JPWO2019203200A1 - Thin film transistor array, thin film transistor array multi-imposition substrate, and their manufacturing method - Google Patents
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Abstract
配線設計の自由度が高く、安定的な特性を得ることができる薄膜トランジスタアレイと、これを用いた薄膜トランジスタアレイ多面付け基板、およびこれらを低コストで製造する方法を提供する。薄膜トランジスタアレイは、少なくとも、絶縁性の基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極の間のチャネル領域に形成された半導体層とを含む薄膜トランジスタ素子がマトリクス状に並んだ画素パターン領域と、画素パターン領域に直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子のソース電極に電気的に接続された複数の取出し電極とを含み、半導体層は、半導体材料を直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子が並ぶ方向と平行なストライプ形状に形成した複数のストライプパターンの一部により形成され、ストライプパターンと取出し電極とは、異なる層に形成されている。Provided are a thin film transistor array capable of obtaining stable characteristics with a high degree of freedom in wiring design, a thin film transistor array multi-imposition substrate using the thin film transistor array, and a method for manufacturing these at low cost. The thin film transistor array is a thin film transistor element including at least an insulating substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer formed in a channel region between the source electrode and the drain electrode. The semiconductor layer includes a pixel pattern region arranged in a matrix and a plurality of extraction electrodes electrically connected to source electrodes of a plurality of thin film transistor elements linearly arranged in the pixel pattern region. It is formed by a part of a plurality of stripe patterns formed in a stripe shape parallel to the direction in which the plurality of thin film transistor elements arranged in a shape are arranged, and the stripe pattern and the extraction electrode are formed in different layers.
Description
本発明は、薄膜トランジスタアレイ、薄膜トランジスタアレイ多面付け基板およびそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film transistor array, a thin film transistor array multi-imposition substrate, and a method for manufacturing the same.
近年、有機、無機問わずインク化した機能性材料を用いて、印刷法によって機能性を持った素子を作製するプリンテッドエレクトロニクスについての研究、開発が盛んに行われている。 In recent years, research and development of printed electronics for producing functional elements by a printing method using functional materials inked regardless of whether they are organic or inorganic have been actively carried out.
プリンテッドエレクトロニクスについては、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子や有機太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの有機機能性素子の開発が盛んに行われている。これらの有機機能性素子は、一般に数nmから数μm程度の膜厚を有する有機機能層を基板上にパターン形成する必要がある。 Regarding printed electronics, organic functional elements such as organic EL (electroluminescence) elements, organic solar cells, and organic thin film transistors are being actively developed. In these organic functional elements, it is generally necessary to form an organic functional layer having a film thickness of about several nm to several μm on a substrate.
プリンテッドエレクトロニクスの分野において用いられる印刷方式には様々なものがあるが、代表的なものとしては、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、孔版印刷など古くから使われている方式に加えて、インクジェット印刷を代表とする比較的新しい方式などがあり、用いられるインクや基材などによって多種多様に選択される。凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、孔版印刷などは目的とする印刷パターンに対して版を作製、使用するため有版印刷と呼ばれる。一方で、インクジェット印刷などは所望の位置に直接インクを転写させ、パターンを問わず版を用いないため無版印刷と呼ばれる。 There are various printing methods used in the field of printed electronics, but typical ones are inkjet in addition to the methods used for a long time such as letterpress printing, intaglio printing, stencil printing, and stencil printing. There is a relatively new method typified by printing, and a wide variety of methods are selected depending on the ink and base material used. Letterpress printing, intaglio printing, lithographic printing, stencil printing, etc. are called plate printing because they produce and use plates for the target printing pattern. On the other hand, inkjet printing or the like is called plateless printing because the ink is directly transferred to a desired position and a plate is not used regardless of the pattern.
また、それぞれの印刷方式のなかでも使用部材などによってさらに細分化される。例えば凸版印刷法では、樹脂やゴムなどで形成されたフレキソ版と呼ばれる印刷版を用いる印刷方式をその他と区別してフレキソ印刷と呼ぶこともある。 Further, each printing method is further subdivided according to the members used and the like. For example, in the letterpress printing method, a printing method using a printing plate called a flexographic plate made of resin, rubber, or the like is sometimes called flexographic printing to distinguish it from others.
他にも、スピンコート法、バーコート法、吐出コート法、ディップコート法等の比較的簡易な膜形成方法もある。しかしながら、これらは一般的には基板全面もしくはほぼ全面に均一に成膜することに長けており、一方で機能性素子に求められることが多い高精度のパターニングや材料の塗り分けを行うことには向いていない。 In addition, there are relatively simple film forming methods such as a spin coating method, a bar coating method, a discharge coating method, and a dip coating method. However, these are generally good at forming a uniform film on the entire surface or almost the entire surface of the substrate, and on the other hand, they are suitable for high-precision patterning and material coating, which are often required for functional devices. Not suitable.
