバラツキが非常に少ない。

さらに、本発明の有機トランジスタアレイをアクティブマトリックス素子として用いた、アクティブマトリックス基板と、画素表示素子を組み合わせることにより、可撓性に優れた表示パネル（アクティブマトリックス表示装置）を作製することができる。

以下、アクティブマトリックス表示装置の製造方法の一例について説明する。まず、図１に示すように、ガラス基板（又はフィルム基板）１上に、Ａｇ粒子が分散されているＡｇインクを用いて、インクジェット印刷し、ゲート電極２及び分離用電極３を形成する。次に、これらの上に、ポリアミド酸をスピンコート塗布し、焼成することにより、ゲート絶縁膜４を形成する。さらに、ゲート絶縁膜４上に、フォトマスクを介して紫外線を照射し、表面に高エネルギーパターンを形成する。次に、高エネルギーパターン上に、Ａｇ粒子が分散されているＡｇインクを用いて、インクジェット印刷し、ソース電極５及びドレイン電極６を形成する。さらに、有機半導体インクを用いて、インクジェット印刷し、島状に有機半導体層７を形成する。次に、ＣＶＤ法を用いて、厚さ２μｍのパラキシリレンからなる保護層（不図示）を形成し、アクティブマトリックス基板が得られる。

一方、対向基板上に、厚さ１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上に、ポリアミド酸をスピンコート塗布し、ラビングすることにより、厚さ２００ｎｍ程度の配向膜を形成する。配向処理した後に、アクティブマトリックス基板とシリカスペーサーを配置して接合し、ギャップ間に液晶性材料を封入することにより、液晶パネルが得られる。

液晶パネル以外の表示パネルとしては、透明導電膜が形成された対向基板に、アクティブマトリックス基板とシリカスペーサーを配置して接合し、キャップ間にマイクロカプセル型電気泳動素子を封入することにより得られる電気泳動表示パネルが挙げられる。また、アクティブマトリックス基板に、表示画素として、有機ＥＬ素子を形成し、大気遮蔽シールドを配置させることにより、有機ＥＬパネルが得られる。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されて解釈されるものではない。

［実施例１］
図６に示すように、ガラス基板１上に、ポリアミド酸をスピンコート塗布し、２８０℃で加熱処理することにより、膜厚２００ｎｍの絶縁膜９を形成した。次に、ＵＶランプ（照射量７Ｊ／ｃｍ^２）を用いて、フォトマスクを介して、紫外線を照射し、表面に高エネルギーパターンを形成した。さらに、インクジェット印刷法を用いて、高エネルギーパターン上にＡｇ粒子が分散されているＡｇインクを吐出し、２８０℃で焼結させることにより、膜厚１００ｎｍのゲート電極２及び分離用電極３を形成した。次に、これらの上に、ポリアミド酸をスピンコート塗布し、２８０℃で加熱処理することにより、膜厚５００ｎｍのゲート絶縁膜４を形成した。さらに、ＵＶランプ（照射量７Ｊ／ｃｍ^２）を用いて、フォトマスクを介して、表面に高エネルギーパターンを形成した。次に、インクジェット印刷法を用いて、高エネルギーパターン上に、Ａｇインクを吐出し、２８０℃で焼結させることにより、膜厚１００ｎｍのソース電極５及びドレイン電極６を形成した。このとき、チャネル幅が１４０μｍ、チャネル長が１０μｍであった。次に、スピンコート法を用いて、化学式（１）で表される化合物がテトラリンに溶解されている有機半導体インクを塗布し、島状の有機半導体層７を形成し（図１（ａ）参照）、有機トランジスタアレイを得た。

得られた有機トランジスタアレイのトランジスタ特性を、酸素１ｐｐｍ未満、水分１ｐｐｍ未満の雰囲気下で測定した。具体的には、ドレイン電圧Ｖ_ｄｓを−２０Ｖとし、分離用電極に＋２０Ｖを印加し、ゲート電圧Ｖ_ｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査した。その結果、Ｖ_ｇが−２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オン電流）が−１．２×１０^−８Ａであり、Ｖ_ｇが＋２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オフ電流）が−１．６×１０^−１２Ａであった（図７参照）。即ち、オンオフ比が７．３×１０^３であった。

