專利名稱：有機晶體管、有機晶體管陣列和顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機晶體管、有機晶體管陣列和顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
由有機半導(dǎo)體材料制成的有機薄膜晶體管(TFT)由于以下優(yōu)點已經(jīng)被積極研究
1)使用材料的多樣性、制造工藝的高度靈活性以及產(chǎn)品形式等；
2)大面積電子應(yīng)用容易； 3)簡單的層結(jié)構(gòu)，其允許簡單的制造工藝；以及 4)利用低成本制造設(shè)備進行制造。在有機TFT的制造過程中，印刷工藝、旋涂工藝 和浸漬工藝是用于形成有機半導(dǎo)體層的技術(shù)的實施例。相應(yīng)地，與由硅半導(dǎo)體材料制成的 傳統(tǒng)TFT相比，有機TFT可以成本格外低地進行制造。 當(dāng)有機TFT集成時，需要形成電極圖案。專利文獻(xiàn)1公開了一種制造層狀結(jié)構(gòu)的方 法，包括形成包含臨界表面張力可以通過施加能量而變化的材料的潤濕性可變層的步驟； 通過施加能量到一部分潤濕性可變層形成具有不同臨界表面張力的區(qū)域(也就是，臨界表 面張力低的低表面能區(qū)域和臨界表面張力高的高表面能區(qū)域)的圖案；通過施加包含導(dǎo)電 材料的液體到圖案已經(jīng)形成在其上的潤濕性可變層的表面而在高表面能區(qū)域上形成導(dǎo)電 層；以及在潤濕性可變層上形成半導(dǎo)體層。 再者，當(dāng)形成有機TFT時，需要形成有機半導(dǎo)體層圖案。如果有機TFT被集成而沒 有形成有機半導(dǎo)體層圖案，則有機半導(dǎo)體層不僅形成在溝道區(qū)域內(nèi)而且還形成在溝道區(qū)域 之外，由此當(dāng)有機TFT被操作時，產(chǎn)生截止電流，其導(dǎo)致能量消耗的增大。這樣的截止電流 也使得在顯示像素時發(fā)生串?dāng)_。注意到，在形成包括硅半導(dǎo)體材料的傳統(tǒng)的TFT時，照相平 版印刷蝕刻被執(zhí)行以形成硅半導(dǎo)體層圖案。 有機半導(dǎo)體層的圖案形成通過施加光致抗蝕劑、曝光和顯影期望的圖案以形成抗 蝕圖案、以及當(dāng)利用抗蝕圖案作為蝕刻掩膜的同時通過蝕刻剝離抗蝕劑而實現(xiàn)，但是，在聚 合物材料用作有機半導(dǎo)體材料的情形中，如果圖案通過在聚合物材料上施加光致抗蝕劑而 形成，那么晶體管特性會降級。對于光致抗蝕劑，使用一材料，該材料通過有機溶劑例如二 甲苯溶劑或者纖維素溶劑溶解具有白花丹素二嗪農(nóng)的酚醛清漆類型樹脂而形成。通常的情 況是，聚合物材料可溶于包括在光致抗蝕劑中的有機溶劑等。同樣，在使用晶狀分子例如并 五苯分子作為有機半導(dǎo)體材料的情形中，晶體管特性會或多或少地降低。而且，晶體管特性
被用于去除抗蝕劑的去除劑液體例如乙二醇一丁醚或者單乙醇胺降低，或者在抗蝕劑被去 除后當(dāng)用去離子水清洗時會被降級。這樣，可以看出，在傳統(tǒng)的利用照相平版印刷蝕刻形成 有機半導(dǎo)體層的圖案中存在很多問題。 專利文獻(xiàn)2公開一種通過適當(dāng)組合以下工藝而制造有機晶體管的方法施加第一 電荷到應(yīng)用表面上的預(yù)定位置同時施加與第一電荷極性相反的第二電荷到涂覆材料從而 通過庫侖力移動帶電材料到預(yù)定位置的工藝；在應(yīng)用表面上的預(yù)定位置形成凹陷并施加涂 覆材料到應(yīng)用表面以將涂覆材料沉積在凹陷中的工藝；通過在施加之后蒸發(fā)包括在涂覆材料中的溶劑而形成圖案，然后通過激光照射圖案而形成晶體管的工藝。 專利文獻(xiàn)3公開一種晶體管制造方法，包括以下步驟在襯底上提供導(dǎo)電層；在導(dǎo) 電層上提供具有至少一個窗的掩膜；通過窗蝕刻導(dǎo)電層以在導(dǎo)電層中形成開口并切割導(dǎo)電 層的預(yù)定部分從而形成晶體管的源極和漏極；通過窗將導(dǎo)電材料沉積以在開口中形成晶體 管的金屬柵極；在柵極上形成金屬氧化物介電絕緣層；將半導(dǎo)體材料引入源極和漏極之間 的空間、柵極之上的空間以及源極或者漏極與柵極之間的空間，從而形成晶體管的半導(dǎo)體 主體。