WO2007116660A1 - 有機薄膜トランジスタ装置及びその製造方法 - Google Patents

有機薄膜トランジスタ装置及びその製造方法 Download PDF

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WO2007116660A1
WO2007116660A1 PCT/JP2007/056059 JP2007056059W WO2007116660A1 WO 2007116660 A1 WO2007116660 A1 WO 2007116660A1 JP 2007056059 W JP2007056059 W JP 2007056059W WO 2007116660 A1 WO2007116660 A1 WO 2007116660A1
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organic thin
bank
film transistor
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Takashi Chuman
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Pioneer Corporation
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    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]

Definitions

  • the present invention relates to an organic thin film transistor device having a plurality of organic thin film transistor powers and a method for manufacturing the same.
  • FPD flat panel displays
  • organic EL display devices organic electroluminescence display devices
  • electrophoretic display devices active matrix drive displays are the mainstream. It becomes.
  • a powerful display is provided with a driving unit composed of a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) for each pixel.
  • TFT thin film transistor
  • a TFT is usually a pair of a gate electrode made of a metal thin film formed on a glass substrate, a gate insulating film covering the gate electrode, and a pair of opposing surfaces spaced apart on the gate insulating film.
  • a source Z drain electrode and a semiconductor layer that becomes a channel between the source Z drain electrodes are sequentially formed.
  • the semiconductor layer also has the strength of inorganic materials such as a-Si (amorphous silicon) and p-Si (polysilicon).
  • FPDs that use powerful TFTs are usually manufactured using high-precision photolithographs in addition to vacuum systems such as chemical vapor deposition (CVD) and sputtering, and thin film formation processes that require high-temperature processing processes. A process is required. Therefore, the burden of equipment cost and running cost is becoming very large.
  • CVD chemical vapor deposition
  • sputtering thin film formation processes that require high-temperature processing processes. A process is required. Therefore, the burden of equipment cost and running cost is becoming very large.
  • organic TFT organic thin film transistor
  • the organic semiconductor layer should be deposited using a vacuum deposition method if the organic compound of the semiconductor layer is a low molecular weight material, and a printing method if it is a high molecular weight material.
  • the advantage of using an organic material for the semiconductor layer of the transistor is that (1) it is not necessary to form a vacuum state when the semiconductor layer is manufactured, and (2) the semiconductor layer is manufactured.
  • the production of organic TFTs using a printing method has been attempted. As one of such manufacturing methods, there is an ink jet method.
  • fine droplets containing an organic material constituting an organic semiconductor layer are ejected from a fine nozzle toward a film formation target while being controlled by an electric signal, so as to have a desired shape.
  • This is a method of forming a thin film.
  • a water-repellent bank having an opening corresponding to a desired shape, that is, the shape of the organic TFT semiconductor layer is provided in advance on the film formation target, and the liquid droplets ejected toward the opening are provided. Is repelled by the bank and placed in the opening.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-343578
  • an organic TFT having the above-described configuration When an organic TFT having the above-described configuration is used to drive an FPD in an active matrix, a plurality of organic TFTs may be required for each pixel.
  • an organic electroluminescence element constituting an organic EL display device (hereinafter referred to as an organic EL element)
  • in order to drive the organic EL element in an active matrix at least two of a switching transistor and a driving transistor are required.
  • Organic TFTs are required for each organic EL element. Therefore, when the ink jet method is used, it is necessary to form a bank having an opening for each organic TFT.
  • each organic TFT As the pixel size in the display device decreases, the size and interval of each organic TFT also decreases. As a result, it becomes difficult to produce an organic semiconductor layer for each organic TFT. In other words, when the size and spacing of organic TFTs are small (on the order of several zm) compared to the landing accuracy of droplets ejected from inkjet nozzles ( ⁇ : about LO ⁇ m), film formation by the inkjet method is performed. It becomes very difficult.
  • An object of the present invention is to provide a means for solving various problems mentioned above as an example.
  • the organic TFT device includes a substrate and a plurality of organic TFTs arranged in the transistor region on the substrate, and surrounds the transistor region.
  • a bank having a single opening, and a single organic semiconductor layer defined by the bank and forming a channel of the organic TFT.
  • a method for manufacturing an organic TFT device is a method for manufacturing an organic TFT device including a substrate and a plurality of organic TFTs arranged in a transistor region on the substrate.
  • a step of forming a plurality of gate electrodes in the transistor region; a step of forming a gate insulating film on each of the gate electrodes; and a source electrode opposed to each other on each of the gate insulating films A step of forming a drain electrode, a step of forming a bank having a single opening surrounding the transistor region, and a single channel serving as the channel of the organic TFT using an inkjet method in the region surrounded by the bank. Forming an organic semiconductor layer.
  • FIG. 1 is a partially enlarged plan view of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing subpixels of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a sub-pixel configuration of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the operation of subpixels in an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view for explaining a manufacturing process of a subpixel of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view showing a modification of subpixels of an organic EL display device having an organic TFT device according to the present invention.
  • An active matrix drive type organic EL display device 1 having a plurality of organic TFTs as shown in FIG. 1 includes a substrate 2 and a plurality of pixel portions 3 arranged in a matrix on the substrate 2.
  • Pixel part 3 also has three sub-pixel (3R, 3G, 3B) forces that each emit three primary colors of red (R), green (G), and blue (B).
  • sub-pixels ( 3R, 3G, 3B) are juxtaposed.
  • Each of the subpixels (3R, 3G, 3B) includes an organic EL element (not shown in FIG. 1).
  • an organic EL element (not shown in FIG. 1).
  • a subpixel 3R including an organic EL element 4 that emits red (R) light as shown in FIG. 2 will be described.
  • illustration of wirings connected to the constituent elements constituting the subpixel 3R is omitted.
  • the organic EL element 4 is sandwiched between a first display electrode (not shown in FIG. 2) and a second display electrode 5 that serve as an anode and a cathode, and the first and second display electrodes.
  • Organic functional layer (not shown in FIG. 2), and arranged from the substrate 2 to the first display electrode, the organic functional layer, and the second display electrode 5 in this order. It is configured.
  • the organic functional layer includes a light emitting layer (not shown) that can emit light by recombination of holes and electrons.
  • the organic functional layer may optionally include a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and / or an electron injection layer in order to improve the injection and transport properties of holes and electrons to the light emitting layer. Is provided.
  • a drive unit 6 that drives the organic EL element 4 is provided in the vicinity of the organic EL element 4, and the drive unit 6 includes a capacitor 7.
  • the capacitor 7 includes a first capacitor electrode (not shown in FIG. 2) and a second capacitor electrode 8 and a capacitor insulating film (in FIG. 2) sandwiched between the first and second capacitor electrodes. , Not shown).
  • a transistor region 9 is provided in the subpixel 3R.
  • the transistor region 9 is a region on the substrate on which a plurality of organic TFTs (10 to 13) are arranged! In the transistor region 9 as shown in FIG. Ding (10-13) is formed. Although not illustrated, a plurality of transistor regions may be provided over the substrate. 4 organic chops? The dies (10 to 13) are arranged side by side in a plane by the transistor region 9, and a plurality of organic TFTs (10 to 13) that are powerful form an organic TFT device. In addition, the four organic chops (10 to 13) together with the capacitor 7 constitute the drive unit 6 of the organic EL element 4. Each of the four organic TFTs (10 to 13) functions as a switching transistor or a driving transistor, which will be described in detail later.
  • a bank 16 having a single opening 15 surrounding the transistor region 9 is formed. That is, a plurality of organic TFTs (10 to 13) are surrounded by the bank 16.
  • the bank 16 defines a single organic semiconductor layer 17 that forms a channel of an organic TFT (10 to 13). It is a common semiconductor layer for the chocks (10-13).
  • the shape of the bank opening 15 is more than one organic choc? Corresponds to the arrangement of the dings (10-13).
  • a gate electrode 18 is disposed on the substrate 2.
  • the substrate 2 is made of glass, and the gate electrode 18 is made of a conductive thin film made of tantalum (Ta).
  • the substrate 2 is not limited to a glass substrate, and may be a resin substrate or a glass / plastic bonded substrate.
  • a substrate means a member carrying an organic EL element and an organic TFT, a structure such as an alkali barrier film and a Z or gas noria film on the surface of a substrate such as glass, Z, or resin. It is assumed to include those formed.
  • the gate electrode 18 is connected to a charge control line and a scanning line (both not shown in FIG. 3).
  • a gate insulating film 19 is provided on the gate electrode 18.
  • the gate insulating film 19 also has a tantalum oxide (Ta205) force, and can be formed by subjecting Ta of the gate electrode 18 to a positive oxidation.
  • a source electrode 20 and a drain electrode 21 are provided on the gate insulating film 19, and the source electrode 20 and the drain electrode 21 are spaced apart from each other on the gate insulating film 19 and face each other.