［比較例１］
分離用電極３を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして有機トランジスタアレイを得た。

得られた有機トランジスタアレイのトランジスタ特性を、酸素１ｐｐｍ未満、水分１ｐｐｍ未満の雰囲気下で測定した。具体的には、ドレイン電圧Ｖ_ｄｓを−２０Ｖとし、ゲート電圧Ｖ_ｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査した。その結果、Ｖ_ｇが−２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オン電流）が−１．４×１０^−８Ａであり、Ｖ_ｇが＋２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オフ電流）が−５．１×１０^−１１Ａであった（図７参照）。即ち、オンオフ比が２．７×１０^２であった。

このことから、実施例１は、比較例１よりオフ電流が低下してオンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。

［実施例２］
インクジェット法を用いて、有機半導体インクを印刷した以外は、実施例１と同様にして有機トランジスタアレイを得た。

得られた有機トランジスタアレイのトランジスタ特性を、酸素１ｐｐｍ未満、水分１ｐｐｍ未満の雰囲気下で測定した。具体的には、ドレイン電圧Ｖ_ｄｓを−２０Ｖとし、分離用電極に＋２０Ｖを印加し、ゲート電圧Ｖ_ｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査した。その結果、Ｖ_ｇが−２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オン電流）が−１．５×１０^−８Ａであり、Ｖ_ｇが＋２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オフ電流）が−３．５×１０^−１３Ａであった（図７参照）。即ち、オンオフ比が４．４×１０^４であった。

このことから、実施例２は、実施例１よりさらにオフ電流が低下して、オンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。
［比較例２］
分離用電極３を形成しないこと以外は、実施例２と同様にして有機トランジスタアレイを得た。

得られた有機トランジスタアレイのトランジスタ特性を、酸素１ｐｐｍ未満、水分１ｐｐｍ未満の雰囲気下で測定した。具体的には、ドレイン電圧Ｖ_ｄｓを−２０Ｖとし、ゲート電圧Ｖ_ｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査した。その結果、Ｖ_ｇが−２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オン電流）が−１．４×１０^−８Ａであり、Ｖ_ｇが＋２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オフ電流）が−５．５×１０^−１２Ａであった（図７参照）。即ち、オンオフ比が２．５×１０^３であった。

このことから、実施例２は、比較例２よりオフ電流が低下して、オンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。

［実施例３］
ストライプ状の有機半導体層７を形成した（図５参照）以外は、実施例２と同様にして有機トランジスタアレイを得た。

得られた有機トランジスタアレイのトランジスタ特性を、酸素１ｐｐｍ未満、水分１ｐｐｍ未満の雰囲気下で測定した。具体的には、ドレイン電圧Ｖ_ｄｓを−２０Ｖとし、分離用電極に＋２０Ｖを印加し、ゲート電圧Ｖ_ｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査した。その結果、Ｖ_ｇが−２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オン電流）が−１．２×１０^−８Ａであり、Ｖ_ｇが＋２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オフ電流）が−５．５×１０^−１３Ａであった（図７参照）。即ち、オンオフ比が２．１×１０^４であった。

このことから、実施例２と同様に、オフ電流が低下して、オンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。

［比較例３］
比較例１で得られた有機トランジスタアレイのトランジスタ特性を大気中で測定した。具体的には、ドレイン電圧Ｖ_ｄｓを−２０Ｖとし、ゲート電圧Ｖ_ｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査した。その結果、Ｖ_ｇが−２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オン電流）が−１．９×１０^−８Ａであり、Ｖ_ｇが＋２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オフ電流）が−１．４×１０^−１０Ａであった（図８参照）。即ち、オンオフ比が１．３×１０^２であった。なお、図７には、比較のため、図６の比較例１を掲載した。

