WO2007055119A1

WO2007055119A1 - 有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法、ｔｆｔシート

Info

Publication number: WO2007055119A1
Application number: PCT/JP2006/321604
Authority: WO
Inventors: Katsura Hirai
Original assignee: Konica Minolta Holdings, Inc.
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-05-18
Also published as: JPWO2007055119A1

Abstract

　本発明は、キャリア移動度が高く、動作にバラツキの少ない、トップコンタクト型の構成に製造適性のある有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびＴＦＴシートを提供する。この有機薄膜トランジスタは、支持体、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも１つの別種の電極からなり、ソース電極およびドレイン電極は有機半導体膜に接合し、かつ、ソース電極またはドレイン電極の少なくとも一方が、有機半導体膜及び別種の電極に接していることを特徴とする。

Description

明細書

有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法、 TFTシー卜

技術分野

[0001] 本発明は、トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタ、該トランジスタを用いる TFT シート、またその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、有機薄膜トランジスタ (TFT)を作製するプロセスにおヽては、ソース電極、ドレイン電極をフォトリソグラフィーを用いて形成する場合、ノスラインや電極の導電性が確保しやすぐまた、プロセスダメージの影響を受けにくいボトムコンタクト型構成がとられることが多い（非特許文献 1など)。し力しながら、ボトムコンタクト型構成は、一般に、作製された TFT素子の移動度が低ぐ素子性能のバラツキが大きぐ信頼性に問題がある。これは、電極近傍、界面での有機半導体分子の乱れなどに起因するコンタクト抵抗のバラツキに起因するものと考えられる。

[0003] 本発明の構成により、 TFTシートの配線の導電性を確保しながら、移動度が高く安定した動作が可能な薄膜トランジスタ (TFT)また TFTシートを得ることができる。非特許文献 1 : SID 01 DIGEST p57

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 本発明は、キャリア移動度が高ぐ動作にバラツキの少ない、トップコンタクト型の構成に製造適性のある有機薄膜トランジスタ (TFT)および TFTシートを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明の上記課題は以下の手段により達成される。

[0006] 1.支持体、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも 1つの別種の電極からなり、ソース電極およびドレイン電極は有機半導体膜に接合し、かつ、ソース電極またはドレイン電極の少なくとも一方が、有機半導体膜及び別種の電極に接していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。

[0007] 2.支持体、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも 1つの別種の電極からなり、ソース電極およびドレイン電極は有機半導体膜の上面に接合し、かつ、ソース電極またはドレイン電極の少なくとも一方が、有機半導体膜及び別種の電極に接していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。

[0008] 3.前記ソース電極、ドレイン電極が流動性電極材料から形成されたことを特徴とする前記 1または 2記載の有機薄膜トランジスタ。

[0009] 4.前記流動性電極材料が導電性有機材料を含有することを特徴とする前記 3記載の有機薄膜トランジスタ。

[0010] 5.前記有機半導体膜が、別種の電極に接合していることを特徴とする前記 1〜4の

V、ずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[0011] 6.前記別種の電極が金属材料力なることを特徴とする前記 1〜5のいずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[0012] 7.前記別種の電極が二つあり、それぞれソース電極、ドレイン電極に接合することを特徴とする前記 1〜6のいずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[0013] 8.前記有機半導体膜は、有機半導体材料溶液力ゝらのキャスト膜であることを特徴とする前記 1〜7のいずれ力 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[0014] 9.前記 1〜8のいずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタが基板上に集積化されたことを特徴とする TFTシート。

[0015] 10.前記 9記載の TFTシートにおいて、前記別種の電極は、実質的にバスライン、または画素電極を構成することを特徴とする TFTシート。

[0016] 11.支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、別種の電極、有機半導体膜、ソース電極またはドレイン電極を、順次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。

[0017] 12.前記ソース電極、ドレイン電極が流動性電極材料カゝら形成されたことを特徴とする前記 11記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。

[0018] 13.前記別種の電極が金属材料力なることを特徴とする前記 11記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。発明の効果

[0019] 本発明により、キャリア移動度が高ぐ動作にバラツキの少ない、トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタ (TFT)および TFTシートが得られる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]ボトムコンタクト型構造を有する有機薄膜トランジスタの一例を示す概略図である。

[図 2]トップコンタクト型有機薄膜トランジスタとして好適な本発明の有機薄膜トランジスタの代表的な構成例を示す概略断面図である。

[図 3]反撥層が形成された有機半導体膜上に、ソース、ドレイン電極を形成する過程を示す概略図である。

[図 4]本発明の有機薄膜トランジスタ素子が榭脂支持体上に複数配置される TFTシート 10の 1例を示す概略の等価回路図である。

[図 5]TFTシートの有機薄膜トランジスタ、電極、バスライン等の配置例を示す図である。

[図 6]有機薄膜トランジスタの製造プロセスの一例を示す図である。

[図 7]有機薄膜トランジスタの製造プロセスの別の一例を示す図である。

[図 8]有機薄膜トランジスタの製造プロセスのさらに別の一例を示す図である。

符号の説明

[0021] 1 基板

2 ゲート電極

3 ゲート絶縁膜

4 有機半導体膜

5 ソース電極

6 ドレイン電極

E1 第 1の電極

E2 第 2の電極

P 有機半導体保護層

R1 感光性榭脂層 R2, 7 反撥層

11 TFTシート

12 ゲートバスライン

13 ソースノスライン

14 有機薄膜トランジスタ

15 蓄積コンデンサ

16 出力素子

17 垂直駆動回路

18 水平駆動回路

発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

[0023] 従来、有機薄膜トランジスタを作製するプロセスにおヽては、ソース電極、ドレイン電極等はフォトリソグラフィーを用いて形成される。従って、トップコンタクト型構成に比べ、有機薄膜トランジスタ素子として、バスラインや電極の導電性が確保でき、また、プロセスダメージの影響を受けにくいボトムコンタクト型構成がとられることが多い（非特許文献 1など)。

[0024] これは、プロセスダメージを受けやすヽ有機半導体膜の形成に先立って、ゲート、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、さら〖こは、ゲートバスライン、データバスライン、画素電極、また配線等のパターユングを、後の半導体膜の形成とは関係なく行えるためである。

[0025] 図 1はボトムコンタクト型構造を有する有機薄膜トランジスタの一例である。ガラス基板 1上にゲート電極 2、そしてゲートバスライン等をメタルマスク等を用いて真空蒸着により形成 (アルミ； 70nm)、これにゲート絶縁膜 3としてポリイミド膜をスピンコート、焼成により形成、さらにメタルマスクを用いて例えば金 (Au)でソース電極 5、ドレイン電極 6を形成した後に、最後に有機半導体膜 4がスピンコート等により形成される。また、有機半導体膜の形成前に画素電極等も形成され、基本的にこれらの電極およびノスライン、配線等は、素子のチャネル長、チャネル幅また電極サイズ等があらかじめ決定されたサイズに従って、必要なマスクを用い、また、フォトリソプロセス等により、基板上にパター-ング形成される。図において Lはチャネル長、 Wはチャネル幅を表す。

[0026] 従って、ボトムコンタクト型構成は、最後に有機半導体膜が形成されるため前記電極や、ノスライン等、回路配線等の作製プロセスに係わる有機半導体へのプロセスダメージが少ない。