  • the source electrode 20 and the drain electrode 21 are made of gold (A It consists of a metal thin film (CrZAu) consisting of u).
  • the source electrode 20 and the drain electrode 21 are connected to a data line and a power supply line (both not shown in FIG. 3).
  • a bank 16 having a single opening 15 surrounding the region is formed.
  • the bank 16 is disposed on part of the source electrode 20 and the drain electrode 21.
  • the bank 16 is made of an insulating fluorine-based photosensitive resin.
  • a single organic semiconductor layer 17 defined by the bank 16 is provided on the source electrode 20 and the drain electrode 21, and the organic semiconductor layer 17 includes a plurality of organic semiconductor layers in the transistor region 9. It is a common semiconductor layer for the chocks (10 to 13).
  • the organic semiconductor layer 17 is also disposed in the gap between the source electrode 20 and the drain electrode 21 on the gate insulating film 19. In the gap region, the organic semiconductor layer 17 is in contact with the gate insulating film 19 and is opposed to the gate electrode 18 through the gate insulating film 19. Is the organic semiconductor layer 17 in the gap region organic? It can be a channel of Ding (10-13).
  • the bank 16 defines the transistor region 9.
  • the organic semiconductor layer 17 is made of an organic material exhibiting semiconductor characteristics, and also has, for example, a poly (3-hexylthiophene) (P3HT) force.
  • P3HT poly (3-hexylthiophene)
  • the organic semiconductor layer 17 may be a plurality of semiconductor characteristic materials, and may have a laminate strength.
  • the organic EL element 4 disposed in the vicinity of the transistor region 9 is configured by disposing the substrate 2, the first display electrode 22, the organic functional layer 23, and the second display electrode 5 in this order.
  • the first display electrode 22 is connected to the drain electrode 21 of the organic TFT 12 disposed in the vicinity of the organic EL element.
  • the pixel portion of the organic EL display device having the above-described configuration is sealed with a dish-shaped sealing cap or sealing film, and the organic EL element has moisture in the atmosphere. And come in contact with oxygen.
  • the configuration of the sub-pixels as described above can be shown by a circuit diagram as shown in FIG.
  • an organic EL element 4 first to fourth organic TFTs (10 to 13), and a capacitor 7 are provided.
  • the capacitor 7 holds electric charge according to the data signal supplied via the data line A1, and adjusts the light emission gradation of the organic EL element 4.
  • the capacitor 7 holds a voltage corresponding to the current flowing through the data line A1. Since the organic EL element 4 is a current-driven light emitting element similar to a photodiode, it is drawn here with a diode symbol.
  • the source S of the first organic TFT 10 is connected to the drain D of the second and fourth organic TFTs (11, 13) and the source S of the third organic TFT 12, respectively.
  • the drain D of the first organic TFT 10 is connected to the gate G of the fourth organic TFT 13.
  • the capacitor 7 is connected between the source S and the gate G of the fourth organic TFT 13. Further, the source S of the fourth organic TFT 13 is connected to the power supply line 24, and the drive voltage VDD is supplied to the power supply line 24.
  • the first display electrode 22 serving as the anode (see FIG. 3) is connected to the drain D of the third organic TFT 12, and the second display electrode 5 serving as the cathode is grounded.
  • the gates G of the first organic TFT 10 and the second organic TFT 11 are commonly connected to a charge control line B1 for controlling the charging of the capacitor 7, and a charge signal for data writing is input thereto. Further, the gate G of the third organic TFT 12 is connected to the scanning line C1, and a scanning signal for setting the light emission period is inputted.
  • the first organic TFT 10 and the second organic TFT 11 are switching transistors used when accumulating charges in the capacitor 7.
  • the third organic TFT 12 is a switching transistor that is kept on during the light emission period of the organic EL element 4.
  • the fourth organic TFT 13 is a drive transistor for controlling the current value flowing through the organic EL element 4. The current value of the fourth organic TFT 13 is controlled by the amount of charge held in the capacitor.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the sub-pixel.
  • the charge signal input via the charge control line B1 the scan signal input via the scan line C1
  • the data signal (data current value I) input via the data line A1
  • the organic EL The current value IEL flowing through the element is shown.
  • Tc is one frame period, and is a period in which all the scanning lines are completely selected.
  • Tpr is a program period in which the light emission gradation of the organic EL element is set in the sub-pixel, and is determined by a data write charge signal input via the charge control line B1.
  • Tel is the light emission period, and is the period during which the organic EL element emits light. Therefore, it is determined by the scanning signal for setting the light emission period input via the scanning line CI.
  • the data line drive circuit (not shown) force the charge control from the charge control line drive circuit (not shown) while outputting the data signal corresponding to the light emission gradation on the data line A1.
  • An H level charge signal is output on line B1.
  • the first and second organic TFTs (10, 11) are turned on.
  • the data line driving circuit (not shown) functions as a variable constant current source for supplying a data current value I corresponding to the light emission gradation.
  • the capacitor 7 holds a charge corresponding to the data current value I, and the program period Tpr ends. As a result, the voltage stored in the capacitor 7 is applied between the source Z gate of the fourth organic TFT 13.
  • the data line driving circuit stops supplying the data signal (current value I) for the pixel circuit.
  • the charge signal is maintained at the L level, and the first and second organic TFTs T10, 11 are kept in the OFF state from the scanning line driving circuit (not shown).
  • An H level scanning signal is output to the scanning line C1 to set the third organic TFT 12 to the ON state.
  • the capacitor 7 holds in advance charges corresponding to the data signal (data current value I). Accordingly, a current substantially the same as the data current value I flows through the fourth organic TFT 13, and the current flows to the organic EL element 4 through the third organic TFT 12. As a result, the organic EL element 4 emits light at a gradation corresponding to the data signal (data current value I) during the light emission period Tel.
  • an organic EL display device having the organic TFT device having the above configuration will be described.
  • the size of the subpixel is 180 m ⁇ 60 m
  • the aperture ratio of the organic EL element is 30%
  • the number of organic TFTs is four
  • the size is not limited to this.
  • a Ta thin film pattern as shown in FIG. 6 is formed by reactive ion etching (RIE).
  • the Ta thin film pattern includes a gate electrode 18, a charge control line Bl, a scanning line C 1, and a first capacitor electrode 25.
  • the Ta thin film pattern includes a bridge portion 26 that electrically connects the gate electrodes 18 to each other.
  • the gate electrode 18 is a transistor It is provided in the region 9 (indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6; the same applies to FIGS.
  • Ta205 acid tantalum
  • the Ta205 film becomes the gate insulating film 19 on the gate electrode 18 and becomes the capacitor insulating film 27 on the first capacitor electrode 25. Since the Ta thin film includes the bridge portion 26, the anodic oxidation on the Ta thin film can be performed in one step.
  • the Ta film thickness is 100 nm
  • the Ta205 film thickness is 150 nm.
  • an IZO pattern that becomes the first display electrode 22 of the organic EL element is formed using a lift-off method. Form a thin film. Note that the size of the first display electrode 22 is 30 mxl 10 m, and the film thickness is 110 ⁇ m.
  • the bridge portion 26 of the Ta thin film is removed, and the gate electrodes connected by the bridge portion 26 are electrically disconnected. Further, as shown in FIG. 9, a through hole 28 is provided in the Ta205 thin film between the first capacitor electrode 25 and the gate electrode 18.
  • a CrZAu metal film having a pattern as shown in FIG. 10 is formed by using the lift-off method.
  • the Cr ZAu metal film constitutes the source electrode 20 and the drain electrode 21, the data line A1, and the power supply line 24.
  • the drain electrode 21 of the third organic TFT 12 provided in the vicinity of the first display electrode 22 is connected to the first display electrode 22.
  • the Cr film thickness is 5 nm and the Au film thickness is lOOnm.
  • the source electrode 20 and the drain electrode 21 are formed so that the channel length of the finally produced organic TFT is 2 m.
  • the source electrode 20 and the drain electrode 21 are formed so that the channel length of the finally produced organic TFT is 2 m.
  • the four organic TFTs two with a channel width of 40 ⁇ m and two with a channel width of 150 ⁇ m are fabricated.
  • a bank 16 surrounding the transistor region 9 in the sub-pixel and having a single opening 15 is formed.
  • the bank 16 is formed using a fluorine-based photosensitive resin, and the pattern of the bank 16 is formed using a photomask.
  • the size of opening 15 in bank 16 is 20 ⁇ m x 70 ⁇ m, and the height of nk 16 is 3 ⁇ m.
  • a single organic semiconductor layer 17 is fabricated in a region surrounded by the bank 16 using an inkjet method as shown in FIG.
  • the organic semiconductor layer 17 is made of P3HT, which is an organic material having semiconductor characteristics.
  • P3HT is an organic material having semiconductor characteristics.
