JP5334964B2 - 有機薄膜トランジスタ、有機発光素子及び有機発光ディスプレイの製造方法 - Google Patents
有機薄膜トランジスタ、有機発光素子及び有機発光ディスプレイの製造方法 Download PDFInfo
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Description
ソース電極及びドレイン電極を設ける工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に自己組織化薄膜層を形成する工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間のチャネル領域内に、溶媒と有機半導体材料とを含む溶液を塗布する工程と、
を有し、
前記自己組織化薄膜層の材料は、電荷を受容又は供与することによって有機半導体材料を化学的にドーピングするドーパント部分と、前記ドーパント部分に結合し且つ前記ソース電極と前記ドレイン電極とに選択的に結合する別個の連結部分とを備える有機薄膜トランジスタの製造方法が提供される。
基板上に第1電極を設ける工程と、
前記第1電極上に自己組織化薄膜層を形成する工程と、
前記自己組織化薄膜層上に、溶媒と有機電荷輸送半導体材料とを含む溶液を塗布する工程と、
前記有機電荷輸送半導体材料の層上に有機発光材料を設ける工程と、
前記有機発光材料上に第2電極を設ける工程と、
を有し、
前記自己組織化薄膜層の材料は、電荷を受容又は供与することよって有機電荷輸送半導体材料を化学的にドーピングするドーパント部分と前記ドーパント部分及び前記第1電極に結合する別個の連結部分とを備える発光素子の製造方法が提供される。
1.ゲートを成膜してパターニング加工し、12を形成する(例えば、ITOがコーティングされた基板のパターニング加工)。
2.誘電体を成膜してパターニング加工し、10を形成する(例えば、架橋可能且つフォトパターニング可能な誘電体)。
3.ソース−ドレイン材料を成膜してパターニング加工し、2、4を形成する(例えば、金をフォトリソグラフィ技術で加工)。
4.ソース−ドレインに表面処理を施して14を形成する。表面処理基は、基板を自己組織化単一層材料の溶液に浸漬することによって、又は希薄溶液からスピンコートすることによって塗布することができる。余分な(付着しなかった)材料は、洗浄することによって除去される。疎水性の有機誘電体を使用すると選択的となり、連結基がチャネル領域に対して結合することを防止することができる。チャネル領域にドーピングされた場合、OFF状態の薄膜トランジスタにおいて電流がソースからドレインに向かって流れるであろう。(なお、ゲートバイアスを印加することでトランジスタをOFFするデプレッション型薄膜トランジスタを作製する場合、この効果は、チャネル領域のOSCのドーピングを制御するための望ましい方法となりうる。)
5.OSC8を積層する(例えば、溶液から成膜可能なポリマーをインクジェット印刷によって成膜する)。
6.ドーパント分子とOSCが、互いの接触部位16において相互作用を営む。深いLUMO準位を有するアクセプタドーパントの場合、電子がOSCからドーパントに向かって移動し、OSC導電領域が局在化する。これにより、ソース及びドレイン接点における電荷の注入及び取出しが改善される。
Claims (29)
- 有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
ソース電極及びドレイン電極を設ける工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に自己組織化薄膜層を形成する工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間のチャネル領域内に、溶媒と有機半導体材料とを含む溶液を塗布する工程と、
を有し、
前記自己組織化薄膜層の材料は、電荷を受容又は供与することによって有機半導体材料を化学的にドーピングするドーパント部分と、前記ドーパント部分に結合し且つ前記ソース電極と前記ドレイン電極とに選択的に結合する別個の連結部分とを備え、
前記連結部分と前記ドーパント部分との間に、スペーサ基が設けられ、
異なる長さのスペーサ基を用いることによって、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に接近するにつれてドーパント部分の濃度が増加するような濃度勾配を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 - 請求項1記載の製造方法において、前記自己組織化薄膜層は、自己組織化単一層であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1又は2記載の製造方法において、前記連結部分は、1以上の共有結合によって、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に化学的に結合することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法において、前記連結部分は、1以上の共有結合によって、前記ドーパント部分に化学的に結合することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法において、前記連結部分がドーパント部分ではないことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法において、前記連結部分は、シリル基、チオール基、アミン基、リン酸基のうちの少なくとも1つであることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法において、前記有機半導体材料は、溶液から成膜可能なものであることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法において、前記ソース電極及び前記ドレイン電極近傍のドーピングされた有機半導体材料の伝導率は、10-6S/cm〜10-2S/cmの範囲にあることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法において、前記ドーパント部分は、電荷中性ドーパントであることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法において、前記ドーパント部分は、前記有機半導体材料から電子を受容して前記有機半