[0027] 有機半導体にダメージを与えるものとして、前記の例でいえば、具体的には、ゲート絶縁層の形成、また形成に伴う焼成条件、またソース電極、ドレイン電極、ソースバスライン等の形成条件、例えば真空蒸着、スパッタ条件等、また、もしフォトリソプロセスを用いるとすれば、電極形成に必要なマスク形成や除去等に用いる薬剤や、ドライブロセス条件等がある。ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体膜の形成と関係なぐこれら電極やバスラインの形成において導電性を確保するための配置ができる特徴がある。

[0028] し力しながら、ボトムコンタクト型の構成の場合、一般に、 TFT素子の移動度が低く、また素子性能のバラツキが大きぐ信頼性に問題がある。これは、電極近傍、界面での有機半導体分子の乱れなどに起因するコンタクト抵抗のバラツキに起因するものと考えられる。

[0029] 本発明者等は、トップコンタクト型構成をとることにより、有機薄膜トランジスタ (TFT )、また TFTシートの配線の導電性を確保しながら、移動度が高く安定した動作が可能な TFTを得ることができる方法をみいだした。

[0030] 本発明は、支持体、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも 1つの別種の電極からなり、ソース電極およびドレイン電極は有機半導体膜の上面に接合し、かつ、ソース電極またはドレイン電極の少なくとも一方が、有機半導体膜及び別種の電極に接してヽることを特徴とする有機薄膜トランジスタである。

[0031] 本発明においては、これら別種の電極とは、前記ソース電極またはドレイン電極と有機半導体膜とに接したソース電極またはドレイン電極とは別の電極であり、ソース電極、ドレイン電極と協同して有機半導体膜とのコンタクト抵抗を低下させ、キャリア移動度を高める作用をするものである。また、これら別種の電極は、例えば、 TFTシートを構成するソースバスライン、また画素電極等と連結し実質的にこれを構成することが好ましい。

[0032] 本発明に係わる、有機薄膜トランジスタあるいは TFTシートにおいては、ソース電極、ドレイン電極は、ゲート電極、また、別種の電極、また表示素子の駆動のため形成されるバスライン、画素電極等の形成の後に、別種の電極と連結するように一体に形成される。

[0033] ゲート電極にはゲートバスラインカ、またソース電極には、ソースバスラインが一体に或いは連結し、またこれと対向するドレイン電極には、画素電極が一体に或いは連結し形成される。

[0034] 従って、有機薄膜トランジスタあるいは TFTシートの製造において、これらの別種の電極も、ゲート電極と、或いはドレイン電極、或いはソース電極と、一体に、或いは連結するよう各種のパターユング方法を用い、それぞれのパターンに作り込まれる。

[0035] 本発明は、ゲート電極、また、別種の電極の作製を含む電極の形成と、別種の電極と連結する画素電極やバスライン等の形成、有機半導体膜の形成、また、ソース電極、ドレイン電極の形成カゝらなる有機薄膜トランジスタ (TFT)、また TFTシートの製造において、有機半導体膜がプロセスダメージの影響を受けにくぐまた同時にバスラインや電極との導電性が安定して確保できるトップコンタクト型構造を有する有機薄膜トランジスタおよび TFTシート、またその製造方法を提供するものである。

[0036] 以下、本発明のトップコンタクト型有機薄膜トランジスタおよびその製造方法について好ましい実施の形態をもとに説明する。

[0037] 図 2の (A)〜 (E)に、トップコンタクト型有機薄膜トランジスタとして好適な本発明の有機薄膜トランジスタ素子の代表的な構成例を示す。

[0038] 図 2 (A)の構成は、基板 1上に、ゲート電極 2、ゲート絶縁層 3、ゲート絶縁層に接して別種の電極である第 1の電極 (E1)、第 2の電極 (E2)、有機半導体層 4、ソース電極 5、ドレイン電極 6が形成されており、ソース電極 5およびドレイン電極 6は有機半導体層 4の上面に接合した、所謂トップコンタクト型の構成をとつている。また、ソース電極 5およびドレイン電極 6はそれぞれが第 1の電極 (E1)および第 2の電極 (E2)に接合した構造をとなっている。 [0039] 従って、本発明において、有機薄膜トランジスタ中のバスライン (ソースバスライン）および画素電極等本発明における別種の電極は、それぞれ第 1の電極 (E1)、第 2 の電極 (E2)として有機半導体膜の形成に先立って形成され、電極としてはソース、ドレイン電極のみが有機半導体膜形成後に形成される。

[0040] また、図 2の (A)の構成例では、有機半導体膜を、第 1の電極 (E1)と第 2の電極 (E 2)に接合するように塗布されている。この様な構成をとることで有機半導体溶液をキャストする方法により有機半導体膜を形成するときにハジキがおきにくくなり、結果として半導体膜の製膜性を良好に維持することができるためである。このため有機半導体膜は別種の電極上にオーバーラップさせ形成することが好まし、。 TFTの性能向上のため、ゲート絶縁膜表面には、シランカップリング剤等による処理を行って、水接触角を 60° 以上、好ましくは 90° 以上とするのが好ましぐその場合、ゲート絶縁膜表面は、有機半導体膜の形成時、有機半導体溶液をハジきやすくなるためであり、ハジキにより有機半導体膜の製膜性に悪影響を与えることがあるためである。また、電極近傍、界面での有機半導体分子の乱れなどに起因するコンタクト抵抗のノッキ等を低減するためにも有効である。

[0041] 図 2の（B)〜（E)に、同様に本発明における別種の電極、即ち画素電極およびバスライン等の別種の電極が有機半導体膜に先立って形成される、本発明のトップコンタクト型構造を有する有機薄膜トランジスタ (TFT)の別の代表形態を示した。

[0042] 図 2の（B)は、（A)に比べて、有機半導体膜が、別種の電極である第 1の電極 (E1 )、第 2の電極 (E2)と端部で接触しオーバーラップ部分がないタイプである。塗布の際には、ゲート絶縁膜のハジキが余り大きくない場合にはこの構成で充分な特性が得られる。

[0043] 図 2の（C)は、有機半導体層と別種の電極は接しておらず、ソース電極、ドレイン電極が別種の電極と有機半導体層に接してこれを連結する形の構成であり、前記 (B) とほぼ同様の構成を有する。

[0044] 図 2の（D)は、本発明においてより好ましい構成であり、有機半導体層上のチヤネル部分の表面に保護膜を形成したものである。これにより有機半導体層の形成後のプロセス、ソース、ドレイン電極の形成や、その後のプロセスに対し、有機半導体層の特にチャネルを構成する部分の保護の役割をするほか、保護膜の形成によって、ソース、ドレイン電極の精度のよいパターユングを同時に行える利点がある。

[0045] 図 2の（E)は、別種の電極として 2種の電極を形成して!/、る前記（A)〜（D)に対し、別種の電極として一種のみを形成した例である。有機半導体膜の形成に先だって、例えば画素電極に連結してこれを構成する別種の電極のみを予め形成しておき、有機半導体膜形成後に、ドレイン電極を、そしてソース電極を形成する。