このように、単に印刷方式といっても種種多様な方法があり、それぞれに長短が存在するため、プリンテッドエレクトロニクスにおいては目的とする構造、材料、機能性などからより適した印刷方式を選択することが必要である。 In this way, there are various types of printing methods, and each has its own advantages and disadvantages. Therefore, in printed electronics, a more suitable printing method is selected based on the target structure, material, functionality, and the like. It is necessary.
凸版印刷法、その中でもフレキソ印刷法がプリンテッドエレクトロニクスにおいて優位である点としては、連続印刷が安定であること、インク選択性が広いこと、比較的低粘度インクの印刷が可能であること、柔軟な版を用いるため基材等に傷をつけづらいことなどが挙げられる。 The advantages of the letterpress printing method, especially the flexographic printing method, in printed electronics are that continuous printing is stable, ink selectivity is wide, printing of relatively low-viscosity ink is possible, and flexibility. It is difficult to damage the base material, etc. because a new plate is used.
凸版印刷法のプリンテッドエレクトロニクス分野への活用法を、近年注目されている有機半導体インクを用いた有機半導体を例として述べる。例えば、凸版印刷法の中でもフレキソ印刷を用いて有機半導体層を形成する技術(特許文献1参照)などが既に開発されている。 The application of the letterpress printing method to the field of printed electronics will be described by taking an organic semiconductor using an organic semiconductor ink, which has been attracting attention in recent years, as an example. For example, among the letterpress printing methods, a technique for forming an organic semiconductor layer using flexographic printing (see Patent Document 1) has already been developed.
凸版印刷装置の一例を、図7を用いて説明する。図7に示した凸版印刷装置では、印刷用凸版108が装着される回転式の版胴107と、凸版108の版面にインク105を供給するためのアニロックスロール106と、アニロックスロール106にインク105を供給するインクチャンバー103と、アニロックスロール上の余剰インクを掻き落とすドクター104と、被印刷基板102が載置される基板定盤101と、を有している。ドクター104としては、金属板や樹脂板などからなるブレードや、樹脂やゴムなどを外周に形成したロールなどを使用することが多い。
An example of the letterpress printing apparatus will be described with reference to FIG. In the letterpress printing apparatus shown in FIG. 7, a
フレキソ印刷ではドットのような独立パターンを形成する場合、印刷物が版上インクの流動や乾燥の影響を強く受けるために膜厚や形状にバラツキが生じやすい。そのため、有機半導体層を複数チャネル間にまたがって形成するストライプ形状とする技術(特許文献2参照)などが研究されている。 In flexographic printing, when an independent pattern such as dots is formed, the printed matter is strongly affected by the flow and drying of the ink on the plate, so that the film thickness and shape tend to vary. Therefore, a technique for forming an organic semiconductor layer over a plurality of channels into a striped shape (see Patent Document 2) has been studied.
ストライプ形状の版を用いた印刷(ストライプ印刷)であっても、乾燥の影響は完全には避けることは難しく、版パターン領域内でインク状態がばらつく。特に版パターン領域の端部付近については乾燥が進みやすく、印刷形状不良が発生しやすい。そのため、本来必要とするパターン領域(画素パターン領域)外にダミーの版パターン(ダミーパターン)を印刷するダミー領域を形成し、比較的インク状態が安定する部分のみを画素パターン領域の印刷に用いるといった手法が用いられる(特許文献4)。 Even in printing using a striped plate (striped printing), it is difficult to completely avoid the influence of drying, and the ink state varies within the plate pattern area. In particular, drying tends to proceed in the vicinity of the edge of the plate pattern region, and printing shape defects are likely to occur. Therefore, a dummy area for printing a dummy plate pattern (dummy pattern) is formed outside the originally required pattern area (pixel pattern area), and only the portion where the ink state is relatively stable is used for printing the pixel pattern area. A method is used (Patent Document 4).