注意到，進行蝕刻以使得導(dǎo)電層在窗的周邊被底切以使得開口在平行于襯底的表面 方向的尺寸大于窗的尺寸。通過金屬蒸發(fā)進行導(dǎo)電材料的沉積以使得柵極周邊緊緊地匹配 開口周邊，由此柵極的周邊從源極和漏極間隔開。 但是，公開的這些方法由于工藝步驟增加而存在低產(chǎn)出、制造成本增大等相關(guān)問 題。 關(guān)于圖案形成的方法，噴墨式印刷和分配式印刷是已知的這樣的實施例。通過這 些印刷方法，圖案能夠被直接刻劃，由此材料使用率能夠大幅提高。應(yīng)用噴墨式印刷或者分 配式印刷以形成有機半導(dǎo)體層的圖案有可能允許制造工藝簡化，使得生產(chǎn)率提高，并實現(xiàn) 成本降低。例如，可溶于有機溶劑的聚合物材料用作有機半導(dǎo)體材料以制備有機半導(dǎo)體材 料液體溶液(有機半導(dǎo)體墨水)。通過利用該液體溶液，有機半導(dǎo)體層圖案能夠通過噴墨式 印刷形成。 但是，在施加有機半導(dǎo)體墨水后有機半導(dǎo)體墨水的擴散是一個問題。通常，用于電 極的金屬材料具有高表面自由能，由此沉積在電極上的每滴有機半導(dǎo)體墨水?dāng)U散開。即使 有機半導(dǎo)體墨水瞄準(zhǔn)晶體管的溝道區(qū)施加，由于電極占據(jù)大的面積，沉積的液滴也會擴散。 結(jié)果，難以控制有機半導(dǎo)體層的圖案形成。 另一方面，在通過利用Ag墨水水的噴墨式印刷形成柵極的情形中，對于給定印刷 精度，使得柵極寬度小存在限制。相應(yīng)地，柵極與源/漏極重疊到更大的程度，由此這些電 極之間的寄生電容增大。而且，因為與包括硅半導(dǎo)體材料的TFT相比，有機TFT中的電荷遷 移率通常較低，所以有機TFT具有低的截止頻率，從而不能高速操作。
日本未審查的專利申請公開說明書第2005-310962號
日本未審查的專利申請公開說明書第2004-297011號
PCT國際申請在日本的公開說明書第2003-536260號

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)的問題而進行，并致力于提供一種有機晶體管，其中有 機半導(dǎo)體層的圖案形成能夠得以控制，并且柵極和源/漏極之間的重疊能夠降低。本發(fā)明 還致力于提供一種具有兩個或多個這樣的晶體管的晶體管陣列以及包括這樣的有機晶體 管陣列的顯示設(shè)備。 本發(fā)明的上述目的之一是通過有機晶體管實現(xiàn)的，該晶體管包括襯底；柵極；柵 極絕緣膜；源-漏極；以及有機半導(dǎo)體層。柵極和柵極絕緣膜以所描述的順序順次布置在襯 底上。源-漏極和有機半導(dǎo)體層以所描述的順序順次布置在至少柵極絕緣膜上。源-漏極 的至少一個包括直接布置在柵極之上的第一部分、沒有布置在柵極之上的第二部分、具有 小于第一部分的寬度的寬度并連接第一部分和第二部分的連接部分。
本發(fā)明的上述目的的另一個通過有機晶體管陣列實現(xiàn)，該有機晶體管陣列包括多 個有機晶體管，每個有機晶體管包括襯底；柵極；柵極絕緣膜；源_漏極；以及有機半導(dǎo)體 層。柵極和柵極絕緣膜以所描述的順序順次布置在襯底上。源-漏極和有機半導(dǎo)體層以所 描述的順序順次布置在至少柵極絕緣膜上。源-漏極的至少一個包括布置在柵極之上的第 一部分、第二部分和具有比第一部分的寬度更小的寬度并連接第一部分和第二部分的連接 部分。有機半導(dǎo)體層通過印刷工藝形成。 本發(fā)明的上述目的的另一個通過顯示設(shè)備實現(xiàn)，該顯示設(shè)備包括有機晶體管陣 列，該有機晶體管陣列包括多個有機晶體管，每個有機晶體管包括襯底；柵極；柵極絕緣 膜；源_漏極；以及有機半導(dǎo)體層。柵極和柵極絕緣膜以所描述的順序順次布置在襯底上。 源_漏極和有機半導(dǎo)體層以所描述的方式順次布置在至少柵極絕緣膜上。源_漏極的至少 一個包括布置在柵極之上的第一部分、第二部分、以及具有比第一部分的寬度更小的寬度 并連接第一部分和第二部分的連接部分。有機半導(dǎo)體層通過印刷工藝形成。