[0046] このトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタにおいては、基板上へのゲート電極、ゲート絶縁膜 (層）、また別種の電極 (バスラインや画素電極を含んでもよ!ヽ）までは、有機半導体膜が形成されていないため、従来の、マスクを用いた真空蒸着や、スパッタ法、フォトリソグラフィープロセスやエッチング工程等が各電極のバターユングにそのまま使用できる。

[0047] 従って、ゲート電極、またこれら別種の電極としては、導電性材料であれば特に限定されず、種々の金属材料を用いることができ、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジゥム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ 'ァンチモン、酸化インジウム'スズ (ITO)、フッ素ドープ酸ィ匕亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシ一カーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、マグネシウム

、マグネシウム Z銅混合物、マグネシウム Z銀混合物、マグネシウム Zアルミニウム混合物、マグネシウム Zインジウム混合物、アルミニウム Z酸ィ匕アルミニウム混合物、リチウム Zアルミニウム混合物等が用いられるが、導電性が十分確保できる金属材料が好ましぐ特に、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、アルミニウム等が好ましい。

[0048] 電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着ゃスパッタ等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法等がある。

[0049] また、有機半導体膜 (層）を形成した後に形成されるソース電極、ドレイン電極については、従来の真空蒸着プロセス、また、スパッタリングや、それに付随するレジストを用いるパターユングプロセスが有機半導体膜にダメージを与えることがあることから、流動性電極材料を用い、凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法、インクジェット法等によって形成することが好ましい。

[0050] 流動性電極材料としては、導電性微粒子分散液、また、導電性ポリマーの溶液あるいは分散液等がある。流動性電極材料とは、導電性微粒子分散液または導電性材料の溶液等、液状またはペースト状のものをいう。

[0051] 導電性分散液としては、例えば金属等カゝらなる導電性微粒子を、好ましくは有機材料力もなる分散安定剤を用いて、水や有機溶剤又はその混合物である分散媒中に分散させたペースト或いはインク等の導電性微粒子分散液が挙げられる。有機半導体膜上に形成されることから特に水を主体とする分散媒として用いた前記の分散液が好ましい。

[0052] 導電性微粒子の金属材料 (金属微粒子）としては、白金、金、銀、コバルト、 -ッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レユウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができる力特に仕事関数が 4. 5eV以上の白金、金、銀、銅、コノレト、クロム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タングステンが好ましい。

[0053] このような金属微粒子分散物の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属ィオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは、特開平 11— 76800号、同 11— 80647号、同 11— 319538号、特開 2000— 239853 等に示されたコロイド法、特開 2001— 254185、同 2001— 53028、同 2001— 352 55、同 2000— 124157、同 2000— 123634など【こ記載されたガス中蒸発法【こより製造された金属微粒子分散物である。

[0054] 分散される金属微粒子の平均粒径としては、 20nm以下であることが本発明の効果の点で好ましい。

[0055] また、金属微粒子分散物に導電性ポリマーを含有させることが好ましく、これをバタ一ユングして押圧、加熱等によりソース電極、ドレイン電極を形成すれば、導電性ポリマーにより有機半導体膜とのォーミック接触を可能とできる。即ち金属微粒子の表面に、導電性ポリマーを介在させて、半導体への接触抵抗を低減させ、かつ、金属微粒子を加熱融着させることで、さらに本発明の効果を高めることができる。

[0056] 導電性ポリマーとしては、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマ一を用いることが好ましぐ例えば導電性ポリア-リン、導電性ポリピロール、導電性ポリチォフェン、ポリエチレンジォキシチォフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体などが好適に用いられる。

[0057] 金属微粒子の含有量は導電性ポリマーに対する質量比で 0. 00001-0. 1が好ま LV、。この量を超えると金属微粒子の融着が阻害されることがある。

[0058] これらの金属微粒子分散物で、電極を形成した後、加熱により前記の金属微粒子を熱融着させてソース電極、ドレイン電極を形成する。また電極形成時に、概ね、 1〜 50000Pa、さらに 1000〜10000Pa程度の押圧を力け、融着を促進することも好ましい。

[0059] 加熱また加圧する方法としては、加熱ラミネータなどに用いられる方法をはじめ、公知の方法を用いることができる。

[0060] また導電性ポリマーとしては、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリア-リン、導電性ポリピロール、導電性ポリチォフェン、ポリエチレンジォキシチォフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体（PEDOT—PSS)などが好適に用いられる。中でも半導体層との接触面にぉ、て電気抵抗が少な、ものが好ましい。

[0061] (有機半導体層）

有機半導体層を構成する材料としては、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が適用可能である。

[0062] 縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、へキサセン、ヘプタセン、フタロシアニン、ポルフィリンなどの化合物及びこれらの誘導体が挙げられる。

[0063] 共役系化合物としては、例えば、ポリチォフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリア二リン、ポリフエ二レン及びそのオリゴマー、ポリフエ二レンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチェ二レンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレンィ匕合物、キノンィ匕合物、テトラシァノキノジメタンなどのシァノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体或いは混合物を挙げることがでさる。

[0064] また、特にポリチォフェン及びそのオリゴマーのうち、チォフェン 6量体である atーセクシチォフェン e , ω—ジへキシノレ aーセクシチォフェン、 e , ω—ジへキシノレ a—キンケチォフェン、 α , ω—ビス（3—ブトキシプロピル） - a—セクシチォフェン、などのオリゴマーが好適に用いることができる。

[0065] さらに銅フタロシア-ンゃ特開平 1 1— 251601に記載のフッ素置換銅フタロシア- ンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン 1 , 4, 5, 8—テトラカルボン酸ジイミド、 N , N' —ビス（4 トリフルォロメチルベンジル）ナフタレン 1 , 4, 5, 8—テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及びアントラセン 2, 3, 6, 7— テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、 C ーレン類、 SWNTなどの力

60、 C

70、 C

76、 C

78、 C 等フラ

84

一ボンナノチューブ、メロシアニン色素類、へミシァニン色素類などの色素などがあげられる。

[0066] これらの π共役系材料のうちでも、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラ一レン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群カゝら選ばれた少なくとも 1種が好ましい。また、縮合多環化合物として、 J. Am. Chem. Soc . 2005, 4986に記載された化合物等を用いることもできる。

[0067] また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン (TTF)—テトラシァノキノジメタン (TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン（BEDTTTF)—過塩素酸錯体、 BEDTTTF ヨウ素錯体、 TCNQ ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどの σ共役系ポリマーゃ特開 2000— 260999に記載の有機'無機混成材料も用いることができる。

[0068] また、前記ポリチォフェン及びそのオリゴマーのうち、下記一般式（1)で表されるチォフェンオリゴマーが好まし、。

[0069] [化 1] —般式 (1 )