しかしながら、上述のようなダミーパターンを用いる場合、図8に示すように必要最小限の画素パターン領域201の外縁に設けたダミー領域202を含めた広い面積の印刷領域204が必要である。またダミー領域202が本来必要な画素パターン領域201に対して悪影響を及ぼさないように設計する必要がある。
However, when the dummy pattern as described above is used, as shown in FIG. 8, a large
例えば、図9に示すような基板304上に、複数の薄膜トランジスタ素子302が配置された薄膜トランジスタアレイ400においては、それぞれの薄膜トランジスタ素子302を駆動するために、直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子302のゲート電極もしくはソース電極から引き出された取出し電極303が必要である。引き出された取出し電極303は、薄膜トランジスタアレイ400の外部との配線を容易にするために所定の領域内に集約される場合がある。このような場合、取出し電極303の少なくとも一部が薄膜トランジスタ素子302の配列方向に対して斜めに引き回されることがある。
For example, in the thin
図10に示す、薄膜トランジスタアレイ401のように取出し電極303がダミー領域202内で斜めに引き回されると、半導体材料をストライプ形状に形成したストライプパターン203が取出し電極303上にまたがって形成されてしまい(配線‐半導体接触領域403)、材料が導電性を有したものである場合、取出し電極303間でリークが発生し問題となる。そこで、取出し電極303間でのリークを防ぐためには、図11に示す、薄膜トランジスタアレイ402のように取出し電極303をダミー領域202外までストライプパターン203に平行に形成すればよい(配線‐半導体接触緩衝領域404)。
When the take-
しかしながら、薄膜トランジスタアレイ全体のサイズを小さく収めるためには、機能上は必要のないダミー領域202はできるだけ狭くすることが望まれる。特に、図12、図13に示すような、1つの基板501上に複数の薄膜トランジスタアレイを同時に形成した多面付け基板などの印刷時においては、ダミー領域202が無い場合(図12)とある場合(図13)とで面付け効率が変化してしまい、生産性が低下しコスト面で不利となる。
図13では、ダミー領域202を含む印刷領域204として示している。However, in order to keep the size of the entire thin film transistor array small, it is desirable to make the
In FIG. 13, it is shown as a
このような現象は、フレキソ印刷によるストライプ印刷に限ったことではなく、例えばノズルプリンティングを用いて一筆書きのように画素パターン領域201にパターニングを行う場合など、画素パターン領域201外にパターンが形成されるものであれば同様に発生する。
Such a phenomenon is not limited to stripe printing by flexographic printing, and a pattern is formed outside the
本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、配線設計の自由度が高く、安定的なトランジスタ特性を得ることができる薄膜トランジスタアレイと、これを用いた薄膜トランジスタアレイ多面付け基板、およびこれらを低コストで製造する方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a problem, and a thin film transistor array capable of obtaining stable transistor characteristics with a high degree of freedom in wiring design, a thin film transistor array multi-imposition substrate using the same, and these. It is intended to provide a method for manufacturing a transistor at a low cost.
上記課題を解決するための発明の一局面は、少なくとも、絶縁性の基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極の間のチャネル領域に形成された半導体層とを含む薄膜トランジスタ素子がマトリクス状に並んだ画素パターン領域と、画素パターン領域に直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子のソース電極に電気的に接続された複数の取出し電極とを含み、半導体層は、半導体材料を直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子が並ぶ方向と平行なストライプ形状に形成した複数のストライプパターンの一部により形成され、複数のストライプパターンの一部は、少なくとも一部が画素パターン領域の外のダミー領域に形成され、ストライプパターンと取出し電極とは、異なる層に形成されている、薄膜トランジスタアレイである。 One aspect of the invention for solving the above problems is formed in at least a channel region between an insulating substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and a source electrode and a drain electrode. Includes a pixel pattern region in which the thin film transistor elements including the semiconductor layer are arranged in a matrix, and a plurality of extraction electrodes electrically connected to the source electrodes of the plurality of thin film transistor elements linearly arranged in the pixel pattern region. , The semiconductor layer is formed by a part of a plurality of stripe patterns formed in a stripe shape parallel to the direction in which a plurality of thin film transistor elements in which semiconductor materials are linearly arranged are arranged, and a part of the plurality of stripe patterns is at least one. The portion is formed in a dummy region outside the pixel pattern region, and the stripe pattern and the extraction electrode are formed in different layers, which is a thin film transistor array.
また、複数のストライプパターンの内の少なくとも1本が、平面視において複数の取出し電極の内の少なくとも1本と交差してもよい。 Further, at least one of the plurality of stripe patterns may intersect with at least one of the plurality of extraction electrodes in a plan view.
また、取出し電極が絶縁性の基板の上に形成されてあってもよい。 Further, the take-out electrode may be formed on an insulating substrate.
また、半導体層の上に、少なくとも層間絶縁膜層が形成され、取出し電極が層間絶縁膜層の上に形成されていてもよい。 Further, at least an interlayer insulating film layer may be formed on the semiconductor layer, and the extraction electrode may be formed on the interlayer insulating film layer.
また、ダミー領域が画素パターン領域の外縁から1mm以上の幅の領域であってもよい。 Further, the dummy region may be a region having a width of 1 mm or more from the outer edge of the pixel pattern region.
また、本発明の他の局面は、上述の薄膜トランジスタアレイが同一基板に複数個面付けされている薄膜トランジスタアレイ多面付け基板であって、ストライプパターンが少なくとも2つ以上の薄膜トランジスタアレイにわたって形成されている、薄膜トランジスタアレイ多面付け基板である。 Further, another aspect of the present invention is a thin film transistor array multi-imposition substrate in which a plurality of the above-mentioned thin film transistor arrays are impositioned on the same substrate, and a stripe pattern is formed over at least two or more thin film transistor arrays. Thin film transistor array Multi-imposition substrate.
