(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタ及びそれを備えた平板表示装置を提供する。【解決手段】本発明は、化学式１で表示される薄膜トランジスタのバッファ層形成用のＰＰＶ系化合物を提供する：2006210920.tif 000014  式で、Ｒは、シクロへキシルまたはフェニルが置換されたＣ１ないしＣ２０のシリル基であり、ｍは、２または４の整数であり、ｎは、１ないし３,０００の整数である。また、化学式１を製造するための薄膜トランジスタのバッファ層形成用組成物を提供する。【選択図】図１
2006210920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式１で表示される薄膜トランジスタのバッファ層形成用のポリパラフェニレンビニレン系化合物：
【化１】
2006210920.tif 000010
前記式で、Ｒは、シクロへキシルまたはフェニルが置換された、Ｃ１ないしＣ２０のシリル基であり、ｍは、２ないし４の整数であり、ｎは、１ないし３,０００の整数である。
【請求項２】
前記シリル基は、Ｃ１ないしＣ２０の線状または分枝状アルキル基を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタのバッファ層形成用のポリパラフェニレンビニレン系化合物。
【請求項３】
前記化合物が下記の化学式で表示されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタのバッファ層形成用のポリパラフェニレンビニレン系化合物：
【化２】
2006210920.tif 000011
前記式で、ｎの値は、１ないし３,０００の整数である。
【請求項４】
下記化学式２で表示されるハロ前駆体ポリマー、光塩基発生剤及び溶媒を含む前記請求項１のポリパラフェニレンビニレン系化合物を製造するための薄膜トランジスタのバッファ層形成用組成物：
【化３】
2006210920.tif 000012
前記式で、Ｒは、シクロへキシルまたはフェニルが置換されたＣ１ないしＣ２０のシリル基であり、ｍは、２または４の整数であり、Ｘは、Ｃｌ、ＢｒまたはＩであり、ｎは、１ないし３,０００の整数である。
【請求項５】
前記光塩基発生剤は、下記化学式３で表示されることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタのバッファ層形成用組成物：
【化４】
2006210920.tif 000013
前記式で、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、相互独立的に水素、Ｃ１ないしＣ１０のアルキル基、フェニル基、Ｃ１ないしＣ１０のアルコキシ基、Ｎ（Ｒ’）２基、Ｓｉ（Ｒ’’）３基、またはニトロ基であり、Ｒ６及びＲ７は、相互独立的に水素、Ｃ１ないしＣ１０のアルキル基、置換または非置換のＣ６ないしＣ２０のアリール基であり、Ｒ’及びＲ’’は、相互独立的に水素、Ｃ１ないしＣ１０のアルキル基であり、但し、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つは、ニトロ基である。
【請求項６】
前記光塩基発生剤の含量は、ハロ前駆体ポリマー１００重量部を基準として０.１ないし１０重量部であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタのバッファ層形成用組成物。
【請求項７】
前記光塩基発生剤は、（２,６−ジニトロベンジル）オキシカルボニルジフェニルアミンであることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタのバッファ層形成用組成物。
【請求項８】
前記溶媒がシクロへキサノンであり、前記溶媒の含量は、前記前駆体ポリマー１００重量部を基準として１ないし２０重量部であることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタのバッファ層形成用組成物。
【請求項９】
ゲート電極と、
前記ゲート電極と絶縁されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース電極及び前記ドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、
前記請求項１ないし３のうち何れか１項によるポリパラフェニレンビニレン系化合物を含むバッファ層と、を備えた薄膜トランジスタであって、
前記バッファ層は、前記有機半導体層の下部に位置したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記有機半導体層及び前記バッファ層が接する面で前記有機半導体層の下部に相互平行な微細パターンが形成されたバッファ層を備えることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフロレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン−ヘテロ環芳香族共重合体及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属含有/非含有フタロシアニン及びそれらの誘導体、ピロメリット酸二無水物及びその誘導体、ピロメリット酸ジイミド及びそれらの誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、及びペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びそれらの誘導体のうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