  • a droplet discharged from an inkjet nozzle (not shown) is repelled by the bank 16 and placed in the opening 15, and an organic semiconductor formed by the droplet in a region surrounded by the bank 16.
  • Layer 17 is formed.
  • a single organic semiconductor layer 17 that can be formed forms a channel for a plurality of organic TFTs.
  • an organic functional layer including a light emitting layer (not shown) is formed on the first display electrode 22 by using a vacuum deposition method using a shadow mask (not shown).
  • 23 (see FIG. 3) and the second display electrode 5 are produced in order, and the organic EL element 4 as shown in FIG. 13 is formed.
  • the organic functional layer 23 is made of a low molecular material.
  • the size of the opening of the bank can be increased. Even if is small, an organic semiconductor layer can be manufactured using an inkjet method. That is, a plurality of organic TFTs having a size (channel width) smaller than the landing accuracy of the ink jet droplets can be produced in a narrow region. Further, since a bank is not manufactured for each organic TFT, the manufacturing process of the organic TFT device can be simplified, and as a result, the yield can be improved.
  • Ta is used as the gate electrode and CrZAu is used as the source electrode and the drain electrode, but the material is not particularly limited as long as it has sufficient conductivity.
  • the compound may be used.
  • metal oxides such as ⁇ , ⁇ , Organic conductive materials containing conjugated polymer compounds such as polyarines, polythiophenes and polypyrroles may also be used.
  • Ta is used as the gate electrode and Ta205 made by anodizing Ta as the gate insulating film.
  • the gate electrode material is a metal that can be anodized. Any material can be used as long as it is a simple material such as Al, Mg, Ti, Nb, Zr, or an alloy of them, and anodized to form a gate insulating film.
  • an insulator of either an inorganic material or an organic material can be used without using anodic acid.
  • the surface of the gate insulating film may be subjected to hydrophobic treatment with OTS (octadecyltrichlorosilane), HMDS (hexamethyldisilazane), or the like.
  • OTS octadecyltrichlorosilane
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • fluorine-based photosensitive resin is used as the bank material
  • the material is not limited to organic and inorganic as long as it is a highly insulating material.
  • the height of the bank is 3 m in the above embodiment, but is not limited to this. Any height may be used as long as the droplets that have landed in the opening of the bank do not overflow beyond the bank.
  • the bank pattern forming method is also a drive process using, for example, reactive ion etching (RIE), although the photolithographic technique using photosensitive resin is used.
  • RIE reactive ion etching
  • the bank material is a water-repellent material
  • the bank surface may be subjected to a water-repellent treatment after the bank is manufactured.
  • P3HT is used as the organic semiconductor material of the organic TFT in the above embodiments
  • the present invention is not limited to this, and any organic material exhibiting semiconductor characteristics may be used.
  • a polymer material the structure of the low molecular compound described above is used as a polymer chain or a side chain used in a polymer main chain such as a polyethylene chain, a polysiloxane chain, a polyether chain, a polyester chain, a polyamide chain, and a polyimide chain.
  • Pendant bonded or aromatic conjugated polymers such as polyparaphenylene, aliphatic conjugated polymers such as polyacetylene, heterocyclic conjugated polymers such as polypinol and polythiophene, polyarines Of heteroatom conjugated polymers such as poly (phenylene sulfides), and conjugated polymers such as poly (phenylene vinylene), poly (annelen vinylene) and poly (chelene vinylene) Alternating units
  • a carbon-based conjugated polymer such as a composite conjugated polymer having a structure bonded to is used.
  • oligosilanes such as disilalenene carbon-based conjugated polymer structures such as polysilanes, disilalenarylene polymers, (disilalenene) etylene polymers, and (disilalenene) ethylene polymers. Polymers in which carbon and conjugated structures are alternately linked are used. In addition, polymer chains composed of inorganic elements such as phosphorus and nitrogen may be used. In addition, polymers such as phthalocyanate polysiloxane coordinated with aromatic ligands such as perylene tetra Polymers fused with perylenes such as carboxylic acids by heat treatment
  • Ladder polymers obtained by heat-treating polyethylene derivatives having a cyano group such as polyacrylonitrile, and composite materials obtained by applying organic compound strength to S-interaction force to the bottom bumskites may also be used.
  • the organic EL element is described as a bottom emission type element that extracts light to the outside through the first display electrode and the substrate, but is not limited to this, and the second display A top emission type element that extracts light to the outside through an electrode may be used.
  • the organic TFT device is used for an organic EL display device, but is not limited to this, and is actively driven such as a liquid crystal display device and an electrophoretic display device. It can be used for a display device that can use the method.
  • FIG. 14 shows the subpixel 3R of the organic EL display device.
  • the drive part 6 of the element 4 is comprised.
  • the organic TFT device is provided with 9 transistor regions on the substrate, and among the plurality of organic TFTs (10 to 13) provided in the transistor region 9, a partition wall is formed between the organic TFTs adjacent to each other. Is provided.
  • the partition wall 29 is for preventing leakage current from flowing between the organic TFTs, and does not partition the region in the opening 15 of the bank 16 to define the transistor region 9 into a plurality of regions.
  • the partition wall 29 also has an insulating material strength like the bank 16, and is made of, for example, a fluorine-based photosensitive resin. Other configurations are substantially the same as those of the above-described embodiment.
  • the leakage current flowing between adjacent organic TFTs is the current flowing between the organic TFTs via the organic semiconductor material existing between adjacent organic TFs. This can occur depending on various factors such as voltage, material characteristics of the organic semiconductor layer, and distance between organic TFTs. In particular, as the resolution of display devices increases, organic TFT
  • An organic EL display device having sub-pixels 3R configured as shown in Fig. 14 was produced.
  • the manufacturing procedure is basically the same as the manufacturing method of the above-described embodiment (see FIGS. 6 to 13).
  • the size of the subpixel 3R was 180 111 60 111, and the aperture ratio in the organic EL element 4 was 30%.
  • the plurality of organic TFTs (10 to 13) in the transistor region 9 each have a channel length of 2 m.
  • the channel width of the first and second organic TFTs (10, 11) was 40 111, and the channel width of the third and fourth organic TFTs (12, 13) was 150 / zm.
  • a Ta thin film was formed on an alkali-free glass substrate, and then a Ta thin film pattern was formed by a reactive ion etching method. The non-turn Ta thin film was used as a gate electrode. A strong Ta thin film was anodized to produce an oxide film (Ta205 film) on the surface. This Ta205 film was used as a gate insulating film. The Ta film thickness was 1 OOnm, and the Ta205 film thickness was 150nm.
  • An organic semiconductor layer was formed in a region surrounded by the bank as described above by an inkjet method. Specifically, an organic semiconductor layer was formed by ejecting liquid droplets ejected from the ink ejection nozzles so as to be directed toward the opening of the bank.
  • P3HT was used as the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer
  • a P3HT solution was used as an ink for the ink jet method.
  • organic EL element Formation and sealing of organic EL element: An organic EL element was fabricated by sequentially forming an organic functional layer and a second display electrode on the first display electrode using a vacuum deposition method. . Furthermore, the organic EL element and the organic TFT were sealed with a dish-shaped sealing cap to obtain an organic EL display device.
  • the organic EL display device manufactured by the above procedure was driven, and the leakage current between the organic TFTs was measured.
  • a comparative example an organic EL display device without a partition in the transistor region was also manufactured.
  • the bank and partition formation process of the above-described procedure is the same as the process of forming only the bank without forming the partition.
  • the same procedure was used.
  • a voltage of 30 V was imprinted between the adjacent electrodes among the organic TFTs adjacent to each other.
  • the current value of the leakage current flowing between the organic TFTs adjacent to each other was 1.6 X 10-1 OA in the example, whereas the current value of the comparative example was 5.8 X 10-7A. Met. From these results, it was confirmed that leakage current was reduced by providing a partition between adjacent organic TFTs.
  • the organic TFT is described using a bottom gate structure in which a gate electrode is provided on a substrate, but may be a top gate structure. That is, the organic TFT may be formed by forming the source Z drain electrode, the organic semiconductor layer, the gate insulating film, and the gate electrode in this order.
  • the bank is formed surrounding the transistor region after the source Z drain electrode is fabricated.
  • the organic semiconductor layer can be manufactured using an ink jet method as in the case of the organic TFT having the bottom gate structure described above, and is defined by the bank.
  • An organic TFT device comprising a substrate and a plurality of organic TFTs disposed in a transistor region on the substrate, the bank having a single opening surrounding the transistor region, and a bank defined by the bank
  • each organic TFT is manufactured when the organic TFT device is manufactured using an inkjet method. Therefore, the organic TFT device can be manufactured even if the size of each organic TFT and the interval between the organic TFTs are narrow.