また、本発明の他の局面は、絶縁性の基板に、少なくともゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層とを含む薄膜トランジスタ素子がマトリクス状に並んだ画素パターン領域を形成する工程と、半導体層とは異なる層に、画素パターン領域に直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子のソース電極に電気的に接続された複数の取出し電極を形成する工程とを含み、画素パターン領域を形成する工程において、半導体層は、半導体材料を画素パターン領域に直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子が並ぶ方向と平行なストライプ形状に形成した複数のストライプパターンの一部により形成される、薄膜トランジスタアレイの製造方法である。 Another aspect of the present invention is a pixel pattern region in which thin film transistor elements including at least a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer are arranged in a matrix on an insulating substrate. A step of forming a plurality of extraction electrodes electrically connected to source electrodes of a plurality of thin film transistor elements linearly arranged in a pixel pattern region on a layer different from the semiconductor layer. In the step of forming the pattern region, the semiconductor layer is formed by a part of a plurality of stripe patterns formed in a stripe shape parallel to the direction in which the plurality of thin film transistor elements linearly arranged in the pixel pattern region are arranged. , A method for manufacturing a thin film transistor array.
また、画素パターン領域を形成する工程において、複数のストライプパターンを印刷により形成してもよい。 Further, in the step of forming the pixel pattern region, a plurality of stripe patterns may be formed by printing.
また、本発明の他の局面は、上述の薄膜トランジスタアレイの製造方法を用いて複数の薄膜トランジスタアレイを同一基板に面付けする薄膜トランジスタアレイ多面付け基板の製造方法であって、半導体層は、少なくとも2つ以上の薄膜トランジスタアレイにわたってストライプ形状に形成される、薄膜トランジスタアレイ多面付け基板の製造方法である。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a thin-film transistor array multi-imposition substrate in which a plurality of thin-film transistor arrays are impositions on the same substrate by using the above-mentioned thin-film transistor array manufacturing method, and the number of semiconductor layers is at least two. This is a method for manufacturing a thin film transistor array multi-imposition substrate, which is formed in a striped shape over the above thin film transistor arrays.
本発明によれば、配線設計の自由度が高く、安定的なトランジスタ特性を得ることができる薄膜トランジスタアレイと、これを用いた薄膜トランジスタアレイ多面付け基板、およびこれらを低コストで製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, a thin film transistor array capable of obtaining stable transistor characteristics with a high degree of freedom in wiring design, a thin film transistor array multi-imposition substrate using the thin film transistor array, and a method for manufacturing these at low cost are provided. be able to.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ、説明する。なお各実施の形態において、同一または対応する構成要素については同一の符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicate description between the embodiments will be omitted.
本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタアレイ301に用いられるボトムコンタクト‐ボトムゲート型の薄膜トランジスタ素子302の断面図を図1に示す。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a bottom contact-bottom gate type thin
薄膜トランジスタ素子302は絶縁性の基板601上にゲート電極603、キャパシタ電極(図面では省略)が形成され、その上にはゲート絶縁膜602が積層される。ゲート絶縁膜602上には、ソース電極604とドレイン電極605とが形成される。ゲート絶縁膜602上の、平面視においてゲート電極603と重なるとともにソース電極604とドレイン電極605とに挟まれたチャネル領域に半導体層606が形成されることで薄膜トランジスタ素子302となる。薄膜トランジスタ素子302には、必要に応じて、半導体層606上に保護材料層607、層間絶縁膜608、上部画素電極などが適宜形成されてもよい(図面では一部省略)。
In the thin