前記ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層と、前記ゲート電極を絶縁させるゲート絶縁膜とがさらに備えられたことを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１３】
基板上に請求項４ないし８のうち何れか１項に記載のバッファ層形成用組成物を塗布し、それを所定パターンの通りに露光及び現像してパターニングされたバッファ層を形成するステップと、
前記バッファ層上にソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極とそれぞれ接する有機半導体層を形成するステップと、
前記有機半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成するステップと、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
基板上部に請求項９ないし１２のうち何れか１項に記載の薄膜トランジスタを採用したことを特徴とする平板表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ及びそれを備えた平板表示装置に係り、さらに詳細には、微細パターンの形成が可能なバッファ層形成用のポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系化合物、それを使用して有機半導体の配列を向上させた薄膜トランジスタ及びそれを備えた平板表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ素子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）や有機電界発光ディスプレイ素子（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＬＤ）または無機電界発光ディスプレイ素子など、平板表示装置に使われる薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）は、各ピクセルの動作を制御するスイッチング素子及びピクセルを駆動させる駆動素子として使われる。
【０００３】
このようなＴＦＴは、高濃度の不純物でドーピングされたソース／ドレイン領域と、このソース／ドレイン領域の間に形成されたチャンネル領域を有する半導体層を有し、この半導体層と絶縁されて前記チャンネル領域に対応する領域に位置するゲート電極と、前記ソース／ドレイン領域にそれぞれ接触されるソース／ドレイン電極と、を有する。
【０００４】
シリコンで形成される半導体層を備える既存のシリコンＴＦＴの場合、製造コストが高くなり、外部の衝撃によって割れやすく、３００℃以上の高温工程によって生産されるため、プラスチック基板を使用できないという問題点がある。
【０００５】
特に、ＬＣＤやＥＬＤの平板ディスプレイ装置には、各画素の動作を制御するスイッチング素子及び各画素の駆動素子としてＴＦＴが使われるところ、このような平板ディスプレイ装置において、最近要求されている大型化及び薄型化と共にフレキシブル特性を満足させるために、既存のガラス材ではないプラスチック材で備えられる基板を使用しようとする試みが続いている。しかし、プラスチック基板を使用する場合には、前述したように、高温工程ではない低温工程を使用せねばならない。したがって、従来のシリコンＴＦＴを使用し難いという問題があった。
【０００６】
一方、ＴＦＴの半導体層として有機膜を使用する場合には、このような問題点を解決できるため、最近、有機膜を半導体層として使用する有機ＴＦＴについての研究が活発になされている。
【０００７】
しかし、有機ＴＦＴの場合、複数個の有機ＴＦＴを同時に製造するのにおいて、前記有機半導体層が均一に形成されないという問題点があった。有機ＴＦＴの場合、各有機ＴＦＴの有機半導体層のアライン方向が異なり、その結果、各有機ＴＦＴのしきい電圧などの特性が変わる。
【０００８】
その結果、前記のような方法で製造された有機ＴＦＴを利用して平板ディスプレイ装置を製造した場合、入力された画像信号による正確かつ鮮明な画像が作られなくなるという問題点があった。
【０００９】