[0070] 式中、 Rは置換基を表す。

[0071] 一般式（1)において、 Rで表される置換基としては、例えば、アルキル基 (例えば、メチル基、ェチル基、プロピル基、ォクチル基、ドデシル基、ペンタデシル基等）、シク口アルキル基 (例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基等）、ァルケ-ル基 (例えば、ビュル基、ァリル基等）、アルキ-ル基 (例えば、ェチュル基、プロパルギル基等）、ァリール基（例えば、フエ-ル基、 p—クロ口フエ-ル基、トリル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、ビフエ-リル基等）、芳香族複素環基 (例えば、フリル基、チェニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ビラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾォキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等）、複素環基 (例えば、ピロリジル基、モルホリル基等）、アルコキシル基 (例えば、メトキシ基、エトキシ基、へキシルォキシ基、ドデシルォキシ基等 )、シクロアルコキシ基 (例えば、シクロペンチルォキシ基等）、ァリールォキシ基 (例えば、フエノキシ基、ナフチルォキシ基等）、アルキルチオ基 (例えば、メチルチオ基、ェチルチオ基、へキシルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基 (例えば、シクロペンチルチオ基等）、ァリールチオ基 (例えば、フエ二ルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボ-ル基（例えば、メチルォキシカルボ-ル基、ェチルォキシカルボ-ル基、ォクチルォキシカルボ-ル基、ドデシルォキシカルボ-ル基等）、ァリールォキシカルボ-ル基（例えば、フエ-ルォキシカルボ-ル基、ナフチルォキシカルポ-ル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホ -ル基、ジメチルアミノスルホ -ル基、ブチルアミノスルホ -ル基、シクロへキシルアミノスルホ -ル基、ドデシルアミノスルホ -ル基、フエ-ルアミノスルホ -ル基、ナフチルアミノスルホ -ル基、 2—ピリジルアミノスルホ -ル基等）、ァシル基（例えば、ァセチル基、ェチルカルボ-ル基、シクロへキシルカルボ-ル基、ォクチルカルポ-ル基、ドデシルカルポ-ル基、フエ -ルカルボ-ル基、ナフチルカルボ-ル基、ピリジルカルボ-ル基等）、ァシルォキシ基（例えば、ァセチルォキシ基、ブチルカルボ-ルォキシ基、ドデシルカルボ -ルォキシ基、フエニルカルボ-ルォキシ基等）、アミド基 (例えば、メチルカルボ-ルアミノ基、ェチルカルボ-ルァミノ基、ペンチルカルボ-ルァミノ基、シクロへキシルカルボ-ルァミノ基、 2—ェチルへキシルカルボ-ルァミノ基、ドデシルカルボ-ルァミノ基、フエ-ルカルポ-ルァミノ基、ナフチルカルボ-ルァミノ基等）、力ルバモイル基（例えば、ァミノカルボ-ル基、ジメチルァミノカルボ-ル基、ペンチルァミノカルボ-ル基、シクロへキシルァミノカルボ-ル基、 2—ェチルへキシルァミノカルボ-ル基、ドデシルァミノカルボ-ル基、フエ-ルァミノカルボ-ル基、ナフチルァミノカルボ-ル基、 2 ピリジルァミノカルボ-ル基等）、ウレイド基 (例えば、メチルウレイド基、ェチルウレイド基、シクロへキシルウレイド基、ドデシルウレイド基、フエ-ルゥレイド基、ナフチルウレイド基、 2—ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィエル基 (例えば、メチルスルフィ -ル基、ブチルスルフィエル基、シクロへキシルスルフィエル基、 2—ェチルへキシルスルフィエル基、フエ-ルスルフィ-ル基、ナフチルスルフィ-ル基、 2—ピリジルスルフィエル基等）、アルキルスルホ -ル基（例えば、メチルスルホ -ル基、ブチルスルホ -ル基、シクロへキシルスルホ -ル基、ドデシルスルホ -ル基等）、ァリールスルホ- ル基（例えば、フエ-ルスルホ-ル基、ナフチルスルホ-ル基、 2—ピリジルスルホ- ル基等）、アミノ基 (例えば、アミノ基、ェチルァミノ基、ジメチルァミノ基、シクロペンチルァミノ基、 2—ェチルへキシルァミノ基、ァ-リノ基、ナフチルァミノ基、 2—ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子 (例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基（例えば、トリフルォロメチル基、ペンタフルォロェチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シァノ基、シリル基 (例えば、トリメチルシリル基、トリフ -ルシリル基、フエ二ルジェチルシリル基等)等が挙げられる。

[0072] これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されて、ても、複数が互いに結合して環を形成して、てもよ、。

[0073] 中でも好ましい置換基は、アルキル基であり、更に好ましくは、炭素原子数が 2〜2 0のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素原子数 6〜 12のアルキル基である。

[0074] 《チォフェンオリゴマーの末端基》

前記チォフェンオリゴマーの末端基にっ、て説明する。 [0075] 前記チォフェンオリゴマーにおいて、末端基は、チェ-ル基をもたないことが好ましぐまた、前記末端基として好ましい基としては、ァリール基 (例えば、フエニル基、 p —クロロフヱ-ル基、トリル基、ナフチル基、アントリル基、ァズレニル基、ァセナフテ

-ル基、ピレニル基、ビフヱ-リル基等）、アルキル基 (例えば、メチル基、ェチル基、 tert—ブチル基、へキシル基、ォクチル基、ドデシル基、ペンタデシル基等）、ハロゲン原子 (例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。

[0076] 《チォフェンオリゴマーの繰り返し単位の立体構造的特性》

また前記チォフェンオリゴマーは、構造中に、 Head— to— Head構造を持たないこと力子ましく、それにカ卩えて、更に好ましくは、前記構造中に、 Head— to— Tail構造、または、 Tail— to— Tail構造を有することが好ましい。

[0077] Head— to— Head構造、 Head— to— Tail構造、 Tail— to— Tail構造については、例えば、『π電子系有機固体』（1998年、学会出版センター発行、日本化学界編） 27〜32頁、 Adv. Mater. 1998, 10, No. 2, 93〜116頁等により参照出来る力ここで、具体的に各々の構造的特徴を下記に示す。尚、ここにおいて Rは前記一般式（1)における Rと同義である。

[0078] [化 2]

Head— to— Head構造

[0079] [化 3]

Head— to— Tail構造

[0080] [化 4]

[0081] 以下、チォフェンオリゴマーの好ましい具体例を示す。

[0082] [化 5]

[0083] [ィ匕 6]

[湖 0]

而 900Zdf/ェ:) d LY 6TISS0/.00Z OAV

[0086] これらチォフェンオリゴマーの製造法は、本発明者等による特願 2004— 172317 号（2004年 6月 10日出願）に記載されている。

[0087] また、本発明においては、有機半導体膜 (層）に、たとえば、アクリル酸、ァセトアミド、ジメチルァミノ基、シァノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシァノエチレンおよびテトラシァノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するァクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフエ-ル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フニル基などの官能基を有する材料、フエ-レンジァミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、力ルバゾールおよびその誘導体、テトラチァフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。

[0088] ドーピングとは電子授与性分子 (ァクセプター）または電子供与性分子（ドナー）をド一パントとして該薄膜に導入することを意味する。従って、ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしては公知のものを採用することができる。

[0089] これらの有機半導体層を形成する方法としては、公知の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着、 MBE (Molecular Beam Epitaxy)、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、スパッター法、 CVD (Ch emical Vapor Deposition)、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、電着、スピンコート、ディップコート、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、および LB法等、またスクリーン印刷、インクジェット印刷、ブレード塗布などの方法を挙げることができる