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管的一個實施例的剖視圖； 圖2是示出圖1的有機晶體管的漏極的幾何結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖3是使用圖1的有機晶體管的漏極的情形中有機半導(dǎo)體墨水的擴散的俯視圖； 圖4是示出使用具有傳統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)的漏極的情形中有機半導(dǎo)體墨水的擴散的俯 視圖； 圖5是示出圖1的有機晶體管的漏極的另一幾何結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖6是示出柵極和漏極的重疊區(qū)域的俯視圖； 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第一實施例的俯視圖； 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第二實施例的俯視圖； 圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第三實施例的俯視圖； 圖IO示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第四實施例的俯視 圖； 圖11是圖10的有機晶體管陣列的源極的幾何結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖12示出實施例1和對比例1之間的尺寸差異； 圖13示出實施例1的有機晶體管的晶體管靜態(tài)特性； 圖14示出實施例1和對比例1的有機晶體管的柵極漏電流； 圖15示出實施例1和對比例1的有機晶體管的晶體管動態(tài)特性；以及 圖16是實施例3的有源矩陣顯示設(shè)備的剖視圖。
具體實施例方式
接著參照附圖解釋用于描述實施本發(fā)明的最佳模式的實施方式。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的有機晶體管的實施例。對于有機晶體管IO，柵 極2和柵極絕緣膜3順次形成在襯底1上，并且源極4和漏極5以及然后有機半導(dǎo)體層6 順次形成在柵極絕緣膜3上。漏極5包括形成在柵極2之上的第一部分5a、第二部分5b、 以及具有比第一部分5a的寬度(也就是溝道寬度)更小的寬度并連接第一部分5a和第二部分5b的連接部分5c，如圖2所示。有機半導(dǎo)體層6通過印刷工藝?yán)鐕娔∷⒒蛘叻峙?式印刷形成。這樣，具有高表面自由能的漏極5的表面積減小。結(jié)果，當(dāng)有機半導(dǎo)體層6的 圖案通過利用有機半導(dǎo)體墨水7形成時，可以控制有機半導(dǎo)體墨水7的擴散(見圖3)。此 外，由于形成在第一部分5a和第二部分5b之間的間隙，有機半導(dǎo)體墨水7的擴散被控制。 具體地，有機半導(dǎo)體墨水7的擴散通過暴露在第一部分5a和第二部分5b之間的柵極絕緣 膜3而得以防止。 柵極絕緣膜3的一部分，在其上既未形成源極4也未形成漏極5，優(yōu)選地具有 40mN/m或者更小的表面能。如果該部分具有超過40mN/m的表面能，則難以防止有機半導(dǎo)體 墨水7的擴散。 以上述方式，有機半導(dǎo)體層6的印刷精度得以提高，由此可以獲得其中有機半導(dǎo) 體層6的圖案高精度地形成的有機晶體管10。此外，因為有機半導(dǎo)體墨水7的擴散能夠得 以控制，防止有機半導(dǎo)體層6變薄。而且，可以防止有機半導(dǎo)體層6具有不一致的厚度和呈 現(xiàn)坑狀形狀，其能夠通過咖啡染色效果進行解釋，或者防止有機半導(dǎo)體層6變得不連續(xù)。這 意味著有機半導(dǎo)體墨水7的濃度能夠被降低，其導(dǎo)致使用的有機半導(dǎo)體材料的量減少。而 且，柵極2和漏極5之間的重疊減少，因此可以防止絕緣失效并高速運行晶體管。
另一方面，考慮形成具有傳統(tǒng)的幾何形狀的漏極5'的情形。在通過印刷工藝在溝 道區(qū)形成有機半導(dǎo)體層中，有機半導(dǎo)體墨水7擴散開，如圖4所示。這樣，難以形成具有高 精度的有機半導(dǎo)體層6的圖案，相應(yīng)地，必須提供大的對齊余量。此外，因為有機半導(dǎo)體墨 水7趨于在具有高表面能的漏極5'之上擴散，有機半導(dǎo)體層6形成得薄。有機半導(dǎo)體層6 同樣趨于呈現(xiàn)坑狀形狀并具有不平的厚度，因此難以制造連續(xù)的有機半導(dǎo)體層6。