図2および図3に、発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタアレイ301の平面図を示し、図4に、図3のA−A’間の部分断面図を示す。図2では、層間絶縁膜608と後述する取出し電極303とを透過して示す。
2 and 3 show a plan view of the thin
図2および図3に示すように、薄膜トランジスタアレイ301は、複数の薄膜トランジスタ素子302をマトリクス状に並べて構成される画素パターン領域201と、複数の取出し電極303とを含む。複数の取出し電極303は、ソース電極604どうしが電気的に接続された状態で直線状に並んだ複数の薄膜トランジスタ素子302のソース電極604に電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the thin
また、薄膜トランジスタアレイ301は、半導体材料を、ソース電極604どうしが電気的に接続された複数の薄膜トランジスタ素子302が並ぶ方向と平行な、ストライプ形状に形成した複数のストライプパターン203を備える。ストライプパターン203が、薄膜トランジスタ素子302のチャネル領域上に形成されることで半導体層606が形成される。図4に示すように、ストライプパターン203と取出し電極303とは、異なる層に形成されている。
なお、図4、5などではゲート電極603やドレイン電極605の記載を省略している。Further, the thin
In addition, in FIGS. 4 and 5, the description of the
図2に示すように、画素パターン領域201の外縁から所定の幅の領域に、ストライプパターン203は形成されるが薄膜トランジスタ素子302は形成されないダミー領域202が設けられる。具体的には、図2に示すように、複数のストライプパターン203の少なくとも一部は長さ方向の両端部がダミー領域202に位置するように形成され、残りの一部は全体がダミー領域202に位置するように形成される。ダミー領域202を設けることにより、ストライプパターン203を印刷により形成した場合の、印刷領域204の端部付近での印刷不良の影響が半導体層606に及ぶことを抑制できる。このため、ダミー領域202を設けることにより、安定的なトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタアレイ301を得ることができる。ダミー領域202の画素パターン領域201の外縁からの幅は、ダミー領域による効果を十分に得るためには1mm以上が好適である。一方で、50mm以上にしてもダミー領域の効果には変化がなく、むしろ多面付け基板において面付け位置に強く制限がかかってしまうため、50mm以下が適正範囲である。
As shown in FIG. 2, a
図2から図4に示すように、画素パターン領域201の端部において、電気的に接続された複数のソース電極604はソース電極‐取出し電極接続部702を介して層間絶縁膜608上に形成された取出し電極303に接続されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, at the end of the
取出し電極303は、薄膜トランジスタアレイ301と動作治具等の外部機器との接続を容易にするため、ソース電極‐取出し電極接続部702から延出した後、所定の領域内に集約されるように形成される。図4に示すように、薄膜トランジスタアレイ301では、ソース電極‐取出し電極接続部702は、一例として層間絶縁膜608に形成されたビアホールに設けられる。
The take-out
薄膜トランジスタアレイ301では、図3に示すように、複数のストライプパターン203の内の少なくとも一部が、平面視において複数の取出し電極303の内の少なくとも一部と交差しているが、ストライプパターン203と取出し電極303とが別層に形成されるため、上述のような取出し電極303間のリークが発生しなくなる。取出し電極303の形成層については層間絶縁膜608上である必要はなく、例えば図5のように絶縁性の基板601上など、ストライプパターン203と異なる層に形成されていればどの層であっても良い。なお、この場合には、ソース電極‐取出し電極接続部702は、ゲート絶縁膜602に形成されたビアホールに設けられる。
In the thin
薄膜トランジスタアレイ301は、どのようにダミー領域202を設計しても、取出し電極303間のリークを抑制できる(すなわち、配線設計の自由度が高い)ことから、ダミー領域202の印刷パターンを最適化することができる。例えば、図6に示すように薄膜トランジスタアレイ301を同一基板に複数個面付けされている多面付け基板の製造に際して、複数の薄膜トランジスタアレイ301間にダミー領域202を設けずに製造することができる。このように形成した薄膜トランジスタアレイ多面付け基板では、隣接する薄膜トランジスタアレイ301の端を繋げるように印刷することにより、ストライプパターン203を少なくとも2つ以上の薄膜トランジスタアレイ301にわたって形成することができる。このため、印刷により問題となる印刷領域204の端部での乾燥の発生を基板全体の端部のみに抑えることができる。その結果、安定的なトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタアレイ301を製造できる。また、それぞれの薄膜トランジスタアレイ301に対してダミー領域202を設計する必要がないため、効率的により多くの面付けを行うことができる。この結果、低コストで薄膜トランジスタアレイ301を製造することができる。
No matter how the
以上では、ボトムコンタクト‐ボトムゲート型の薄膜トランジスタ素子302を用いた薄膜トランジスタアレイ301を例にして説明したが、用いる薄膜トランジスタ素子の形態はこれに限られるものではなく、トップコトンタクトやトップゲート型の薄膜トランジスタ素子であっても効果が得られるのであれば用いることができる。
In the above, the thin
絶縁性の基板601に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、ガラス基板やシリコンウェハなどが利用しやすい。フレキシブルなトランジスタを形成したい場合にはフレキシブルな基板を用いることが必要である。その場合、一般的にはポリエチレンテレフタレート(PET)やポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネートなどのプラスチック材料が用いられやすい。材料によって強度や耐熱性が異なるため、各製造プロセスに適した材料を選択すると良い。
The material used for the insulating
ゲート電極603、ソース電極604、ドレイン電極605、取出し電極303などの電極材料に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、一般的には金、白金、銀、ニッケル等金属や酸化物膜、導電性高分子などがある。また、各電極の形成方法は、特に限定されるものではなく、他層への影響を鑑みて蒸着やスパッタなどのドライプロセスや塗工、印刷などのウェットプロセスなどを用いることができる。
The materials used for the electrode materials such as the