[0090] この中で生産性の観点で、有機半導体材料の溶液を用い簡単かつ精密に薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等、半導体溶液をキャストする方法が好ましい。

[0091] なお Advanced Material誌 1999年第 6号、 p480〜483に記載の様に、ペンタセン等の前駆体が溶媒に可溶であるものは、塗布により形成した前駆体の膜を熱処理して目的とする有機半導体材料の薄膜を形成しても良い。

[0092] これら有機半導体膜の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体膜の膜厚に大きく左右される場合が多ぐその膜厚は、用いる有機半導体材料により異なる力一般に： m以下、特に 10〜300nmが好ましい。

[0093] また、これら有機半導体膜 (層）を半導体溶液をキャストする方法により作製する場合、有機半導体材料溶液の溶媒としては任意の溶媒を用いることができ、例えば、炭ィ匕水素系、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系、グリコールエーテル系など広範囲の有機溶媒から、有機半導体化合物に応じて適宜選択されるが、ジェチルエーテルゃジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジォキサンなどの環状エーテル系溶媒、アセトンゃメチルェチルケトン、シクロへキサノン等のケトン系溶媒、キシレン、トルエン、 o—ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、 m —タレゾール等の芳香族系溶媒、へキサン、シクロへキサン、トリデカンなどの脂肪族炭化水素溶媒、 α—テルビネオール、また、クロ口ホルムや 1, 2—ジクロ口エタン等のハロゲンィ匕アルキル系溶媒、 Ν—メチルピロリドン、 2硫ィ匕炭素等を好適に用いることがでさる。

[0094] 前記ゲート絶縁膜上への、塗布性や成膜性の観点から、最も好ましくは、脂肪族系の有機溶媒、具体例として、シクロへキサンやへキサンを含むことが好ましい。

[0095] (ゲート絶縁膜）

ゲート絶縁膜 (層）としては、ゲート電極形成後に形成されるものであり、種々の絶縁膜を用いることができる。特に比誘電率の高い無機酸ィ匕物皮膜が好ましい。無機酸ィ匕物としては、酸化ケィ素、酸ィ匕アルミニウム、酸ィ匕タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタノレ酸ストロンチウムビスマス、タンタノレ酸ニ才ブ酸ビスマス、トリ才キサイドイツトリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは酸ィ匕ケィ素、酸化アルミ- ゥム、酸ィ匕タンタル、酸ィ匕チタンである。窒化ケィ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。

[0096] 上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線ェピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、 CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターユングによる方法などのウエットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。 [0097] ウエットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。

[0098] 大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平 11— 61406号公報、同 11 133205号公報、特開 2000— 121804号公報、同 2000— 147209号公報、同 2000— 185362号公報等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する)。これによつて高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。

[0099] また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアタリレート、光ラジカル重合系、光力チオン重合系の光硬化性榭脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビュルフエノール、ポリビュルアルコール、ノボラック榭脂、およびシァノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウエットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に 50ηπ！〜 3 m、好ましくは ΙΟΟηπ！〜 1 μ mである。無機酸ィ匕物皮膜と有機酸ィ匕物皮膜は積層して併用することができる。

[0100] ゲート絶縁膜の表面には、任意の配向処理を施してもよい。シランカップリング剤、たとえばォクタデシルトリクロロシラン、トリクロロメチルジシラザンや、アルカン燐酸、ァルカンスルホン酸、アルカンカルボン酸などの自己組織ィ匕配向膜が好適に用いられる。

[0101] また、これら配向処理をすることで、形成されるゲート絶縁膜の表面は、水に対する接触角が 60度以上、好ましくは 80度以上であるような疎水性の膜とすることが TFT の性能向上のため好ましい。これらのゲート絶縁膜を有する基材上に、本発明に係わる有機半導体材料薄膜を形成させ、ソース電極、ドレイン電極を形成し本発明に係わる有機薄膜トランジスタが製造される。

[0102] 本発明におヽて、有機薄膜トランジスタが形成されるところの基板、支持体としてはガラスやフレキシブルな榭脂製シートが用いられ、例えば、プラスチックフィルムを基板乃至シートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（PET)、ポリエチレンナフタレート（PEN)、ポリエーテノレスルホン（PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフエ-レンスルフイド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（PC)、セルローストリアセテート（T AC)、セルロースアセテートプロピオネート（CAP)等力もなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量ィ匕を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。

[0103] また、本発明においては、前記有機半導体膜の形成後に、有機半導体チャネル領域を保護して、有機半導体膜の特性変化を防ぐため、有機半導体保護層を形成することがでさる。

[0104] 有機半導体保護層としては、有機半導体膜に影響を与えない材料を用い、有機半導体保護層の上にパターユングのために、感光性榭脂層等の感光性組成物を形成するような場合には、その塗布工程において、さらに光感応性榭脂層のパターユング処理時にも影響を受けない材料であるが好ましい。そのような材料として、好ましくは、親水性ポリマーを含有する材料であり、さらに好ましくは、親水性ポリマーの水溶液又は水分散液である。親水性ポリマーは、水、または酸性水溶液、アルカリ性水溶液、アルコール水溶液、各種の界面活性剤の水溶液に対して、溶解性または分散性を有するポリマーである。たとえばポリビュルアルコールや、 HEMA、アクリル酸、アタリルアミドなどの成分力もなるホモポリマー、コポリマーを好適に用いることができる。ポリビュルアルコールが好まし、。

[0105] 有機半導体保護層を、印刷法またインクジェット法等により有機半導体チャネル上にパターン形成する。

[0106] また有機半導体保護層を有機半導体チャネル上にパターン形成するには、前記光感応性榭脂層と組み合わせ用いる。これによりフォトリソグラフィ一法によって有機半導体保護層をパターユングできる。

[0107] 有機半導体層上に形成される前記光感応性榭脂層（レジスト材料)等も、ソース電極やドレイ電極パターンの形成時において有機半導体保護層となる。

[0108] また、有機半導体膜の上には、電極材料を反撥する材料からなる反撥層を設けてもよぐ予めこのパターンを有機半導体膜上等に形成して精度よく電極形成を行える様にしてもよい。

[0109] ここで有機半導体保護層は、ソース電極、ドレイン電極のパターユングにお!、て、前記保護層上また保護層に設けられる感光性榭脂層上に、この電極材料の反撥層を設けてもよい。反撥層は、ソース、ドレイン電極等の電極形成材料 (本発明においては流動性材料、例えば、導電性ペースト等、導電性材料溶液或いは分散液等が用いられるが）が水を主成分とする溶媒を用いた材料である場合には、これをはじき、塗布等により所望のノターンに自然に電極材料を配置できる撥水性材料力もなる層であることが好ましぐ例えば、シリコーンゴム層等が好ましぐそのほか、フエノール榭脂ゃエポキシ榭脂等、また、シランカップリング剤などの親油'性の材料を用いてもよい。

[0110] 反撥層も有機半導体膜上に、例えば、反撥層材料が水性媒体により構成されている場合は、印刷法、インクジェット法等により、直接、有機半導体膜上にパターユング可能であるが、多くは疎水性の材料であり、前記有機半導体保護層上にこれと共に形成されパターユングされるのが好まし、。