注意到，連接部分5c不必在溝道區(qū)的中間連接第一部分5a和第二部分5b，而是可 以例如在溝道區(qū)的邊緣附近連接它們(見圖5A)。第一部分5a和第二部分5b并不限于矩 形形狀，并可以單個地為例如四邊形形狀(例如梯形)或者不同的多邊形形狀(見圖5B)， 或者可以具有彎曲部分。再者，連接部分5c可以具有零的長度，例如，在圖5B的情形中。
場效應(yīng)晶體管的漏電流Ids通過以下等式表示
Ids = W/2L X ii X & X (Vg—Vth)2
& = e 。X e rXS/t 其中W為溝道寬度；L為溝道長度；i！為遷移率&為每單位面積柵極絕緣膜的電
容；、為柵電壓；Vth為閾電壓；e 。為真空介電常數(shù)；e r為柵極絕緣膜的相對介電常數(shù)；S為 電極面積；t為柵極絕緣膜厚度。從該等式可以看出，為了增大I^Ci應(yīng)當(dāng)增大。同樣可以
理解，為了增大Ci，、或者s應(yīng)當(dāng)增大，或者t應(yīng)當(dāng)減小。、取決于柵極絕緣膜的材料，s
受到像素尺寸的限制。對于有機晶體管10，柵極2和漏極5的重疊區(qū)域8(見圖6A)小于具
有傳統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)的漏極5'和柵極2的重疊區(qū)域8'(見圖6B)。結(jié)果，柵極漏電流能夠得
以降低，因此，t可以減小，從而使得Ids增大。 場效應(yīng)晶體管的截止頻率f。通過以下等式表示
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中V^為漏電壓；D為柵極和漏極的重疊面積。根據(jù)該等式，可以看出，為了增大 f。，D應(yīng)當(dāng)減小。也就是，如果寄生電容減小，場效應(yīng)晶體管可以高速操作。對于有機晶體管 10，因為重疊區(qū)域8的寬度小，如圖6A所示，可以使得有機晶體管10高速操作。
在本發(fā)明的實施方式的有機晶體管中，如同在有機晶體管10的漏極5的情形中， 源極4可包括第一部分、第二部分和連接部分?；蛘?，源極4和漏極5的每一個可以具有第 一部分、第二部分和連接部分。 在本發(fā)明中，有機半導(dǎo)體層6的圖案優(yōu)選地通過利用有機半導(dǎo)體墨水形成，該有 機半導(dǎo)體墨水通過用有機溶劑溶解有機半導(dǎo)體材料而制成?？扇苡谟袡C溶劑的有機半導(dǎo) 體材料并無特別限定，聚合物材料、低聚物材料、低分子材料等都可以使用。實施例是有機 低分子如并五苯、蒽、并四苯和酞菁；聚乙炔系列的導(dǎo)電聚合物；聚亞苯基系列的導(dǎo)電聚合 物，例如聚對亞苯及其衍生物，和聚苯乙烯撐及其衍生物；異環(huán)系列的導(dǎo)電聚合物，例如聚 吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚呋喃及其衍生物；離子導(dǎo)電聚合物，例如聚苯胺及 其衍生物。具有三芳基胺結(jié)構(gòu)的聚合物材料是特別優(yōu)選的。這樣的聚合物材料并無特別限 定；但是，可以使用由化學(xué)式(A)表示的材料。該材料是隨機取向的聚合物材料，并具有很 小的特性變化，而不管形成的層的形狀和形成層的方法如何。
化學(xué)式(A)
GH 柵極2和源/漏極4和5的至少一個的圖案可以通過印刷工藝?yán)鐕娔接∷⒒?者分配式印刷形成。在印刷工藝中，優(yōu)選使用包括金屬顆粒或者金屬絡(luò)合物的金屬墨水。 金屬顆粒并無特別限定，這樣的實施例是Au、 Ag、 Cu、 Pt、 Pd、 Ni、 Ir、 Rh、 Co、 Fe、 Mn、 Cr、 Zn、 Mo、W、Ru、In和Sn。這些中的任何兩個或多個可以一起使用。在它們之中，從電阻、導(dǎo)熱性 和腐蝕立場來看，Au、Ag、Cu和Ni是優(yōu)選的。已經(jīng)知道，如果金屬顆粒具有幾個納米到幾十 個納米的平均顆粒直徑并分散在溶劑介質(zhì)中，顆粒在非常低的溫度下燒結(jié)。這歸因于隨著 金屬顆粒的顆粒直徑減小有效表面原子變得更大的影響。金屬絡(luò)合物并無特別限定，這樣 的實施例是具有Au、Pt、Ag、Cu、Pd、In、Cr、Ni等作為主要金屬的合成物。圖案通過利用這 樣的金屬墨水形成，然后燒結(jié)以形成柵極2、源極4和漏極5。 