ゲート絶縁膜602に用いられる材料は、特に限定されるものではなく、ゲート絶縁膜602として十分な機能を果たすのであれば自由に選択できる。一般的には、ポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などや、PETやPEN、PESなどを用いても良い。
The material used for the
半導体層606に用いられる材料は、特に限定されるものではなく、有機半導体材料として一般的に用いられるものとして、ポリイオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、およびそれら誘導体といった高分子系材料、ペンタセン、テトラセン、銅フタロシアニン、ペニレン、およびそれら誘導体といった低分子材料などを用いることができる。
The material used for the
保護材料層607に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、半導体層606にダメージを与えないことが最重要であるため、一般的にはフッ素系樹脂などが用いられやすい。半導体層606にダメージを与えないのであれば、ポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などであってもよい。保護材料層607の形成に際しては凸版印刷法、反転オフセット印刷法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、スピンコート法等公知の方法を好適に用いることができる。
The material used for the
層間絶縁膜層608に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、一般に用いられる材料にはポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などの有機材料がある。層形成に際しては凸版印刷法、反転オフセット印刷法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、スピンコート法等公知の方法を好適に用いることができる。
The material used for the interlayer insulating
ソース電極‐取出し電極接続部702に用いられる材料は、ゲート電極603、ソース電極604、ドレイン電極605、取出し電極303などの電極と同様の材料を用いることができるが、特に限定されるものではない。また、ソース電極‐取出し電極接続部702の形成方法は、ソース電極604と取出し電極303の電気的な接続が十分得られるのであれば特に限定されるものではなく、他層への影響を鑑みて蒸着やスパッタなどのドライプロセスや塗工、印刷などのウェットプロセスなどを用いることができる。
The material used for the source electrode-take-out
以上説明したように、本発明によれば、薄膜トランジスタアレイ301は、複数の薄膜トランジスタ素子302のソース電極604に電気的に接続された取出し電極303が、ストライプパターン203と異なる層に形成される。これによって、ストライプパターン203を複数の取出し電極303と交差させることなく、形成することができる。そのため、取出し電極303の配線設計の自由度が高まる。また、薄膜トランジスタアレイ301のサイズを大きくすることなく十分なダミー領域202を確保でき、安定的なトランジスタ特性を有するが得られる。また、多面付け基板にて薄膜トランジスタアレイ301を作製する場合には、ダミー領域202を必要最小限まで減らすことができるため、より多くの多面付け設計として、低コストで薄膜トランジスタアレイ301を製造することができる。
As described above, according to the present invention, in the thin
(実施例1)
実施例1に係る薄膜トランジスタアレイ301を以下の手順で製造した。製造した薄膜トランジスタアレイ301には、縦50個、横200個の薄膜トランジスタ素子302が、縦2.5cm、横10cmの領域に縦横500μmの等間隔に配置されている。ダミー領域202は、画素パターン領域201の外縁から1.0mmの幅の帯状領域とした。(Example 1)
The thin
初めに、厚さ0.7mmの無アルカリガラスを絶縁性の基板601として、銀インクをインクジェット法により印刷し、ホットプレート上、180℃で1時間焼成を行い、膜厚100nmのゲート電極603及びキャパシタ電極を形成した。
First, a 0.7 mm thick non-alkali glass was used as an insulating
次に、感光性アクリル樹脂をスピンコート法により塗布し、マスク露光、アルカリ現像液による現像を行いパターンを形成し(フォトリソグラフィ法)、180℃で1時間焼成を行い、膜厚1μmのゲート絶縁膜602を形成した。ゲート絶縁膜602に設けるソース電極‐取出し電極接続部702の箇所には、ビアホールを形成した。
Next, a photosensitive acrylic resin is applied by a spin coating method, mask exposure and development with an alkaline developer are performed to form a pattern (photolithography method), and firing is performed at 180 ° C. for 1 hour to insulate a gate having a film thickness of 1 μm. A
次に、ゲート絶縁膜602上に、銀インクをインクジェット法により印刷し、ホットプレート上、180℃で1時間焼成を行い、膜厚100nmのソース電極604、ドレイン電極605を形成し、チャネル領域を画定した。
Next, silver ink is printed on the
次に、半導体材料として、TIPSペンタセンをテトラリンで1.0重量%になるように調液した半導体インクを用い、フレキソ印刷によって印刷を行い、半導体材料からなるストライプパターン203を形成した。フレキソ印刷に用いた印刷機は図7に示したものを用いた。凸版として、感光性樹脂凸部が幅50μm、長さ10.2cmのストライプ形状で、500μm間隔で54本並んで形成されたものを用いた。薄膜トランジスタアレイ301中では、最大で50個の薄膜トランジスタ素子302を跨ぐことができるストライプパターン203が200列並ぶように印刷を行った。印刷後、オーブンを用いて150℃で1時間、減圧下(約1hPa)にて乾燥を行った。
Next, as the semiconductor material, using a semiconductor ink prepared by adjusting TIPS pentacene with tetralin to 1.0% by weight, printing was performed by flexographic printing to form a