  • a method of manufacturing an organic thin film TFT device including a substrate and a plurality of organic TFTs arranged in a transistor region on the substrate, the step of forming a plurality of gate electrodes in the transistor region; Forming a gate insulating film on each of the gate electrodes; forming a source electrode and a drain electrode opposed to each other on each of the gate insulating films; and a single unit surrounding the transistor region And a step of forming a single organic semiconductor layer serving as a channel of the organic TFT in a region surrounded by the bank using an inkjet method.
  • Organic T According to the FT manufacturing method, it is not necessary to provide a bank for each organic TFT, so that the size of each organic TFT and the distance between the organic TFTs can be reduced as well as simplifying the manufacturing process.
  • an organic TFT can be fabricated using an inkjet method.

Abstract

　複数の有機ＴＦＴを狭い領域に形成することができる有機ＴＦＴ装置及びその製造方法を提供する。 　有機ＴＦＴ装置は、基板と、該基板上のトランジスタ領域に配置された複数の有機ＴＦＴと、を含む。ここで、該有機ＴＦＴ装置は、該トランジスタ領域を取り囲む単一の開口を有するバンクと、該バンクによって画定されかつ該有機ＴＦＴのチャネルを形成する単一の有機半導体層と、を含む。

Description

明 細 書
有機薄膜トランジスタ装置及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、複数の有機薄膜トランジスタ力もなる有機薄膜トランジスタ装置及びそ の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置 (以下、有機 EL表示装置と称 する）、電気泳動表示装置等のいわゆるフラットパネルディスプレイ (FPD)では、ァク ティブマトリクス駆動方式のディスプレイが主流となって 、る。力かるディスプレイは、 画素毎に薄膜トランジスタ (以下、 TFTと称する）により構成された駆動部が設けられ ている。アクティブマトリクス駆動方式のディスプレイによれば、画面輝度の均一性や 画面書き換え速度などを確保することができるようになる。
[0003] ここで TFTは、通常、ガラス基板上に成膜された金属薄膜からなるゲート電極と、該 ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上で離間して対向する 1対のソース Zドレイン電極と、該ソース Zドレイン電極間のチャネルとなる半導体層と、を順に形 成して構成されている。半導体層は、 a— Si (アモルファスシリコン）、 p— Si (ポリシリコ ン）等の無機材料力もなつて 、る。
[0004] 力かる構成の TFTを用いる FPDの製造には通常、 CVD (化学蒸着）、スパッタリン グなどの真空系設備や高温処理工程を要する薄膜形成工程に加えて、精度の高 、 フォトリソグラフ工程が必要とされる。従って、設備コスト、ランニングコストの負荷が非 常に大きくなつている。
[0005] そこで、有機化合物力もなる半導体層を用いた有機薄膜トランジスタ (以下、有機 T FTと称する）の研究開発が行われて ヽる (特許文献 1参照)。有機 TFTの作製にあ たり、有機半導体層の成膜方法としては、該半導体層の有機化合物が低分子系材 料であれば真空蒸着法を、高分子系材料であれば印刷法を用いることが一般的で ある。しかし、トランジスタの半導体層に有機材料を用いる利点、すなわち（1)半導体 層を作製する際に真空状態を形成しなくても良いということ、（2)半導体層の作製を 低温プロセスで行うことができる故、榭脂基板が使用できること、などを最大限に活用 するため、印刷法を用いた有機 TFTの製造が試みられている。かかる製造方法のひ とつの手法として、インクジェット法がある。
[0006] ここで、インクジェット法は、細 ゾズルから有機半導体層を構成する有機材料を含 む微小液滴を、電気信号により制御しながら被成膜体に向けて噴出させて、所望の 形状の薄膜を形成する方法である。なお、被成膜体には、所望の形状、すなわち有 機 TFTの半導体層の形状に対応する開口を有する撥水性のバンクが予め設けられ ており、当該開口に向けて噴出された該液滴は、該バンクによってはじかれて、当該 開口内に配置される。
特許文献 1：特開 2002— 343578公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 上記の如き構成の有機 TFTで、 FPDをアクティブマトリクス駆動させる場合、画素 毎に複数の有機 TFTが必要となる場合がある。例えば、有機 EL表示装置を構成す る有機エレクトロルミネセンス素子 (以下、有機 EL素子と称する）の場合、該有機 EL 素子をアクティブマトリクス駆動するには、スイッチングトランジスタとドライビングトラン ジスタの最低 2つ以上の有機 TFTが有機 EL素子毎に必要となる。従って、インクジ エツト法を用いる場合、有機 TFT毎に開口を有するバンクを形成する必要がある。
[0008] ここで、表示装置における画素サイズが小さくなるに従って、各有機 TFTの大きさ および間隔も小さくなる。その結果、有機 TFT毎に有機半導体層を作製することは 困難となる。すなわち、インクジェットのノズルから噴出された液滴の着弾精度（〜： LO μ m程度）に比べて、有機 TFTの大きさおよび間隔が小 (数/ z mオーダー）となると、 インクジェット法による成膜が非常に困難となる。
[0009] 本発明は、上記した問題が 1例として挙げられる諸問題を解決する手段を提供する ことを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010] 請求項 1記載の有機 TFT装置は、基板と、該基板上のトランジスタ領域に配置され た複数の有機 TFTと、を含む有機 TFT装置であって、該トランジスタ領域を取り囲む 単一の開口を有するバンクと、該バンクによって画定されかつ該有機 TFTのチヤネ ルを形成する単一の有機半導体層と、を含むことを特徴とする。
[0011] 請求項 7記載の有機 TFT装置の製造方法は、基板と、該基板上のトランジスタ領 域に配置された複数の有機 TFTと、を含む有機 TFT装置の製造方法であって、該ト ランジスタ領域に複数のゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極の各々の上にゲ ート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜の各々の上に互いに離間して対向す るソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、該トランジスタ領域を取り囲む単一 の開口を有するバンクを形成する工程と、該バンクに囲まれた領域内にインクジェット 法を用いて該有機 TFTのチャネルとなる単一の有機半導体層を形成する工程と、を 含むことを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置の部分拡大平面図であ る。
[図 2]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルを示す 平面図である。
[図 3]図 2の A-A線断面図である。
[図 4]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの構成 を示す回路図である。
[図 5]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの動作 を示すタイミングチャートである。
[図 6]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。
[図 7]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。
[図 8]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。
[図 9]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。 [図 10]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。