如果金屬墨水的表面張力和粘性不足，在印刷處理中，金屬墨水不能很好地排出， 或者根本不排出。在這樣的情形中，金屬墨水難以形成圓的液滴，有時拉絲長度增大。鑒于 這些方面，金屬墨水優(yōu)選地具有大約30mN/m的表面張力和2-13mPa sec的粘度，更優(yōu)選 7-lOmPa* sec。金屬墨水還應(yīng)當(dāng)具有干燥屬性，其防止當(dāng)金屬墨水排出時溶劑揮發(fā)以使得 金屬顆粒或者金屬絡(luò)合物不固化。 為了形成這些電極2、4和5，可以使用導(dǎo)電聚合物的分散液體等。對于導(dǎo)電聚合 物，實施例是聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚對苯撐、聚乙炔以及在其上已經(jīng)進行摻雜的任何這些聚合物。特別地，從導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、耐熱性等角度，聚乙烯二氧噻吩(PED0T)和聚苯乙烯 磺酸酯(PSS)的合成物(PED0T/PSS)是優(yōu)選的。與金屬相比，導(dǎo)電聚合物在電特性和穩(wěn)定 性方面沒有優(yōu)勢。但是，它們在聚合程度方面具有優(yōu)勢；并允許在低溫下形成電極，因為它 們不需要燒結(jié)。 如果沒有用紫外線照射的柵極絕緣膜3的表面能為40mN/m或更小，具有高表面能 的區(qū)域通過施加紫外線形成。在此，可以通過印刷工藝高精度地形成源極4和漏極5的圖 案。柵極絕緣膜3由聚合物材料例如聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚乙烯苯酚、聚酯、丙烯酸樹脂 (例如聚丙烯腈或者聚甲基丙烯酸甲酯)、環(huán)氧樹脂或者熱固性樹脂形成。
為了使得柵極絕緣膜3具有40mN/或者更小的表面能，優(yōu)選引入疏水官能團到柵 極絕緣膜3的表面，并且自組合的單層(SAM)可用于該目的。具體地，官能化單層通過利用 包括疏水官能團和與柵極絕緣膜3的表面結(jié)合的官能團的化合物而設(shè)置在柵極絕緣膜3的 表面上。對于與柵極絕緣膜3的表面結(jié)合的官能團，實施例是鹵代甲硅烷基團和烷氧基甲 硅烷基團。這些官能團與柵極絕緣膜3的表面上的羥基基團反應(yīng)以產(chǎn)生水解反應(yīng)，從而吸 附到柵極絕緣膜3的表面上。對于疏水官能團，實施例是具有氟代基團的烷基基團、長鏈脂 性烷基基團和具有苯基基團的烷基基團。 再者，為了使得柵極絕緣膜3具有40mN/m或更小的表面能，柵極絕緣膜3可通過 利用包含疏水官能團的材料形成。 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第一實施例。有機晶體 管陣列20包括多個有機晶體管10。 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第二實施例。有機晶體 管陣列30包括多個有機晶體管，每個有機晶體管具有與有機晶體管10相同的結(jié)構(gòu)，除了漏 極5具有如圖5A所示的幾何結(jié)構(gòu)之外。 圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第三實施例。有機晶體 管陣列40包括多個有機晶體管，每個有機晶體管具有與有機晶體管10相同的結(jié)構(gòu)，除了漏 極5具有如圖5B所示的幾何結(jié)構(gòu)之外。 圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列的第四實施例。有機晶 體管陣列50包括多個有機晶體管，每個有機晶體管具有與有機晶體管10相同的結(jié)構(gòu)，除了 源極4的幾何結(jié)構(gòu)是如圖ll所示的之外。圖11的源極4包括形成在柵極2上的第一部分 4a、第二部分4b和具有比第一部分4a的寬度(即溝道寬度)更小的寬度并且連接第一部 分4a和第二部分4b的連接部分4c。 有源矩陣顯示設(shè)備可以通過利用包括本發(fā)明的一個實施方式的有機晶體管陣列 作為有源矩陣裝置的有源矩陣襯底，并結(jié)合有源矩陣襯底和像素顯示裝置例如電泳裝置、 液晶裝置或者有機EL裝置而獲得。 下面描述有源矩陣顯示設(shè)備的制造方法的實施例。首先，如圖l所述，柵極2(掃 描線)通過利用在其中分分散有Ag顆粒的Ag墨水的噴墨印刷而形成在玻璃襯底(或者薄 膜襯底)1上。接著，聚酰胺酸通過旋涂施加到柵極2上，然后燒結(jié)以形成柵極絕緣膜3。柵 極絕緣膜3用紫外線穿過光掩模進行照射以在柵極絕緣膜3的表面上形成高能圖案。在高 能圖案上，源極4和漏極5 (信號線)通過利用在其中分散有Ag顆粒的Ag墨水的噴墨印刷 而形成。然后，有機半導(dǎo)體層6通過利用有機半導(dǎo)體墨水的噴墨印刷形成。接著，具有2ym