[0111] 保護層の膜厚は ΙΟΟηπ！〜 10 /z mの層である。さらに後述するゲート絶縁層の材料も用いることができる。また、有機半導体保護層は、光透過率が 10%以下であることが好ましぐさらに好ましくは 1%以下である。これにより、有機半導体膜が光により特性劣化するのを抑えることができる。

[0112] 本発明において有機半導体保護層のパターユングは、感光性榭脂を用いて、フォトリソグラフ法により、ソース電極及びドレイン電極のパターユングと同時に行うことが好ましい。この場合、有機半導体保護層を塗布後に、これに接して層の全面に感光性榭脂の溶液を塗布し、感光性榭脂層を形成しフォトリソグラフ法によりパターユングする。

[0113] 感光性榭脂としては、ポジ型、ネガ型の公知の材料を用いることができる力レーザ一で露光が行えるレーザー感光性の材料を用いることが好ま、。このような感光性榭脂として、（1)特開平 11— 271969号のような色素増感型の光重合感光材料、 (2 )特開平 9— 179292号のような赤外線レーザーに感光性を有するネガ型感光材料、（3)特開平 9— 171254号のような赤外線レーザーに感光性を有するポジ型感光材料が挙げられる。工程が暗所に限定されない点で、（2)、（3)が好ましい。

[0114] 感光性榭脂の塗布溶液を形成する溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテノレ、プロピレングリコーノレモノェチノレエーテノレ、メチノレセロソノレブ、メチノレセロソルブアセテート、ェチルセ口ソルブ、ェチルセ口ソルブアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジォキサン、アセトン、シクロへキサノン、トリクロロエチレン、メチルェチルケトン等が挙げられる。これら溶媒は、単独であるいは 2種以上混合して使用する。

[0115] 感光性榭脂層を形成する方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法が用いられる。

[0116] 感光性榭脂層が形成されたら、感光性榭脂層にパターユング露光を行う。パター- ング露光を行う光源としては、 Arレーザー、半導体レーザー、 He— Neレーザー、 Y AGレーザー、炭酸ガスレーザー等が挙げられ、好ましくは赤外に発振波長があるもので、半導体レーザーである。出力は 50mW以上が適当であり、好ましくは lOOmW 以上である。

[0117] 露光された光感応性榭脂層の現像には、水系アルカリ現像液が好適である。アルカリ性ィ匕合物のアルカリ現像液中における濃度は、通常 1〜10質量％、好ましくは 2 〜5質量％である。

[0118] 現像液には、必要に応じァ-オン性界面活性剤、両性界面活性剤やアルコール等の有機溶剤を加えることができる。

[0119] また必要により、光感応性榭脂層を除去する工程を加えることができる。アルコール系、エーテル系、ケトン系などの前記感光性榭脂層の有機溶媒カゝら適宜選択して除去に用いる。

[0120] この様に有機半導体保護膜形成後に感光性榭脂を用いこれをパターユングし、レジストの除去された部分に、前記流動性材料にて印刷法或いはインクジェット法等によりソース、ドレイン電極を形成できる。

[0121] また、反撥層を用いると、ソース電極、ドレイン電極形成のための前記流動性材料によるパターユングにおいて、反撥層の存在する領域においては電極材料がはじかれるために、ソース、ドレイン電極それぞれの形成領域に電極材料は自動的にパターンニングされる。

[0122] 図 3に、反撥層が形成された有機半導体膜上に、インクジェット法によって電極材料を供給し、ソース、ドレイン電極をそれぞれ精度よく形成する過程を示す。図 3 (a) は、有機半導体膜 4上にシリコーンゴム層を反撥層 7としてチャネル部分に形成し、さらにこの上からインクジェット法などによりソース、ドレイン電極領域に電極材料、例えば、 PEDOTZPSSの水分散液をインクとしてこれを連続的に吐出する過程である。反撥層はインクをはじくので、反撥層に電極材料ははじかれるため、電極材料印刷のパターン精度が低くとも、電極自体は精度よく形成される。

[0123] また、図 3 (b)、 (c)に示すように、例えば電極材料インクを、反撥層を含みソース、ドレイン電極の二つを跨ぎこれをカバーする領域に吐出しても、反撥層が電極材料をはじくので、ソース、ドレインそれぞれの電極に吐出されたインクは自動的に分離するため同様に、電極パターンは精度よく形成される。

[0124] また、この方法によって、 TFTのチャネル長は形成した反撥層被膜の幅、例えばィンクジェットの液滴の容量や吐出量等によって一意に制御でき、ソース、ドレイン電極のショート等が防止され、極めて簡単な方法で、精度が高ぐ信頼性の高い有機薄膜トランジスタが形成される。

[0125] 図 4は、本発明の有機薄膜トランジスタ素子が榭脂支持体上に複数配置される TF Tシート 10の 1例を示す概略の等価回路図である。

[0126] TFTシート 11はマトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ 14を有する。 12 は各有機薄膜トランジスタ 14のゲート電極のゲートバスラインであり、 13は各有機薄膜トランジスタ 14のソース電極のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ 14 のドレイン電極には、出力素子 16が接続され、この出力素子 16は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。図示の例では、出力素子 16 として液晶が、抵抗とコンデンサ力もなる等価回路で示されている。 15は蓄積コンデンサ、 17は垂直駆動回路、 18は水平駆動回路である。

[0127] 図 5 (a)に、上記等価回路に準じた、本発明の、実際の TFTシートの有機薄膜トランジスタ素子、電極、バスライン等の配置例を示す。 TFTシートとしてはアディショナルキャパシタタイプで、シート状支持体（図示されてヽな、）上にまずゲート電極 2を有し、ゲート絶縁層（図示されて、な、)を介して有機半導体膜 4をチャネルとして連結されたソース電極 5及びドレイン電極 6を有し、ゲート電極 2はゲートバスライン 12と、ソース電極は第 1の電極 E1と一体に形成されたソースバスライン 13と連結されている。またドレイン電極 6は、第 2の電極 (E2) (即ちここでは画素電極）と連結する。またゲートバスラインに設けられたもう一つの電極 8と画素電極との間に、アデイショナルキャパシタとして蓄積コンデンサが形成されて、る。

[0128] 尚、図 5 (b)は、図 5 (a)中において、 A— Aにおける断面図である。

[0129] (発明の実施の形態）

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明はこれに限定されるものではない。

[0130] 図 6は、前記図 2 (A)の構成カゝらなる有機薄膜トランジスタの製造プロセスを示す図である。

[0131] 実施態様 1 (有機薄膜トランジスタ素子 Aの作製）

〈支持体の作製〉

テトラメトキシシラン 3. 04g (20mmol)と、塩化メチレン 1. 52gと、エタノール 1. 52 gとを混合した後、 0. 5%硝酸水溶液を 0. 72gカ卩えて加水分解を行い、室温でそのまま 1時間攪拌を続けた。

[0132] エタノール 5. 3gと酢酸メチル 60. 9gの混合溶媒にジァセチルセルロース（ダイセル化学製、 L50)を溶解させた後、テトラメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに 1時間攪拌を行った後、ゴムベルト上にギャップ巾 800 mのドクターブレードで成膜した。ベルトを搬送させながら、得られたフィルムを 120°Cで 30分間乾燥させ、厚さ 200 mの支持体 1を作製した。動的粘弾性の測定力も得られた Tg は 226°Cであった。