[図 11]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。
[図 12]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。
[図 13]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの製造 工程を説明するための平面図である。
[図 14]本発明による有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置のサブピクセルの変形 例を示す平面図である。
符号の説明
1 有機 EL表示装置
2 基板
3 ピクセル部
3R, 3G, 3B サブピクセル
4 有機 EL素子
7 キャパシタ
9 トランジスタ領域
10 第 1の有機 TFT
11 第 2の有機 TFT
12 第 3の有機 TFT
13 第 4の有機 TFT
14 有機 TFT装置
15 開口
16 ノ ンク
17 有機半導体層
18 ゲート電極
19 ゲート絶縁膜 20 ソース電極
21 ドレイン電極
29 隔壁
発明を実施するための形態
[0014] 以下、本発明による有機 TFT装置の一例として、有機 EL素子をアクティブマトリク ス駆動せしめる有機 TFT装置について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
[0015] 図 1に示す如ぐ複数の有機 TFTを備えたアクティブマトリクス駆動方式の有機 EL 表示装置 1は、基板 2と、基板 2上にマトリックス配置された複数のピクセル部 3を含ん でいる。ピクセル部 3は、各々赤色 (R)、緑色 (G)および青色 (B)の 3原色を各々発 する 3つのサブピクセル（3R, 3G, 3B)力もなつており、ピクセル部 3においてサブピ クセル（3R, 3G, 3B)は並置されている。
[0016] サブピクセル（3R, 3G, 3B)はそれぞれ有機 EL素子（図 1において図示せず）を 含んでいる。なお、サブピクセルの一例として、図 2に示す如ぐ赤色 (R)の光を発す る有機 EL素子 4を含むサブピクセル 3Rを用いて説明する。また、説明を簡単にする ために、図 2において、サブピクセル 3Rを構成する構成素子に接続する配線は図示 することを省略する。
[0017] 有機 EL素子 4は、陽極および陰極となる第 1の表示電極（図 2中、図示せず)及び 第 2の表示電極 5と、該第 1及び第 2の表示電極の間に挟持されている有機機能層（ 図 2中、図示せず)と、を有しており、基板 2から、該第 1の表示電極、該有機機能層、 第 2の表示電極 5の順に配置されて構成されている。該有機機能層は、正孔と電子と の再結合によって発光し得る発光層（図示せず)を含んでいる。また、該有機機能層 には、該発光層への正孔及び電子の注入性及び輸送性を高めるための、正孔注入 層、正孔輸送層、電子輸送層及び/又は電子注入層が任意に設けられている。
[0018] 有機 EL素子 4の近傍には有機 EL素子 4を駆動せしめる駆動部 6が設けられており 、駆動部 6はキャパシタ 7を含んでいる。キャパシタ 7は、第 1のキャパシタ電極（図 2 中、図示せず)及び第 2のキャパシタ電極 8と、該第 1及び第 2のキャパシタ電極の間 に挟持されているキャパシタ絶縁膜（図 2中、図示せず）と、からなつている。
[0019] また、サブピクセル 3Rにおいて、有機 EL素子 4及びキャパシタ 7の近傍には、トラ ンジスタ領域 9が設けられている。ここでトランジスタ領域 9とは複数の有機 TFT(10 〜 13)が配置される基板上の領域を!、い、図 2中に示す如きトランジスタ領域 9には 4 っの有機丁？丁（10〜13)が形成されてぃる。なお、図示しないものの、基板上には 複数のトランジスタ領域が設けられていても良い。 4っの有機丁？丁（10〜13)は、トラ ンジスタ領域 9による平面に並べて配置されており、力かる複数の有機 TFT ( 10〜 1 3)は有機 TFT装置 14を形成している。また、 4っの有機丁 丁（10〜13)は、キャパ シタ 7と共に、有機 EL素子 4の駆動部 6を構成している。なお、 4つの有機 TFT(10 〜13)は、それぞれスイッチングトランジスタ若しくはドライビングトランジスタとして作 用し、詳細は後述する。
[0020] トランジスタ領域 9には、これを取り囲む単一の開口 15を有するバンク 16が形成さ れている。すなわち、バンク 16によって複数の有機 TFT(10〜13)が囲まれている。 バンク 16は、有機 TFT ( 10〜 13)のチャネルを形成する単一の有機半導体層 17を 画定しており、力かる有機半導体層 17は、複数の有機丁？丁（10〜13)に対して共通 の半導体層となっている。バンクの開口 15の形状は、複数の有機丁？丁（10〜13)の 配置状態に対応している。
[0021] 図 3に示す如ぐトランジスタ領域 9において、基板 2上にはゲート電極 18が配置さ れている。基板 2はガラス力 なり、ゲート電極 18はタンタル (Ta)からなる導電性薄 膜によって構成されている。なお、基板 2は、ガラス基板に限定されず、榭脂基板、ガ ラスとブラスティックの貼り合せ基板でもよい。また、本明細書において、基板とは有 機 EL素子及び有機 TFTを担持する部材を ヽ、ガラス及び Z又は榭脂等の基材 の表面にアルカリバリア膜及び Zまたはガスノ リア膜等の構造物が形成されているも のも含むものとする。ゲート電極 18は、充電制御線および走査線 (いずれも図 3中、 図示せず）に接続されている。ゲート電極 18上には、ゲート絶縁膜 19が設けられて いる。ゲート絶縁膜 19は、酸化タンタル (Ta205)力もなり、ゲート電極 18の Taを陽 極酸ィ匕することによって形成することができる。
[0022] ゲート絶縁膜 19上にはソース電極 20及びドレイン電極 21が設けられており、ソー ス電極 20およびドレイン電極 21は、ゲート絶縁膜 19上において離間して互いに対 向している。ソース電極 20およびドレイン電極 21は、クロム（Cr)を接着層とした金 (A u)からなる金属薄膜 (CrZAu)からなる。なお、ソース電極 20およびドレイン電極 21 は、データ線及び電源線 (いずれも図 3中、図示せず）に接続されている。
[0023] 上記の如きゲート電極 18、ゲート絶縁膜 19、ソース電極 20及びドレイン電極 21を 含むトランジスタ領域 9において、当該領域を取り囲む単一の開口 15を有するバンク 16が形成されている。バンク 16は、ソース電極 20およびドレイン電極 21の一部の上 に配置されている。バンク 16は、絶縁性のフッ素系感光樹脂からなる。
[0024] ソース電極 20およびドレイン電極 21の上には、バンク 16によって画定された単一 の有機半導体層 17が設けられており、有機半導体層 17はトランジスタ領域 9におけ る複数の有機丁？丁（10〜13)に対して共通の半導体層となっている。有機半導体層 17は、ゲート絶縁膜 19上においてソース電極 20及びドレイン電極 21間の隙間にも 配置されている。カゝかる隙間領域において、有機半導体層 17は、ゲート絶縁膜 19と 接しかつゲート電極 18とはゲート絶縁膜 19を介して対向している。当該隙間領域に おける有機半導体層 17は、有機丁？丁（10〜13)のチャネルとなり得る。以上のことか ら、バンク 16は、トランジスタ領域 9を画定する。ここで、有機半導体層 17は、半導体 特性を示す有機材料からなり、例えばポリ（3-へキシルチオフェン）（P3HT)力もなる 。なお、有機半導体層 17は、複数の半導体特性材料カゝらなることとしても良ぐまた 積層体力もなることとしても良い。
[0025] トランジスタ領域 9の近傍に配置された有機 EL素子 4は、基板 2から第 1の表示電 極 22、有機機能層 23、第 2の表示電極 5の順に配置されて構成されている。第 1の 表示電極 22は、有機 EL素子の近傍に配置されている有機 TFT12のドレイン電極 2 1に接続されている。
[0026] なお、図示していないものの、上記の如き構成の有機 EL表示装置のピクセル部は 、皿状の封止キャップもしくは封止膜によって封止されており、有機 EL素子が大気中 の水分及び酸素と接しな 、ようになって 、る。
[0027] 上記の如き構成のサブピクセルは、図 4に示す如き回路図によってその構成を示す ことができる。サブピクセル内には、有機 EL素子 4、第 1乃至第 4の有機 TFT(10〜1 3)、及びキャパシタ 7が設けられている。キャパシタ 7は、データ線 A1を介して供給さ れたデータ信号に応じた電荷を保持して、有機 EL素子 4の発光の階調を調節する。 換言すれば、キャパシタ 7は、データ線 A1に流れる電流に応じた電圧を保持する。 有機 EL素子 4は、フォトダイオードと同様の電流駆動型の発光素子であることから、 ここではダイオードの記号で描かれて 、る。
[0028] 第 1の有機 TFT10のソース Sは、第 2及び第 4の有機 TFT(11, 13)のドレイン D並 びに第 3の有機 TFT12のソース Sとそれぞれ接続している。第 1の有機 TFT10のド レイン Dは、第 4の有機 TFT13のゲート Gに接続されている。キャパシタ 7は、第 4の 有機 TFT13のソース Sとゲート Gとの間に接続されている。また、第 4の有機 TFT13 のソース Sは、電源線 24に接続されており、電源線 24には駆動電圧 VDDが供給さ れている。有機 EL素子 4は、その陽極となる第 1の表示電極 22 (図 3参照）が第 3の 有機 TFT12のドレイン Dに接続され陰極となる第 2の表示電極 5が接地されている。