9厚度并由對亞二甲苯基形成的保護層(未示出)通過化學(xué)汽相淀積(CVD)形成以形成有源矩陣襯底。 另一方面，在與有源矩陣襯底相對的相對襯底上，ITO(銦錫氧化物)通過濺射施加從而形成具有大約100nm厚度的透明導(dǎo)電膜。在透明導(dǎo)電膜上，聚酰胺酸通過旋涂施加以形成薄膜，其然后在取向工藝中進行摩擦以形成具有大約200nm厚度的取向膜。通過利用在其上以這種方式形成有取向膜的相對襯底，液晶面板可以通過將相對襯底和有源矩陣襯底用介于它們之間的硅石間隔物結(jié)合在一起，然后用液晶材料充填間隙而進行制造。
再者，電泳顯示面板可以通過將在其上具有透明導(dǎo)電膜的相對襯底和有源矩陣襯底用介于它們之間的硅石間隔物結(jié)合在一起然后用微型膠囊劑(電泳裝置)充填間隙而形成。 再者，有機EL面板可以通過在有源矩陣襯底上形成EL裝置然后提供大氣保護件(atmosphere shielding member)而制造。
實施例
[實施例1] 實施例1的有機晶體管10通過以下方式進行制造。由Cr制成并具有3nm厚度的粘附層(未示出)和由Al制成并具有100nm厚度的柵極2通過利用掩模通過真空蒸發(fā)形成在玻璃襯底1上。在柵極2上，RIKACOATSN-20 (由New J即an Chemical有限公司生產(chǎn))，其是聚酰亞胺液體溶液，通過旋涂施加，并預(yù)烘烤，然后在20(TC烘烤從而形成柵極絕緣膜3的下層(500nm厚)。在柵極絕緣膜3的下層上，由化學(xué)式(B)表示的聚酰亞胺液體溶液通過旋涂以類似的方式涂覆，然后烘烤以形成柵極絕緣膜3的上層。注意到，柵極絕緣膜3的表面能是30mN/m。
[化學(xué)式(B)]
柵極絕緣膜3的上層用紫外線通過光掩模進行照射從而形成用于形成具有如圖2所示的幾何結(jié)構(gòu)的源極4和漏極5的圖案(具有高表面能的區(qū)域)。 然后，在圖案上，Ag墨水通過噴墨式印刷施加，然后在28(TC燒結(jié)以形成具有l(wèi)OOnm厚度的漏極5和源極4。溝道長度(也就是源極4和漏極5之間的距離)為5 y m。在其一部分上已經(jīng)形成有源極4和漏極5的柵極絕緣膜3上，有機半導(dǎo)體層6通過利用由化學(xué)式(A)表示的液體溶液的噴墨式印刷形成從而獲得有機晶體管10。
[對比例l] 對比例1的有機晶體管具有與實施例1的有機晶體管10相同的結(jié)構(gòu)，除了漏極5具有如圖4所示的幾何結(jié)構(gòu)之外。[OOSO][評估方法和結(jié)果] 通過利用實施例1和對比例1的有機晶體管，有機半導(dǎo)體層6的尺度和晶體管特
10性被評估。[有機半導(dǎo)體層6的尺寸] 根據(jù)利用金相顯微鏡的測量，對比例1的有機半導(dǎo)體層6在溝道寬度方向和溝道
長度方向都具有大約lOOym的尺寸。另一方面，對于實施例1的有機半導(dǎo)體層6，在溝道長
度方向的尺寸為對比例1(見圖12)的大約50%。這樣，可以看出，有機半導(dǎo)體層6的擴散
能夠通過漏極5的幾何結(jié)構(gòu)進行控制。相應(yīng)地，有機半導(dǎo)體層6的圖案能夠以穩(wěn)定的方式
高精度地形成。[晶體管靜態(tài)特性] 實施例1的晶體管靜態(tài)特性通過施加-20V的漏電壓Vds并在小于lppm的氧氣和 小于lppm的濕氣的氣氛下從+20V到-20V掃描柵電壓Vg而進行評估(見圖13)。結(jié)果是 導(dǎo)通電流Id,為2.4X10—9A(Vg = -20V);截止電流Ids為4.0X10—13A(Vg =+20V);導(dǎo)通-截 止比率(Vg(-20V)/Vg(+20V))為6.0Xl(f(見圖13)。對于導(dǎo)通電流和截止電流，相應(yīng)的值 通過在二十點處平均測量值而獲得。類似地，評估對比例l的晶體管靜態(tài)特性。