[0133] 支持体 1の表面に 50WZm²Zminの条件でコロナ放電処理を施し、下記組成の塗布液を乾燥膜厚 2 /z mになるように塗布し、 90°Cで 5分間乾燥した後、 60WZcm の高圧水銀灯下 10cmの距離力も 4秒間硬化させた。

ジペンタエリスリトールへキサアタリレート単量体 60g ジペンタエリスリトールへキサアタリレート 2量体 20g ジペンタエリスリトールへキサアタリレート 3量体以上の成分 20g ジエトキシベンゾフエノン UV開始剤 2g

シリコーン系界面活性剤 lg

メチルェチルケトン 75g

メチルプロピレングリコール 75g

さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理して厚さ 50nmの酸化ケィ素膜を設け、これらの層を下引き層 Uとした。

[0135] (使用ガス）

不活性ガス:ヘリウム 98. 25体積⁰ /₀

反応性ガス：酸素ガス 1. 5体積％

反応性ガス:テトラエトキシシラン蒸気 (ヘリウムガスにてパブリング) 0. 25体積％ (放電条件）

放電出力： lOWZcm²

(電極条件）

電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを lmm被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸ェチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にして Rmax5 μ mとした誘電体（比誘電率 10)を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。

[0136] 〈ゲート電極形成〉

上記の下引き層 U上に、下記組成の光感応性榭脂 1を塗布し、 100°Cにて 1分間乾燥させることで、厚さ 2 mの光感応性榭脂層を形成した。

[0137] (光感応性榭脂 1) 色素 A 7部

ノボラック榭脂（フエノールと m―、 p—混合タレゾールとホルムアルデヒドを共縮合させたノボラック榭脂（Mw=4000、フエノール Zm—タレゾール Zp—クレゾ一ルのモル比がそれぞれ 5Z57Z38)) 90部

クリスタルバイオレット 3部

[0138] [化 9]

[0139] 発振波長 830nm、出力 lOOmWの半導体レーザーで 200nijZcm²のエネルギー密度でゲートバスラインおよびゲート電極のパターンを露光した後、アルカリ水溶液で現像し、レジスト像を得た。

[0140] さらにその上に、スパッタ法により、厚さ 300nmのアルミニウム皮膜を一面に成膜した後、 MEKで上記光感応性榭脂層の残存部を除去することで、ゲートラインおよびゲート電極 2を作製した。

[0141] 〈ゲート絶縁層形成工程〉

以上のフィルム基板をよく洗浄した後、 10質量％ホウ酸アンモ-ゥム水溶液中で、 2分間、 100Vの定電圧電源カゝら供給される直流を用いて、陽極酸化皮膜の厚さが 1 20nmになるように陽極酸ィ匕皮膜を作製した。よく洗浄した後に、 1気圧、 100°Cの飽和した蒸気チャンバ一の中で、蒸気封孔処理を施した。

[0142] さらにフィルム温度 200°Cにて、上述した大気圧プラズマ法により、厚さ lOOnmの酸化珪素層を設け、ゲート絶縁層 3とした。

[0143] 〈別種の電極形成〉

次いで、シャドーマスクを用い、真空蒸着法により厚さ lOnmのクロムを、次いで 10 Onmの厚さの金を重ねて成膜することで、第 1の電極 (ソースバスライン) El、また第 2の電極（画素電極) E2をそれぞれ形成した。 [0144] 以上により図 6の（1)で示される、基板上にゲート電極 2およびゲートバスライン、ゲート絶縁膜 3、第 1の電極 E1 (ソースバスライン）、また第 2の電極 E2 (画素電極)のパターンが形成された基板を得た。

[0145] 〈有機半導体膜形成工程〉（図 6の (2)および (3) )

次に、ゲート絶縁膜 3の上に、下記化合物 P—1のトルエン溶液を、ピエゾ方式のィンクジェット法を用いて、吐出し、窒素ガス中で、 90°Cで 15秒乾燥および熱処理を行い、厚さ 50nmの有機半導体層 4を形成した。

[0146] [化 10] 化合物 P— 1

J.Am.Chem.Soc.2005，127,4986に記載の化合物 1

[0147] 〈ソース電極及びドレイン電極形成工程〉（図 6の（4)、 (5) )

次に、電極形成材料である、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジォキシチオフェン）の水分散液（バイエル製 Baytron P)をインクジェット法によりインク液滴として吐出し、図 6 (4)に示すように、ソース、ドレイン電極パターンを印刷し、 60°Cで乾燥させ、厚さ 20nmで、ソース電極 5、ドレイン電極 6を各々作製した（図 4の（5) )。尚チャネル長 L = 30 μ mとした。

[0148] 実施態様 2 (前記図 2 (D)の構成力もなる有機薄膜トランジスタの製造）

本発明に係わる有機薄膜トランジスタの製造プロセスの別の一例を示す。

[0149] 前記実施態様 1と同様に、基板上にゲート電極 2およびゲートバスライン、ゲート絶縁層 3、第 1の電極 E1 (ソースバスライン）、また第 2の電極 E2 (画素電極）、さらに有機半導体層 4を形成したのち（図 6 (3) )、以下に従って、有機半導体保護膜形成を行った。 [0150] 〈有機半導体保護層形成工程〉（図 7の (2) )

この有機半導体層 4の上に、十分に精製を行ったポリビュルアルコールを超純水製造装置で精製された水に溶解した水溶液を用いて塗設し、窒素ガス雰囲気中 100

°Cにて、よく乾燥させ、厚さ 1 μ mのポリビニルアルコール力もなる有機半導体保護層

Pを形成した。

[0151] 〈感光性榭脂層形成工程〉（図 7の (3) )

下記の組成物 A、 Bをサンドミルを用いて別々に混練分散して、次いで前記 A液、 B 液及びポリイソシァネートイ匕合物〔同前〕を質量比で 100 : 2. 39 : 0. 37に混合し、ディゾルバ一で撹拌して塗工液を調製した。

[0152] 該塗工液を、超音波分散後、エタストルージョン方式の押し出しコーターで塗布し、乾燥し、窒素ガス雰囲気中 100°C5分で熱処理し、厚さ 0. 3 mの感光層 R1を形成した。

[0153] 〈組成物〉

A液

Fe— A1系強磁性金属粉末 100部

ポリウレタン榭脂〔東洋紡績 (株)製、バイロン UR— 8200〕 10. 0部ポリエステル榭脂〔東洋紡績 (株)製、バイロン 280〕 5. 0部リン酸エステル 3. 0部

メチルェチルケ卜ン 105. 0部

卜ルェン 105. 0部

シクロへキサノン 90. 0部

B液

α—アルミナ（平均粒子径： 0. 18 m)

〔住友化学 (株)製、高純度アルミナ HIT60G〕 100咅ポリウレタン榭脂〔東洋紡績 (株)製、ノィロン UR- 8700] l

リン酸エステル 3. 0部

メチルェチルケトン 41. 3咅

トルエン 41. 3咅シクロへキサノン 35. 4部

〈電極材料反撥層形成工程〉（図 7の (4) )