[0029] 第 1の有機 TFT10と第 2の有機 TFT11のゲート Gは、キャパシタ 7への充電を制御 する充電制御線 B1に共通に接続され、データ書込み用の充電信号が入力される。 また、第 3の有機 TFT12のゲート Gは、走査線 C1に接続され、発光期間設定用の走 查信号が入力される。
[0030] 第 1の有機 TFT10と第 2の有機 TFT11は、キャパシタ 7に電荷を蓄積する際に使 用されるスイッチングトランジスタである。第 3の有機 TFT12は、有機 EL素子 4の発 光期間においてオン状態に保たれるスイッチングトランジスタである。また、第 4の有 機 TFT13は、有機 EL素子 4に流れる電流値を制御するためのドライブトランジスタ である。第 4の有機 TFT13の電流値は、キャパシタに保持される電荷量によって制 御される。
[0031] 図 5は、サブピクセルの動作を示すタイミングチャートである。ここでは、充電制御線 B1を介して入力される充電信号、走査線 C1を介して入力される走査信号と、データ 線 A1を介して入力されるデータ信号 (データ電流値 I)と、有機 EL素子に流れる電流 値 IELとが示されている。
[0032] 又、 Tcは 1フレーム期間であって、全ての走査線が一巡して選択され終わる期間で ある。 Tprはプログラム期間であって、有機 EL素子の発光階調をサブピクセル内に 設定する期間であり、充電制御線 B1を介して入力されるデータ書込み用の充電信 号によって決定される。 Telは発光期間であって、有機 EL素子が発光する期間であ り、走査線 CIを介して入力される発光期間設定用の走査信号によって決定される。
[0033] プログラム期間 Tprでは、データ線駆動回路（図示せず)力 データ線 A1上に発光 階調に応じたデータ信号を出力しながら、充電制御線駆動回路（図示せず)から充 電制御線 B1上に Hレベルの充電信号が出力される。すると、第 1及び第 2の有機 TF T(10, 11)がオン状態になる。このとき、該データ線駆動回路（図示せず）は、発光 階調に応じたデータ電流値 Iを流す可変定電流源として機能する。そして、キャパシ タ 7には、データ電流値 Iに対応した電荷が保持され、プログラム期間 Tprは終了する 。この結果、第 4の有機 TFT13のソース Zゲート間には、キャパシタ 7に記憶された 電圧が印加される。
[0034] プログラム期間 Tprが終了すると、充電信号力 レベルとなり、第 1の有機 TFT10と 第 2の有機 TFT11がオフ状態となる。また、該データ線駆動回路（図示せず）はその 画素回路のためのデータ信号 (電流値 I)の供給を停止する。
[0035] 続、て、発光期間 Telでは、充電信号を Lレベルに維持して第 1及び第 2の有機 TF T10, 11をオフ状態に保ったまま、走査線駆動回路（図示せず)から走査線 C1に H レベルの走査信号を出力して第 3の有機 TFT12をオン状態に設定する。
[0036] キャパシタ 7には、データ信号 (データ電流値 I)に対応した電荷が予め保持されて いる。従って、第 4の有機 TFT13にはデータ電流値 Iとほぼ同じ電流が流れ、その電 流は第3の有機 TFT12を介して有機 EL素子4に流れる。その結果、有機 EL素子4 は、発光期間 Telの間、データ信号 (データ電流値 I)に応じた階調で発光する。
[0037] 次に、上記の如き構成の有機 TFT装置を有する有機 EL表示装置の製造方法に ついて説明する。なお、サブピクセルの大きさを 180 m X 60 mとし、有機 EL素 子における開口率は 30%、有機 TFTの数を 4つとする場合について説明するものの 、大きさはこれに限定されない。
[0038] まず、無アルカリガラス力 なるガラス基板上にタンタル (Ta)薄膜を成膜した後、反 応性イオンエッチング (RIE)を用いて、図 6に示す如き Ta薄膜のパターンを作製す る。力かる Ta薄膜パターンはゲート電極 18、充電制御線 Bl、走査線 C1及び第 1の キャパシタ電極 25を含んでいる。また、該 Ta薄膜パターンは、ゲート電極 18同士を 電気的に接続するブリッジ部 26を含んでいる。なお、ゲート電極 18は、トランジスタ 領域 9 (図 6中、一点鎖線で示す。以下、図 7〜図 10において同様）内に設けられて いる。
[0039] 当該 Ta薄膜パターンに対して陽極酸ィ匕を行って、 Ta薄膜の表面に酸ィ匕タンタル（ Ta205)膜が作製される。図 7に示す如ぐ Ta205膜は、ゲート電極 18の上ではゲー ト絶縁膜 19となり、第 1のキャパシタ電極 25の上においてはキャパシタ絶縁膜 27とな る。なお、 Ta薄膜にブリッジ部 26が含まれていることによって、 Ta薄膜に対する陽極 酸ィ匕を一回の工程で実施することができる。ここで、 Ta膜厚は 100nm、 Ta205膜厚 は 150nmとする。
[0040] 次に、図 8に示す如ぐ基板上にインジウム亜鉛酸ィ匕物 (IZO)膜を作製した後にリ フトオフ法を用いて、有機 EL素子の第 1の表示電極 22となる IZOパターン薄膜を形 成する。なお、第 1の表示電極 22の大きさは 30 mxl 10 mであり、膜厚は 110η mとする。
[0041] 反応性イオンエッチングを用いて、 Ta薄膜のブリッジ部 26を除去して、ブリッジ部 2 6によって接続されたゲート電極同士を電気的に切断する。さら〖こ、図 9に示す如ぐ 第 1のキャパシタ電極 25とゲート電極 18との間の Ta205薄膜にスルーホール 28が 設けられる。
[0042] 続、て、クロム（Cr)を接着層とした金 (Au)をマグネトロンスパッタ法で形成し、リフ トオフ法を用いて図 10に示す如きパターンの CrZAu金属膜を形成する。かかる Cr ZAu金属膜は、ソース電極 20及びドレイン電極 21、データ線 A1及び電源線 24を 構成する。なお、第 1の表示電極 22の近傍に設けられた第 3の有機 TFT12のドレイ ン電極 21は、第 1の表示電極 22に接続されている。なお、 Cr膜の膜厚は 5nm、 Au 膜厚は lOOnmとする。
[0043] また、ソース電極 20およびドレイン電極 21は、最終的に作製される有機 TFTのチ ャネル長が 2 mとなるように形成する。また、 4つの該有機 TFTのうち、チャネル幅 を 40 μ mとしたものを 2つ、チャネル幅を 150 μ mとしたものを 2つ作製する。
[0044] 図 11に示す如ぐサブピクセルにおけるトランジスタ領域 9を囲みかつ単一の開口 1 5を有するバンク 16を形成する。バンク 16はフッ素系感光榭脂を用いて形成され、フ オトマスクを用いてバンク 16のパターンが形成される。バンク 16の開口 15の大きさは 、 20 μ mxl70 μ m、ノンク 16の高さは 3 μ mとする。
[0045] バンク 16を作製した後、図 12に示す如ぐインクジェット法を用いて、バンク 16に囲 まれた領域に単一の有機半導体層 17を作製する。有機半導体層 17は、半導体特 性を有する有機材料である P3HTからなる。インクジェット法において、インクジェット ノズル（図示せず)から吐出される液滴はバンク 16によってはじかれて開口 15内に配 置され、バンク 16によって囲まれた領域内に該液滴によって形成された有機半導体 層 17が形成される。カゝかる単一の有機半導体層 17は、複数の有機 TFTに対してチ ャネルを形成する。
[0046] 有機半導体層 17を作製した後、シャドーマスク（図示せず)を用いた真空蒸着法を 用いて、第 1の表示電極 22上に、発光層（図示せず)を含む有機機能層 23 (図 3参 照)及び第 2の表示電極 5を順に作製し、図 13に示す如き有機 EL素子 4を形成する 。有機機能層 23は、低分子材料からなる。最後に皿状の封止キャップを用いて封止 を行い、有機 EL表示装置として完成した。
[0047] 上記の如き有機 TFT装置を含む有機 EL表示装置にぉ ヽて、有機 TFTを駆動さ せたところ、有機 EL素子の発光が確認できた。
[0048] 複数の有機 TFTに対して単一の開口を有するバンクを形成することによって、バン クの開口の大きさを大とすることができることから、有機 TFTの大きさ及び有機 TFT 間の間隔が小であっても、インクジェット法を用いた有機半導体層の作製ができる。 すなわち、インクジェットの液滴の着弾精度よりも小なる大きさ（チャネル幅）の有機 T FTを狭い領域において複数個作製することができる。また、有機 TFT毎にバンクを 作製することがな 、ことから、有機 TFT装置の作製工程を単純ィ匕することができて、 結果的に歩留まりを向上させることができる。
[0049] なお、上記した実施例において、ゲート電極として Ta、ソース電極及びドレイン電極 として CrZAuを用いたが、その材料は特に限定されることはなぐ十分な導電性が あればよい。すなわち、 Ptゝ Auゝ W、 Ruゝ Ir、 Al、 Scゝ Ti、 V、 Mnゝ Feゝ Co、 Niゝ Zn 、 Ga、 Y、 Zr、 Nb、 Mo、 Tc、 Rh、 Pd、 Ag、 Cd、 Ln、 Sn、 Ta、 Re、 Os、 Tl、 Pb、 La 、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu等の金属単体 もしくは積層もしくはその化合物でも良い。また、 ιτο、 ΙΖΟのような金属酸化物類、 ポリア-リン類、ポリチォフェン類、ポリピロール類などの共役性高分子化合物を含む 有機導電材料でもよい。