結(jié)果為導(dǎo) 通電流L為1.8X10—9A(Vg =-20V);截止電流L為7. 2X10—13A(Vg =+20V);導(dǎo)通-截止 比率(Vg(-20V)/Vg(+20V))為2.5X103。在此，可以看出，與對比例1的有機晶體管相比，實 施例1的有機晶體管10獲得更優(yōu)越的晶體管靜態(tài)特征。 [OOSS][柵極漏電流] 在截止?fàn)顟B(tài)Vg = +20V和Vds = -20V的情形下評估柵極漏電流(見圖14)。從圖 14來看，可以理解，與對比例1的有機晶體管相比，實施例1的有機晶體管10中的漏電流明 顯降低。這是因為實施例1的有機晶體管10的柵極2和漏極5的重疊面積比對比例1的 有機晶體管的(見圖6)更小。 [OOSS][晶體管動態(tài)特性] 晶體管動態(tài)特性通過測量當(dāng)-20V的柵電壓Vg以1Hz和2000Hz之間的頻率施加， 同時施加-20V的漏電壓Vds獲得的輸出電流而進行評估(見圖15)。結(jié)果是實施例1的截 止頻率為大約650Hz，而對比例1的截止頻率為大約110赫茲。這樣，可以看出，實施例1的 有機晶體管10與對比例1的有機晶體管相比實現(xiàn)更好的晶體管動態(tài)特性。注意到，截止頻 率限定為當(dāng)衰減率為_6dB時獲得的頻率。
[實施例2] 實施例2是具有中間間隔為500 m的32X32個有機晶體管10的二維陣列的有 機晶體管陣列20。實施例2的有機晶體管陣列20以與實施例1中相同的方式形成。
實施例2的晶體管靜態(tài)特性以與上述方式相同的方式進行評估。結(jié)果是導(dǎo)通電 流Ids為2. 2X 10—9A(Vg = -20V);截止電流Ids為3. 8X 10—13A(Vg = +20V);導(dǎo)通-截止比率 (Vg(-20V)/Vg(+20V))為5.8X103。 由于能夠控制有機半導(dǎo)體層6的擴散，有機半導(dǎo)體層6的圖案以穩(wěn)定的方式形成 為具有均一厚度。結(jié)果，有機晶體管10的靜態(tài)特性的變化對于導(dǎo)通電流和截止電流都可以 控制到低至10%或更少。
[對比例2] 對比例2是具有中間間隔為500 ii m的32x32的有機晶體管10的二維陣列的有機 晶體管陣列20。對比例2的有機晶體管陣列20以與對比例1相同的方式形成。
對比例2的晶體管靜態(tài)特性以與上述方式相同的方式進行評估。結(jié)果是導(dǎo)通電 流L為1.9X10—9A(Vg = -20V);截止電流Ids為6. 3X10—13A(Vg = +20V);導(dǎo)通-截止率 (Vg(-20V)/Vg(+20V))為3.0X103。 但是，有機半導(dǎo)體層6的圖案的厚度一致性難以控制。相應(yīng)地，在有機晶體管中晶 體管靜態(tài)特性大幅變化，在導(dǎo)通電流中高達(dá)30%的變化，在截止電流中高達(dá)70%的變化。
[實施例3] 實施例3是有源矩陣顯示設(shè)備60(見圖16)。有源矩陣顯示設(shè)備60是利用實施 例2的有機晶體管陣列20進行制造的。具體地，通過混合包括二氧化鈦顆粒61a和用油藍(lán) 染色的Isoper 61b的微型膠囊劑61以及聚乙烯醇水溶液制造的應(yīng)用液體施加到由ITO制 成并布置在聚碳酸酯襯底62上的透明電極63從而形成包括微型膠囊劑61和粘合劑64的 層。產(chǎn)生的層狀結(jié)構(gòu)和實施例2的有機晶體管陣列20通過粘合劑64以玻璃襯底1和聚碳 酸酯襯底62分別形成在有源矩陣顯示設(shè)備60的最外表面的方式彼此粘結(jié)。
為了評估以上述方式制成的有源矩陣顯示設(shè)備60，掃描信號驅(qū)動器IC連接到通 向有源矩陣顯示設(shè)備60的柵極2的總線，同時數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器IC連接到通向源極4的總 線。當(dāng)圖像以每0. 5秒進行變化時，證實顯示優(yōu)越的靜態(tài)圖像。 根據(jù)本發(fā)明，可以提供有機晶體管，其中有機半導(dǎo)體層的圖案形成能夠受控，并且 柵極和源/漏極之間的重疊能夠減少。再者，本發(fā)明能夠提供具有兩個或更多的這樣的晶 體管的有機晶體管陣列以及包括有機晶體管陣列的顯示設(shè)備。 