感光性榭脂層上に下記組成物 2をァイソパー E" (イソパラフィン系炭化水素、ェクソン化学 (株)製)単独溶媒で固形分濃度 10. 3質量％に希釈した液体を塗設し、厚さ 0. 4 mのシリコーンゴム層の電極材料反撥層 R2を形成した。

[0154] 組成物 2

α , ω—ジビ-ルポジジメチルシロキサン（分子量約 60, 000) 100部 HMS - 501 (両末端メチル (メチルハイドロジェンシロキサン）（ジメチルシロキサン）共重合体、 SiH基数 Ζ分子量 =0. 69mol/g,チッソ (株)製） 7部

ビュルトリス (メチルェチルケトキシィミノ)シラン 3部

SRX— 212 (白金触媒、東レ 'ダウコーユングシリコーン (株)製、） 5部〈感光性榭脂層露光工程及び現像工程〉（図 7の (5) )

発振波長 830nm、出力 lOOmWの半導体レーザーで 300nijZcm²のエネルギー密度でソース電極、ドレイン電極の電極パターンを露光した後、露光部のシリコーンゴム層をブラシ処理で除去した。

[0155] 〈有機半導体保護層除去工程〉

さらに水でよく洗浄すると、露光部の感光性榭脂層及びポリビュルアルコールの保護層が除去された。

[0156] 〈ソース電極及びドレイン電極形成工程〉（図 7の（6) )

電極パターンが形成された面に、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジォキシチオフン）の水分散液（バイエル製 Baytron P)をロールコーターで供給する。 ( 図 7の（6) )

電極材料反撥層であるシリコーンゴム層が除去された電極パターン部分のみに分散液が付着した（図 7の（7) )。これを 100°Cで乾燥させ、ソース電極及びドレイン電極の電極パターンが形成された。なお、電極は、ポリスチレンスルホン酸とポリ（ェチレンジォキシチォフェン）から成る厚さ 20nmの層力もなる。図 7の（8)にこれにより作製された有機薄膜トランジスタを示す。

[0157] 実施態様 3 次に、本発明に係わる有機薄膜トランジスタの製造プロセスのさらに別の一例を示す。

[0158] 前記実施態様 1と同様に、別種の電極 (第 1の電極 (ソースバスライン) El、また第 2 の電極 (画素電極) E2)の形成を行った。（図 6の（1) )

次に、ゲート絶縁膜 3の上に、有機半導体材料、前記化合物 P—1のトルエン溶液を、ピエゾ方式のインクジェット法を用いて、印刷パターン部が別種の電極間を連結するように吐出する（図 8の（2) )。次いで、窒素ガス中で、 90°Cで 15秒乾燥および熱処理を行い、厚さ 50nmの有機半導体層 4を形成した（図 8の（3) )。

[0159] 〈電極材料反撥層形成工程〉（図 8の (4)、 (5) )

次に、有機半導体層 4上に下記組成物 2をァイソパー E" (イソパラフィン系炭化水素、ェクソン化学 (株)製)に溶解した溶液を水性分散液とし、固形分濃度 10. 3質量 %に希釈したものをインクとして、ピエゾ方式のインクジェット法によりパターンに従つて吐出し、加熱（100°C)、乾燥して、厚さ 0. 4 μ mのシリコーンゴム層の電極材料反撥層 R2をパターユング形成した。

[0160] (組成物 2)

α , ω—ジビ-ルポジジメチルシロキサン（分子量約 60, 000) 100部 HMS - 501 (両末端メチル (メチルハイドロジェンシロキサン）（ジメチルシロキサン）共重合体、 SiH基数 Ζ分子量 = 0. 69mol/g,チッソ (株)製） 7部

ビュルトリス (メチルェチルケトキシィミノ)シラン 3部

SRX— 212 (白金触媒、東レ 'ダウコーユングシリコーン (株)製、） 5部〈ソース電極及びドレイン電極形成工程〉（図 8の（6)、 (7) )

電極材料反撥層形成の後、電極材料反撥層を形成した面に、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジォキシチォフェン）の水分散液（バイエル製 Baytron P)をィンクジェット法により、反撥層部分を含んで、印刷パターン部が別種の電極間を跨ぐように有機半導体層上に供給する。即ち、前記図 3 (b)に示すように、インクジェット法により連続的に矢印方向に電極材料液を吐出する。電極材料反撥層があるためにィンクは、印刷後にはソース、ドレイン電極部分に分離して、反撥層のある部分にはィンクが乗らない。即ち保護層部分のインク反撥層により、図 8の（7)また図 3の (c)の様なパターンが自然に形成される。

[0161] 次いで、これを 100°Cで乾燥させソース電極及びドレイン電極を形成させる。なお、電極は、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジォキシチォフェン）から成る厚さ 20 nmの層である。図 8の（8)に作製した有機薄膜トランジスタを示す。

[0162] 以上、実施態様により本発明に係わる有機薄膜トランジスタの好ましい製造方法を示したが、形成された本発明に係わる有機薄膜トランジスタは、キャリア移動度が高く、かつ動作にバラツキが少な、良好な動作特性を示した。

[0163] 本発明の有機薄膜トランジスタは、トップコンタクト型の構成を有しているが、製造過程において、有機半導体膜がプロセスダメージの影響を受けにくい製造方法により製造されているため、それにより、良好な動作特性を示す有機薄膜トランジスタおよび TFTシートが得られる。

Claims

請求の範囲

[I] 支持体、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも 1つの別種の電極カゝらなり、ソース電極およびドレイン電極は有機半導体膜に接合し、かつ、ソース電極またはドレイン電極の少なくとも一方が、有機半導体膜及び別種の電極に接していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。

[2] 支持体、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも 1つの別種の電極カゝらなり、ソース電極およびドレイン電極は有機半導体膜の上面に接合し、かつ、ソース電極またはドレイン電極の少なくとも一方力有機半導体膜及び別種の電極に接していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。

[3] 前記ソース電極、ドレイン電極が流動性電極材料カゝら形成されたことを特徴とする請求の範囲第 1項または 2項記載の有機薄膜トランジスタ。

[4] 前記流動性電極材料が導電性有機材料を含有することを特徴とする請求の範囲第

3項記載の有機薄膜トランジスタ。

[5] 前記有機半導体膜が、別種の電極に接合していることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 4項の、ずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[6] 前記別種の電極が金属材料力なることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項の

V、ずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[7] 前記別種の電極が二つあり、それぞれソース電極、ドレイン電極に接合することを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[8] 前記有機半導体膜は、有機半導体材料溶液力ゝらのキャスト膜であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタ。

[9] 請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれか 1項記載の有機薄膜トランジスタが基板上に集積化されたことを特徴とする TFTシート。

[10] 請求の範囲第 9項記載の TFTシートにおいて、前記別種の電極は、実質的にバスライン、または画素電極を構成することを特徴とする TFTシート。

[II] 支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、別種の電極、有機半導体膜、ソース電極またはドレイン電極を、順次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

[12] 前記ソース電極、ドレイン電極が流動性電極材料カゝら形成されたことを特徴とする請求の範囲第 11項記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。

[13] 前記別種の電極が金属材料力なることを特徴とする請求の範囲第 11項記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。