[0050] また、上記した実施例では、ゲート電極として Ta、ゲート絶縁膜として Taを陽極酸 化して作製された Ta205を用いているものの、ゲート電極材料としては陽極酸ィ匕可 能な金属であれば何でも良ぐ Al、 Mg、 Ti、 Nb、 Zr等の単体もしくはそれらの合金 を陽極酸ィ匕してゲート絶縁膜としてもょ 、。
[0051] さらに、ゲート絶縁膜として、陽極酸ィ匕を用いずとも無機材料、有機材料のいずれ の絶縁物も使用できる。例えば LiOx、 LiNx、 NaOx、 KOx、 RbOx、 CsOx、 BeOx、 MgOx、 MgNx、 CaOx, CaNx, SrOx、 BaOx, ScOx、 YOx、 YNx、 LaOx, LaNx, CeOx、 PrOx、 NdOx、 SmOx、 EuOx、 GdOx、 TbOx、 DyOx、 HoOx、 ErOx、 Tm Ox、 YbOx、 LuOx、下 iOx、 TiNx, ZrOx, ZrNx, HfOx、 HfNx、 ThOx, VOx、 VN x、 NbOx、 TaOx, TaNx, CrOx、 CrNx、 MoOx、 MoNx、 WOx、 WNx、 MnOx、 R eOx、 FeOx、 FeNx、 RuOx、 OsOx、 CoOx、 RhOx、 IrOx、 NiOx、 PdOx、 PtOx、 C uOx、 CuNx、 AgOx、 AuOx、 ZnOx、 CdOx、 HgOx、 BOx、 BNx、 A10x、 AlNx、 G aOx、 GaNx, InOx、 TiOx、 TiNx、 SiNx、 GeOx、 SnOx、 PbOx、 POx、 PNx、 AsO x、 SbOx、 SeOx、 TeOxなどの金属酸化物でも、 LiA102、 Li2Si03、 Li2Ti03、 Na 2A122034, NaFe02、 Na4Si04、 K2Si03、 K2Ti03、 K2W04、 Rb2Cr04、 Cs2C r04、 MgA1204、 MgFe204、 MgTi03、 CaTi03、 CaW04、 CaZr03、 SrFel20 19、 SrTi03、 SrZr03、 BaA1204、 BaFel2019、 BaTi03、 Y3A15012, Y3Fe501
2、 LaFe03、 La3Fe5012、 La2Ti207、 CeSn04、 CeTi04、 Sm3Fe5012、 EuFe
03、 Eu3Fe5012、 GdFe03、 Gd3Fe5012、 DyFe03、 Dy3Fe5012、 HoFe03、 Ho3Fe5012、 ErFe03、 Er3Fe5012、 Tm3Fe5012、 LuFe03、 Lu3Fe5012、 Ni Ti03、 A12Ti03、 FeTi03、 BaZr03、 LiZr03、 MgZr03、 HfTi04、 NH4V03、 A gV03、 LiV03、 BaNb206、 NaNb03、 SrNb206、 KTa03、 NaTa03、 SrTa206 、 CuCr204、 Ag2Cr04、 BaCr04、 K2Mo04、 Na2Mo04、 NiMo04、 BaW04、 Na2W04、 SrW04、 MnCr204、 MnFe204、 MnTi03、 MnW04、 CoFe204、 Z nFe204、 FeW04、 CoMo04、 CuTi03、 CuW04、 Ag2Mo04、 Ag2W04、 ZnAl 204、 ZnMo04、 ZnW04、 CdSn03、 CdTi03、 CdMo04、 CdW04、 NaA102、 MgA1204、 SrA1204、 Gd3Ga5012、 InFe03、 Mgln204、 A12Ti05、 FeTi03、 MgTi03、 Na2Si03、 CaSi03、 ZrSi04、 K2Ge03、 Li2Ge03、 Na2Ge03、 Bi2S n309、 MgSn03、 SrSn03、 PbSi03、 PbMo04、 PbTi03、 Sn02- Sb203、 CuS e04、 Na2Se03、 ZnSe03、 K2Te03、 K2Te04、 Na2Te03、 Na2Te04などの金 属複合酸化物でも、 FeS、 A12S3、 MgS、 ZnSなどの硫化物、 LiF、 MgF2、 SmF3 などのフッ化物、 HgCl、 FeC12、 CrC13などの塩化物、 AgBr、 CuBr、 MnBr2などの 臭化物、 PbI2、 Cul、 FeI2などのヨウ化物、または SiAlONなどの金属酸化窒化物で も有効である。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアタリレート、エポキシ榭 脂、フエノール榭脂、ポリビュルアルコール、などポリマー系材料でも有効である。ま た、ゲート絶縁膜表面を OTS (ォクタデシルトリクロロシラン）、 HMDS (へキサメチル ジシラザン)などで疎水処理を行っても良 、。
[0052] さらにまた、上記実施例において、バンク材料として、フッ素系感光榭脂を用いてい るものの、絶縁性の高い材料であれば有機、無機に限られない。また、バンクの高さ も上記実施例では 3 mとしているもののこれに限定されず、バンクの開口内に着弾 した液滴がバンクを超えて溢れ出ることがなければどのような高さでも良い。
[0053] また、バンクのパターン形成方法も上記実施例では、感光性榭脂を用いたフォトリソ 技術を用いて 、るものの、例えば反応性イオンエッチング (RIE)を使用するドライブ ロセスであっても良い。また、バンク材料が撥水性材料であれば好ましいものの、バン クを作製した後に、バンク表面に撥水処理を施しても良い。
[0054] さらに、上記実施例にお!ヽて、有機 TFTの有機半導体材料として P3HTを使用し ているものの、これに限られず、半導体特性を示す有機材料であれば良い。例えば 高分子材料では、上述した低分子化合物の構造がポリエチレン鎖、ポリシロキサン鎖 、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリアミド鎖、ポリイミド鎖等の高分子の主鎖中に 用いられた物あるいは側鎖としてペンダント状に結合したもの、もしくはポリパラフエ- レン等の芳香族系共役性高分子、ポリアセチレン等の脂肪族系共役性高分子、ポリ ピノールやポリチォフェン等の複素環式共役性高分子、ポリア-リン類やポリフエ-レ ンサルファイド等の含へテロ原子共役性高分子、ポリ（フエ-レンビ-レン)やポリ（ァ ニーレンビ-レン)やポリ（チェ-レンビ-レン)等の共役性高分子の構成単位が交互 に結合した構造を有する複合型共役系高分子等の炭素系共役高分子が用いられる 。また、ポリシラン類ゃジシラ-レンァリレンポリマー類、（ジシラ-レン)エテュレンポリ マー類、（ジシラ-レン)ェチ-レンポリマー類のようなジシラ-レン炭素系共役性ポリ マー構造などのオリゴシラン類と炭素系共役性構造が交互に連鎖した高分子類など が用いられる。他にもリン系、窒素系等の無機元素からなる高分子鎖でも良ぐさらに フタロシアナートポリシロキサンのような高分子鎖の芳香族系配位子が配位した高分 子類、ペリレンテトラカルボン酸のようなペリレン類を熱処理して縮環させた高分子類
、ポリアクリロニトリルなどのシァノ基を有するポリエチレン誘導体を熱処理して得られ るラダー型高分子類、さらにべ口ブスカイト類に有機化合物力 Sインター力レートした複 合材料を用いてもよい。また低分子系材料ではフタロシアニン系誘導体、ナフタロシ ァニン系誘導体、ァゾ化合物系誘導体、ペリレン系誘導体、インジゴ系誘導体、キナ クリドン系誘導体、アントラキノン類などの多環キノン系誘導体、シァニン系誘導体、 フラーレン類誘導体、あるいはインドール、カルバゾール、ォキサゾール、イソォキサ ゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、ォキサアジアゾール、ピラゾリン、チ ァチアゾール、トリァゾールなどの含窒素環式化合物誘導体、ヒドラジン誘導体、トリ フエ-ルァミン誘導体、トリフ -ルメタン誘導体、スチルベン類、アントラキノンジフエ ノキノン等のキノン化合物誘導体、アントラセン、ビレン、フエナントレン、コロネンなど の多環芳香族化合物誘導体などでも良いし、官能基の付与等によって溶媒に可溶 なものであっても良い。
[0055] 上記実施例において、有機 EL素子は、第 1の表示電極及び基板を介して外部に 光を取り出すボトムェミッション型の素子として説明しているもののこれに限定されず 、第 2の表示電極を介して光を外部に取り出すトップェミッション型の素子としても良 い。
[0056] また、上記実施例にお!、て、有機 TFT装置は、有機 EL表示装置に使用して 、るも ののこれに限定されず、液晶表示装置及び電気泳動表示装置等のアクティブ駆動 方式が使用できる表示装置に用いることができる。
[0057] 変形例として、図 14に示す如き構成の有機 TFT装置の説明を行う。図 14は有機 E L表示装置のサブピクセル 3Rを示しており、変形例の有機 TFT14構造は、有機 EL 素子 4の駆動部 6を構成している。有機 TFT装置は、基板上のトランジスタ領域 9〖こ 設けられており、トランジスタ領域 9に設けられた複数の有機 TFT ( 10〜 13)のうち、 互いに隣り合つている有機 TFT同士の間に隔壁 29が設けられている。隔壁 29は、 有機 TFT間にリーク電流が流れることを防止するためのものであり、バンク 16の開口 15内の領域を仕切って当該トランジスタ領域 9を複数の領域に画定するものではな い。隔壁 29は、バンク 16と同様に絶縁性材料力もなり、例えばフッ素系感光榭脂か らなる。その他の構成は、上記した実施例とほぼ同様の構成である。