このことから、比較例３は、比較例１よりオフ電流が上昇して、オンオフ比が低下することがわかる。

［実施例４］
実施例１で得られた有機トランジスタアレイのトランジスタ特性を大気中で測定した。具体的には、ドレイン電圧Ｖ_ｄｓを−２０Ｖとし、分離用電極に＋２０Ｖを印加し、ゲート電圧Ｖ_ｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査した。その結果、Ｖ_ｇが−２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オン電流）が−１．４×１０^−８Ａであり、Ｖ_ｇが＋２０Ｖのときのドレイン電流Ｉ_ｄｓ（オフ電流）が−１．２×１０^−１１Ａであった（図８参照）。即ち、オンオフ比が１．１×１０^３であった。

このことから、実施例４は、比較例３よりオフ電流が低下して、オンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。

［実施例５］
実施例１の有機トランジスタアレイ上に、ＣＶＤ法を用いて、厚さ２μｍのポリパラキシリレンからなる保護層を形成し、アクティブマトリックス基板を得た。

また、フィルム基板上に、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）をスパッタ成膜し、透明導電膜付きフィルム基板を作製した。

一方、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（日本触媒社製）２重量部及びシリコーンオイルＫＦ９６Ｌ−１ｃｓ（信越化学工業社製）７７重量部を混合し、超音波で１時間分散させて、白黒粒子分散液を調製した。得られた白黒粒子分散液をゼラチン−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。マイクロカプセルの平均粒径は、約６０μｍであった。次に、ワイヤーブレード法を用いて、マイクロカプセルをウレタン樹脂溶液中に分散させた分散液を、透明電極膜付きフィルム基板上に展開し、マイクロカプセルシートを作製した。

マイクロカプセルシートをアクティブマトリックス基板に接合し、電気泳動表示パネルを作製した。

本発明の有機トランジスタアレイの第一例を示す図である。 本発明の有機トランジスタアレイの第二例を示す断面図である。 本発明の有機トランジスタアレイの第三例を示す断面図である。 本発明の有機トランジスタアレイの第四例を示す断面図である。 本発明の有機トランジスタアレイの第五例を示す上面図である。 実施例１の有機トランジスタアレイを示す断面図である。 雰囲気を制御した状態におけるトランジスタ特性を示す図である。 大気中におけるトランジスタ特性を示す図である。 従来の有機トランジスタを示す上面図である。

符号の説明

１ 基板
２ ゲート電極
３ 分離用電極
４、４ａ、４ｂ ゲート絶縁膜
５ ソース電極
６ ドレイン電極
７ 有機半導体層
８ 層間絶縁膜
１０、２０、３０、４０、５０ 有機トランジスタアレイ
１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ 有機トランジスタ
１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ 有機トランジスタ

Claims (9)

1. 有機トランジスタを複数有する有機トランジスタアレイであって、
   基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層、層間絶縁膜及び該複数の有機トランジスタの分離に用いられる分離用電極が形成されており、
   該層間絶縁膜を介して、該有機半導体層と、該分離用電極が積層されている第一の領域と、該層間絶縁膜を介して、該ドレイン電極と、該分離用電極が積層されている第二の領域を有し、
   該分離用電極に電源が接続されていることを特徴とする有機トランジスタアレイ。
2. 前記第一の領域と、前記第二の領域が連続的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタアレイ。
3. 前記電源は、前記分離用電極に、前記有機半導体層を電気的に遮断することが可能な電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機トランジスタアレイ。
4. 前記分離用電極は、金属粒子が分散されているインクを用いて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイ。
5. 前記分離用電極は、導電性高分子を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイ。
6. 前記有機半導体層は、島状又はストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイ。
7. 前記有機半導体層は、有機溶媒に可溶な有機半導体材料を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイ。
8. 前記有機半導体材料は、トリアリールアミン骨格を有する高分子材料であることを特徴とする請求項７に記載の有機トランジスタアレイ。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイを有することを特徴とする表示装置。

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