導体材料をp型ドーピングする電子受容部分であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項10記載の製造方法において、前記ドーパントのLUMO準位が、−4.3eVよりも小さいことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項10又は11記載の製造方法において、前記有機半導体材料のHOMO準位が、−5.5eV以上であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項10〜12のいずれか1項に記載の製造方法において、前記有機半導体材料のHOMO準位が、前記ドーパントのLUMO準位よりも高いことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項10〜13のいずれか1項に記載の製造方法において、前記有機半導体材料のHOMO準位が、−4.6eV〜−5.5eVの範囲にあることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項10〜14のいずれか1項に記載の製造方法において、前記ドーパントは、置換されたテトラシアノキノジメタン(TCNQ)であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項15記載の製造方法において、前記置換されたTCNQは、フッ素化誘導体であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法において、前記ドーパント部分は、前記有機半導体材料に電子を供与して前記有機半導体材料をn型ドーピングする電子供与部分であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1記載の製造方法において、前記スペーサ基は、アルキレン鎖、好ましくはC1−C20アルキレン鎖であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜18のいずれか1項に記載の製造方法において、前記有機薄膜トランジスタは、基板上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極上に設けられた誘電体材料の層と、前記誘電体材料の上に設けられた前記ソース電極及び前記ドレイン電極とを備えたボトムゲート型素子であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項19記載の有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記誘電体材料が有機誘電体材料であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項19又は20記載の製造方法において、前記誘電体材料の層を処理することによって、前記連結部分の前記ソース電極及び前記ドレイン電極に対する選択的結合性を高めることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項1〜18のいずれか1項に記載の製造方法において、前記有機薄膜トランジスタは、基板上に前記ソース及び前記ドレイン電極が設けられ、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間の前記チャネル領域内に前記有機半導体材料が設けられ、前記有機半導体材料上に誘電体材料が設けられ、前記誘電体材料上にゲート電極が設けられるトップゲート型素子であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項22記載の製造方法において、前記基板が有機誘電体材料からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項22又は23記載の製造方法において、前記基板を処理することによって、前記連結部分の前記ソース電極及び前記ドレイン電極に対する選択的結合性を高めることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 発光素子の製造方法であって、
基板上に第1電極を設ける工程と、
前記第1電極上に自己組織化薄膜層を形成する工程と、
前記自己組織化薄膜層上に、溶媒と有機電荷輸送半導体材料とを含む溶液を塗布する工程と、
前記有機電荷輸送半導体材料の層上に有機発光材料を設ける工程と、
前記有機発光材料上に第2電極を設ける工程と、
を有し、
前記自己組織化薄膜層の材料は、電荷を受容又は供与することよって有機電荷輸送半導体材料を化学的にドーピングするドーパント部分と前記ドーパント部分及び前記第1電極に結合する別個の連結部分とを備え、
前記連結部分と前記ドーパント部分との間に、スペーサ基が設けられ、
異なる長さのスペーサ基を用いることによって、前記第1電極に接近するにつれてドーパント部分の濃度が増加するような濃度勾配を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。 - 請求項1〜24のいずれか1項に記載の方法に従って複数の薄膜トランジスタを形成する工程と、請求項25記載の方法に従って複数の発光素子を形成する工程とを備えたアクティブマトリックス型有機発光ディスプレイの製造方法。
- 請求項26記載の製造方法において、前記発光素子の前記第1電極と前記有機薄膜トランジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、単一の工程でドーピングされることを特徴とするアクティブマトリックス型有機発光ディスプレイの製造方法。
- 請求項27記載の製造方法において、前記発光素子の前記第1電極と前記有機薄膜トランジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、共通のドーパントを用いてドーピングされることを特徴とするアクティブマトリックス型有機発光ディスプレイの製造方法。
- 請求項27記載の製造方法において、前記発光素子の前記第1電極と前記有機薄膜トランジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、混合ドーパントを用いてドーピングされることを特徴とするアクティブマトリックス型有機発光ディスプレイの製造方法。
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