次に、含フッ素化合物であるフッ素系樹脂を用い、フレキソ印刷によって保護材料層607を形成した。フレキソ印刷に用いた印刷機は図7に示したものを用いた。凸版として、ストライプ形状に感光性樹脂凸部が形成されたものを用い、保護材料層607がストライプパターン203を全面カバーするように印刷した。印刷後、ホットプレート上、150℃で1時間乾燥を行った。
Next, a
次に、感光性アクリル樹脂を、スピンコート法で塗布し、ゲート絶縁膜602と同様にフォトリソグラフィ法によってパターニングを行い、層間絶縁膜608を形成した。
Next, the photosensitive acrylic resin was applied by a spin coating method and patterned by a photolithography method in the same manner as the
次に、層間絶縁膜608上に銀インクをインクジェット法により印刷、ホットプレート上、150℃で1時間乾燥を行い、膜厚100nmの取出し電極303を形成した。
Next, silver ink was printed on the
次に、銀ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、ソース電極‐取出し電極接続部702と上部画素電極とを形成した。
Next, the silver paste was printed by a screen printing method to form a source electrode-take-out
以上の手順により製造された薄膜トランジスタアレイ301を駆動素子に用いた電気泳動型の電子ペーパー表示装置を製造した。
An electrophoresis-type electronic paper display device using the thin
(実施例2)
ゲート電極603の形成と同時に取出し電極303を絶縁性の基板601上に形成し、実施例1と同様にゲート絶縁膜やビアホールを形成した。さらにソース電極604、ドレイン電極605形成後に、銀ペーストをスクリーン印刷してソース電極‐取出し電極接続部702を形成したこと以外は、実施例1と同様の方法で実施例2に係る薄膜トランジスタアレイを製造した。また、これを用いた電気泳動型の電子ペーパー表示装置を製造した。(Example 2)
At the same time as the formation of the
(比較例1)
ソース電極604をゲート絶縁膜602上において延伸させることにより取出し電極303を形成して、薄膜トランジスタアレイ401として形成したこと以外は、実施例1と同様とした。すなわち、比較例1では、ストライプパターン203と取出し電極とを同じ層に形成した。また、これを用いた電気泳動型の電子ペーパー表示装置を製造した。(Comparative Example 1)
The same as in Example 1 except that the take-out
(比較例2)
感光性樹脂凸部が幅50μm、長さ10cmのストライプ形状で、500μm間隔で50本並んで形成されたものを用いたこと、すなわち、ダミー領域202にストライプパターン203が形成されないこと以外は、実施例1と同様とした。また、これを用いた電気泳動型の電子ペーパー表示装置を製造した。(Comparative Example 2)
This was carried out except that the photosensitive resin convex portions were striped with a width of 50 μm and a length of 10 cm and 50 strips were formed side by side at intervals of 500 μm, that is, the
<評価>
こうして作製した実施例1〜2及び比較例1〜2に係る薄膜トランジスタアレイ301、401のそれぞれで作製した電子ペーパー表示装置について、1mm角サイズに白および黒の四角を交互に並べて表示し、白を黒、黒を白になるように書き換えを複数回行い、その結果について比較を行った。<Evaluation>
With respect to the electronic paper display devices produced by the thin
実施例1、実施例2の表示では特に問題なく、良好な画像を得られた。比較例1では、白黒の書き換えにおいてコントラスト不良が見られる画素がいくつか見られた。比較例2では、表示部の端部において不良が見られた。 There was no particular problem in the display of Examples 1 and 2, and good images were obtained. In Comparative Example 1, some pixels showing poor contrast in black-and-white rewriting were observed. In Comparative Example 2, a defect was found at the end of the display unit.
比較例1では、複数の画素にてリークによるオンオフ比の悪化が発生していると考えられる。また比較例2では、表示部の端部にあたる薄膜トランジスタ素子に半導体層の印刷不良が見られた。 In Comparative Example 1, it is considered that the on / off ratio is deteriorated due to leakage in a plurality of pixels. Further, in Comparative Example 2, a printing defect of the semiconductor layer was observed in the thin film transistor element corresponding to the end portion of the display unit.
以上の結果から、本発明に係る薄膜トランジスタアレイ301の構造によって、安定的なトランジスタ特性を有する薄膜トランジスタアレイが得られることが確認できた。
From the above results, it was confirmed that a thin film transistor array having stable transistor characteristics can be obtained by the structure of the thin
本発明は、配線設計の自由度が高く、安定的なトランジスタ特性を得ることができる薄膜トランジスタアレイを低コストで製造したい場合に有用である。 The present invention is useful when it is desired to manufacture a thin film transistor array having a high degree of freedom in wiring design and capable of obtaining stable transistor characteristics at low cost.