[0058] 互いに隣り合う有機 TFT間において流れるリーク電流とは、隣り合う別個の有機 TF 丁の間に存在する有機半導体材料を介して当該有機 TFTの間を流れる電流を ヽ 、有機 TFT毎の印加電圧、有機半導体層の材料特性及び有機 TFT間の距離等の 種々の要因に応じて生じ得る。特に、表示装置の解像度が高くなるに従って、有機 T
FT間の間隔が短くなることから、力かる問題が生じるおそれがある。従って、互いに 隣り合う有機 TFTの間に隔壁を作製することによって、当該有機 TFT間にリーク電 流が流れること防止することができる。
[0059] 図 14に示す如き構成のサブピクセル 3Rを有する有機 EL表示装置を作製した。作 製手順は、基本的に、上記した実施例の作製方法 (図 6乃至図 13参照）とほぼ同様 である。なお、サブピクセル 3Rの大きさは、 180 111 60 111とし、有機 EL素子 4に おける開口率を 30%とした。また、トランジスタ領域 9における複数の有機 TFT( 10 〜13)は、それぞれのチャネル長を 2 mとした。また、第 1及び第 2の有機 TFT(10 , 11)のチャネル幅は40 111とし、第 3及び第 4の有機 TFT(12, 13)のチャネル幅 は 150 /z mとした。
[0060] (1) ゲート電極及びゲート絶縁膜の形成…無アルカリガラス基板上に Ta薄膜を成 膜した後、反応性イオンエッチング法を用いて Ta薄膜のパターンを形成した。当該 ノターン Ta薄膜をゲート電極とした。力かる Ta薄膜に陽極酸ィ匕を施して、表面に酸 化膜 (Ta205膜)を作製した。この Ta205膜をゲート絶縁膜とした。なお、 Ta膜厚は 1 OOnm、 Ta205膜厚は 150nmであった。
[0061] (2)第 1の表示電極の形成… IZO膜をマグネトロンスパッタ法により作製した後、リ フトオフ法で IZO膜にパターンを形成した。当該パターン IZO薄膜を有機 EL表示素 子の陽極とした。なお、該パターン IZO薄膜の膜厚は l lOnmであった。
[0062] (3)ソース電極及びドレイン電極の作製…マグネトロンスパッタ法により、クロム（Cr) 薄膜及び金 (Au)薄膜を作製した後、リフトオフ法を用いて当該 CrZAu薄膜にバタ ーンを形成した。力かる工程によって、ゲート絶縁膜上で互いに離間して対向するソ ース電極及びドレイン電極を作製した。なお、 Cr薄膜の膜厚は 5nm、 Au薄膜の膜 厚は lOOnmとした。また、互いに隣り合つている有機 TFT間の距離を 2 mとした。 すなわち、互いに隣り合って 、る有機 TFTの各有機 TFTのソース電極及びドレイン 電極の組み合わせにお 、て、当該組み合わせの間のうち互いに最も近!、電極間の 距離を 2 mとした。
[0063] (4)バンクおよび隔壁の形成' · 'スピンコート法を用いて未感光のフッ素系感光性榭 脂液を配置した後、フォトマスクを用いて露光して現像し、バンクと隔壁とを形成した。 バンクはトランジスタ領域を囲みかつ 1つの開口を有するように形成し、隔壁は有機 T FTのうち隣り合うもの同士が形成されるべき位置の間に形成した。バンクの開口の大 きさは、 20 mX 170 mであった。また、隔壁は幅 4 μ m、長さ 160 μ mであった。 さらにバンク及び隔壁の高さは 3 μ mであった。
[0064] (5)有機半導体層の形成…インクジェット法を用いて、上記の如きバンクに囲まれ た領域に有機半導体層を形成した。具体的には、インク吐出ノズルから吐出された液 滴をバンクの開口内に向カゝうように噴出して、有機半導体層を形成した。なお、有機 半導体層を構成する有機半導体材料として P3HTを用い、 P3HTの溶液をインクジ エツト法に使用するインクとした。
[0065] (6)有機 EL素子の形成および封止…真空蒸着法を用いて、第 1の表示電極上に 有機機能層及び第 2の表示電極を順に形成して、有機 EL素子を作製した。さらに、 皿状の封止キャップを用いて有機 EL素子及び有機 TFTを封止して、有機 EL表示 装置とした。
[0066] 上記の如き手順によって作製された有機 EL表示装置を駆動せしめて、有機 TFT 間のリーク電流を測定した。なお、比較例として、トランジスタ領域内に隔壁がない有 機 EL表示装置も作製した。ここで、比較例の有機 EL表示装置は、上記した手順のう ちのバンク及び隔壁の形成工程を、隔壁を形成しな 、でバンクのみを形成する工程 としたほかは、同様の手順で作製した。実施例及び比較例の何れの有機 EL表示装 置においても、互いに隣り合う有機 TFTのうち、隣り合つている電極間に 30Vの電圧 を印カ卩した。
[0067] 互いに隣り合う有機 TFT間を流れるリーク電流の電流値は、実施例が 1. 6 X 10-1 OAであったのに対して、比較例の電流値は 5. 8 X 10-7Aであった。かかる結果より 、隣り合う有機 TFT間に隔壁を設けることによって、リーク電流が低減することが確認 できた。
[0068] なお、上記した何れの実施例にお!、ても、有機 TFTは、基板上にゲート電極を設 けたボトムゲート構造を用いて説明しているものの、トップゲート構造としても良い。す なわち、有機 TFTは、基板力もソース Zドレイン電極、有機半導体層、ゲート絶縁膜 、ゲート電極を順に作製して形成することとしても良い。ここで、バンクは、ソース Zド レイン電極を作製した後にトランジスタ領域を囲んで形成される。有機半導体層は、 上記したボトムゲート構造の有機 TFTと同様に、インクジェット法を用いて作製するこ とができて、バンクによって画定される。
[0069] 基板と、該基板上のトランジスタ領域に配置された複数の有機 TFTと、を含む有機 TFT装置であって、該トランジスタ領域を取り囲む単一の開口を有するバンクと、該 バンクによって画定されかつ該有機 TFTのチャネルを形成する単一の有機半導体 層と、を含むことを特徴とする本発明による有機 TFT装置によれば、インクジェット法 を用いて有機 TFT装置を作製する際に有機 TFT毎にバンクを設ける必要がな 、故 、有機 TFTの各々の大きさ及び有機 TFT間の間隔が狭くなつても有機 TFT装置を 作製することができる。
[0070] 基板と、該基板上のトランジスタ領域に配置された複数の有機 TFTと、を含む有機 薄膜 TFT装置の製造方法であって、該トランジスタ領域に複数のゲート電極を形成 する工程と、該ゲート電極の各々の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶 縁膜の各々の上に互いに離間して対向するソース電極及びドレイン電極を形成する 工程と、該トランジスタ領域を取り囲む単一の開口を有するバンクを形成する工程と、 該バンクに囲まれた領域内にインクジェット法を用いて該有機 TFTのチャネルとなる 単一の有機半導体層を形成する工程と、を含むことを特徴とする本発明による有機 T FTの製造方法によれば、有機 TFT毎にバンクを設ける必要がない故、作製工程を 単純ィ匕することができるだけでなぐ有機 TFTの各々の大きさ及び有機 TFT間の間 隔が狭くなつても、インクジェット法を用いて有機 TFTを作製することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 基板と、前記基板上のトランジスタ領域に配置された複数の有機薄膜トランジスタと
、を含む有機薄膜トランジスタ装置であって、
前記トランジスタ領域を取り囲む単一の開口を有するバンクと、
前記バンクによって画定されかつ前記有機薄膜トランジスタのチャネルを形成する 単一の有機半導体層と、を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ装置。
[2] 前記有機薄膜トランジスタのうち隣り合うもの同士の間に配置された隔壁を有するこ とを特徴とする請求項 1記載の有機薄膜トランジスタ装置。
[3] 前記有機半導体層はインクジェット法を用いて成膜されて 、ることを特徴とする請求 項 1記載の有機薄膜トランジスタ装置。
[4] 請求項 1乃至 3の何れかに記載の有機薄膜トランジスタ装置を有する有機 EL表示 装置。
[5] 請求項 1乃至 3の何れか 1に記載の有機薄膜トランジスタ装置を有することを特徴と する電気泳動表示装置。
[6] 請求項 1乃至 3の何れか 1に記載の有機薄膜トランジスタ装置を有することを特徴と する液晶表示装置。
[7] 基板と、前記基板上のトランジスタ領域に配置された複数の有機薄膜トランジスタと を含む有機薄膜トランジスタ装置の製造方法であって、
前記トランジスタ領域に複数のゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の各々の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の各々の上に互いに離間して対向するソース電極及びドレイン 電極を形成する工程と、
前記トランジスタ領域を取り囲む単一の開口を有するバンクを形成する工程と、 前記バンクに囲まれた領域内にインクジェット法を用いて前記有機薄膜トランジスタ のチャネルとなる単一の有機半導体層を形成する工程と、を含むことを特徴とする有 機薄膜トランジスタ装置の製造方法。
[8] 前記バンクを形成する工程は前記有機薄膜トランジスタのうち隣り合うもの同士が 形成されるべき位置の間に隔壁を形成する工程を含むことを特徴とする請求項 7記 載の有機薄膜トランジスタ装置の製造方法。
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