本申請基于在2007年12月7日提交的日本專利申請2007-317380并要求其優(yōu)先 權(quán)，其整個內(nèi)容在此通過引用全部結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種有機晶體管，包括襯底；柵極；柵極絕緣膜；源-漏極；以及有機半導(dǎo)體層；其中，所述柵極和所述柵極絕緣膜以這個描述的順序順次布置在所述襯底上，并且所述源-漏極和所述有機半導(dǎo)體層以這個描述的順序順次布置在至少所述柵極絕緣膜上，以及所述源-漏極的至少一個包括直接布置在所述柵極之上的第一部分、沒有布置在所述柵極之上的第二部分以及具有比所述第一部分的寬度更小的寬度并連接所述第一部分和所述第二部分的連接部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的有機晶體管，其中，所述有機半導(dǎo)體層通過印刷工藝形成。
3. 如權(quán)利要求l所述的有機晶體管，其中，所述源-漏極沒有布置在其上的所述柵極絕 緣膜的第一表面區(qū)域具有40mN/m或更小的表面能。
4. 如權(quán)利要求1所述的有機晶體管，其中，所述有機半導(dǎo)體層包括可溶于有機溶劑的 有機半導(dǎo)體材料。
5. 如權(quán)利要求1所述的有機晶體管，其中，所述源-漏極布置在其上的所述柵極絕緣膜 的第二表面區(qū)域具有比所述源_漏極沒有布置在其上的所述柵極絕緣膜的所述第一表面 區(qū)域的表面能更高的表面能。
6. 如權(quán)利要求5所述的有機晶體管，其中，所述第二表面區(qū)域通過紫外線進行照射。
7. 如權(quán)利要求1所述的有機晶體管，其中，所述柵極絕緣膜包括聚合物材料。
8. 如權(quán)利要求l所述的有機晶體管，其中，所述柵極和所述源-漏極的至少一個通過印 刷工藝形成。
9. 如權(quán)利要求8所述的有機晶體管，其中，所述柵極和所述源-漏極的至少一個通過利 用包括金屬顆?；蛘呓饘俳j(luò)合物的墨水形成。
10. 如權(quán)利要求9所述的有機晶體管，其中，所述金屬顆粒包括選自包括Au、 Ag、 Cu和 Ni構(gòu)成的組中的至少一個。
11. 如權(quán)利要求1所述的有機晶體管，其中，所述柵極和所述源-漏極的至少一個包括 導(dǎo)電聚合物。
12. 如權(quán)利要求11所述的有機晶體管，其中，所述導(dǎo)電聚合物包括聚乙烯二氧噻吩。
13. —種有機晶體管陣列，包括多個有機晶體管，每個所述有機晶體管包括襯底；柵 極；柵極絕緣膜；源_漏極；和有機半導(dǎo)體層；其中所述柵極和所述柵極絕緣膜以這個描述 的順序順次布置在所述襯底上，所述源_漏極和所述有機半導(dǎo)體層以這個描述的順序順次 布置在至少所述柵極絕緣膜上；所述源_漏極的至少一個包括布置在所述柵極之上的第一 部分、第二部分和具有比所述第一部分的寬度更小的寬度并連接所述第一部分和所述第二 部分的連接部分；以及所述有機半導(dǎo)體層通過印刷工藝形成。
14. 一種顯示設(shè)備，包括有機晶體管陣列，所述有機晶體管陣列包括多個有機晶體管， 每個所述有機晶體管包括襯底；柵極；柵極絕緣膜；源-漏極；以及有機半導(dǎo)體層；其中所述柵極和所述柵極絕緣膜以這個描述的順序順次布置在所述襯底上，所述源-漏極和所述 有機半導(dǎo)體層以這個描述的順序順次布置在至少所述柵極絕緣膜上；源-漏極的至少一個 包括布置在所述柵極之上的第一部分、第二部分和具有比所述第一部分的寬度更小的寬度 并連接所述第一部分和所述第二部分的連接部分；以及所述有機半導(dǎo)體層通過印刷工藝形 成。
全文摘要
公開一種有機晶體管，包括襯底；柵極；柵極絕緣膜；源-漏極；和有機半導(dǎo)體層。柵極和柵極絕緣膜順次布置在襯底上，源-漏極和有機半導(dǎo)體層順次布置在至少柵極絕緣膜上。源-漏極的至少一個包括直接布置在柵極之上的第一部分、沒有布置在柵極之上的第二部分以及具有比第一部分的寬度更小的寬度并連接第一部分和第二部分的連接部分。
文檔編號H01L51/05GK101765907SQ20088010093
公開日2010年6月30日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者山賀匠, 油谷圭一郎, 田野隆德 申請人:株式會社理光