101 基板定盤
102 被印刷基板
103 インクチャンバー
104 ドクター
105 インク
106 アニロックスロール
107 版胴
108 凸版
109 印刷物
110 凸部
201 画素パターン領域
202 ダミー領域
203 ストライプパターン
204 印刷領域
301 薄膜トランジスタアレイ
302 薄膜トランジスタ素子
303 取出し電極
304 基板
400〜402 従来技術に係る薄膜トランジスタアレイ
403 配線‐半導体接触領域
404 配線‐半導体接触緩衝領域
501 薄膜トランジスタアレイ多面付け基板
601 絶縁性の基板
602 ゲート絶縁膜(層)
603 ゲート電極
604 ソース電極
605 ドレイン電極
606 半導体(層)
607 保護材料(層)
608 層間絶縁膜(層)
701 薄膜トランジスタアレイ
702 ソース電極‐取出し電極接続部101
603
607 Protective material (layer)
608 Interlayer insulating film (layer)
701 Thin
Claims (9)
前記画素パターン領域に直線状に並んだ複数の前記薄膜トランジスタ素子の前記ソース電極に電気的に接続された複数の取出し電極とを含み、
前記半導体層は、半導体材料を直線状に並んだ複数の前記薄膜トランジスタ素子が並ぶ方向と平行なストライプ形状に形成した複数のストライプパターンの一部により形成され、
複数の前記ストライプパターンの一部は、少なくとも一部が前記画素パターン領域の外のダミー領域に形成され、
前記ストライプパターンと前記取出し電極とは、異なる層に形成されている、
薄膜トランジスタアレイ。A matrix of thin film transistor elements including at least an insulating substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer formed in a channel region between the source electrode and the drain electrode. The pixel pattern area arranged in a shape and
A plurality of extraction electrodes electrically connected to the source electrodes of the plurality of thin film transistor elements linearly arranged in the pixel pattern region are included.
The semiconductor layer is formed by a part of a plurality of stripe patterns formed in a stripe shape parallel to the direction in which the plurality of thin film transistor elements in which the semiconductor materials are linearly arranged are arranged.
A part of the plurality of stripe patterns is formed in a dummy area outside the pixel pattern area, at least in part.
The stripe pattern and the take-out electrode are formed in different layers.
Thin film transistor array.
請求項1に記載の薄膜トランジスタアレイ。At least one of the plurality of stripe patterns intersects with at least one of the plurality of extraction electrodes in a plan view.
The thin film transistor array according to claim 1.
請求項1または2に記載の薄膜トランジスタアレイ。The take-out electrode is formed on the insulating substrate.
The thin film transistor array according to claim 1 or 2.
前記取出し電極が前記層間絶縁膜層の上に形成されている、
請求項1または2に記載の薄膜トランジスタアレイ。At least an interlayer insulating film layer is formed on the semiconductor layer,
The take-out electrode is formed on the interlayer insulating film layer.
The thin film transistor array according to claim 1 or 2.
請求項1から4のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。The dummy region is a region having a width of 1 mm or more from the outer edge of the pixel pattern region.
The thin film transistor array according to any one of claims 1 to 4.
前記ストライプパターンが少なくとも2つ以上の前記薄膜トランジスタアレイにわたって形成されている、
薄膜トランジスタアレイ多面付け基板。A thin film transistor array multi-imposition substrate in which a plurality of thin film transistor arrays according to any one of claims 1 to 5 are impositioned on the same substrate.
The stripe pattern is formed over at least two or more thin film transistor arrays.
Thin film transistor array multi-imposition substrate.
前記半導体層とは異なる層に、前記画素パターン領域に直線状に並んだ複数の前記薄膜トランジスタ素子の前記ソース電極に電気的に接続された複数の取出し電極を形成する工程とを含み、
前記画素パターン領域を形成する工程において、前記半導体層は、半導体材料を前記画素パターン領域に直線状に並んだ複数の前記薄膜トランジスタ素子が並ぶ方向と平行なストライプ形状に形成した複数のストライプパターンの一部により形成される、
薄膜トランジスタアレイの製造方法。A step of forming a pixel pattern region in which thin film transistor elements including at least a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer are arranged in a matrix on an insulating substrate.
A step of forming a plurality of extraction electrodes electrically connected to the source electrodes of the plurality of thin film transistor elements linearly arranged in the pixel pattern region on a layer different from the semiconductor layer is included.
In the step of forming the pixel pattern region, the semiconductor layer is one of a plurality of stripe patterns in which the semiconductor material is formed in a stripe shape parallel to the direction in which the plurality of thin film transistor elements linearly arranged in the pixel pattern region are arranged. Formed by the part,
A method for manufacturing a thin film transistor array.
請求項7に記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。In the step of forming the pixel pattern region, the plurality of stripe patterns are formed by printing.
The method for manufacturing a thin film transistor array according to claim 7.
半導体層は、少なくとも2つ以上の前記薄膜トランジスタアレイにわたってストライプ形状に形成される、
薄膜トランジスタアレイ多面付け基板の製造方法。A method for manufacturing a thin film transistor array multi-imposition substrate, wherein a plurality of thin film transistor arrays are impositioned on the same substrate by using the method for manufacturing the thin film transistor array according to any one of claims 7 or 8.
The semiconductor layer is formed in a striped shape over at least two or more of the thin film transistor arrays.
A method for manufacturing a thin-film transistor array multi-imposition substrate.
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