特許文献１は、ポリ（パラフェニレンビニレン）前駆体を利用して優秀な光学フィルムを形成でき、蛍光性が良好であり、効率性に優れた有機ＥＬ素子を得られると開示している。しかし、有機半導体配列の向上のための方法は、記載されていない。したがって、前記有機半導体の配列向上のために、バッファ層に対する新たなパターニング方法が要求されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００５６５８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明は、有機半導体の配列を向上させうるＴＦＴのバッファ層形成用ＰＰＶ系化合物を提供することを目的とする。また、ハロ前駆体ポリマー、光塩基発生剤及び溶媒を含む、前記ＰＰＶ系化合物を製造するためのバッファ層形成用組成物を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、前記バッファ層形成用組成物を利用して製造したＴＦＴ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、前記ＴＦＴを採用した平板表示装置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】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は、下記化学式１で表示されるＴＦＴのバッファ層形成用ＰＰＶ系化合物を提供する：
【化１】
2006210920.tif 000003
【００１４】
前記式で、Ｒは、シクロへキシルまたはフェニルが置換された、Ｃ１ないしＣ２０のシリル基であり、ｍは２ないし４の整数、望ましくは２または４の整数であり、ｎは、１ないし３,０００の整数である。
【００１５】
また、本発明は、下記化学式２で表示されるハロ前駆体ポリマー、光塩基発生剤及び溶媒を含む、前記ＰＰＶ系化合物を製造するためのＴＦＴのバッファ層形成用組成物を提供する：
【化２】
2006210920.tif 000004
【００１６】
また、本発明は、ゲート電極と、前記ゲート電極と絶縁されたソース電極及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース電極及び前記ドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、前記化学式１のＰＰＶ系化合物を含むバッファ層と、を備えるＴＦＴを提供する。
【００１７】
また、本発明は、基板上に前記のバッファ層形成用組成物を塗布し、それを所定パターンの通りに露光及び現像してパターニングされたバッファ層を形成するステップと、前記バッファ層上にソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、前記ソース電極及び前記ドレイン電極とそれぞれ接する有機半導体層を形成するステップと、前記有機半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、を含むことを特徴とするＴＦＴの製造方法を提供する。
【００１８】
また、本発明は、基板の上部に前記のＴＦＴを採用した平板表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にシリコンを含有したハロポリマーを利用してフォトリソグラフィパターニングをすることによって、有機ＴＦＴで有機半導体層の下部にパターニングされたバッファ層を形成できる。したがって、下記のような効果が得られる。
【００２０】
第一に、有機ＴＦＴの製造時に有機半導体層の配向特性が改善されて移動度の向上をもたらすことによって有機ＴＦＴ特性を向上させうる。
【００２１】
第二に、バッファ層の厚さ及びパターンのサイズを容易に調節できるため、有機半導体層の配向を向上させ、それにより、有機ＴＦＴ素子特性を最適化できる。
【００２２】
第三に、本発明のシリコン含有ハロ前駆体をバッファ層材料として使用する場合、高い熱安定性を有しているため、有機ＴＦＴの製造工程に適している。
【００２３】
第四に、シリコン含有ハロ前駆体をバッファ層に使用する場合、有機溶媒に溶解されないので、有機半導体層をコーティングする時に生じうる膨潤現象が発生しないので、有機溶媒で加工可能な有機半導体の材料選択の幅が広くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、前記のように微細パターニングされたバッファ層を製造するために、下記の化学式１で表示されるＴＦＴのバッファ層形成用ＰＰＶ系化合物を提供する：
【化３】
2006210920.tif 000005
【００２５】
前記式で、Ｒは、シクロへキシルまたはフェニルが置換されたＣ１ないしＣ２０のシリル基であり、ｍは２ないし４の整数、望ましくは２または４の整数である。前記化学式は、フェニレン骨格とエチレン連結基とが交互に形成され続けた完全共役化された構造であることを特徴とする。置換基が対称的な構造を形成しない時には、バッファ層を形成するためのフォトリソグラフィ工程で現像液によって除去されうるため、ｍは、２または４が望ましい。前記で、ｎの値は、当業者の必要に応じて流動的であり、特別に限定を必要としないが、望ましくは、１ないし３,０００の整数である。
【００２６】
前記ポリマーの置換基として導入されるシリル基は、特別の限定を必要とせず、置換基として導入されたシリル基にシクロへキシルまたはフェニル置換基と共にＣ１ないしＣ２０の線状または分枝状アルキル基を含むものも本発明のＴＦＴのバッファ層形成用ＰＰＶ系化合物に含まれる。
【００２７】
前記化学式１の化合物の望ましい例として、下記化学式が挙げられる：
【化４】
2006210920.tif 000006
【００２８】
前記式で、ｎの値は、１ないし３,０００の整数である。
【００２９】
本発明は、前記化学式２で表示されるハロ前駆体ポリマー、光塩基発生剤、及び溶媒を含む前記化学式１で表示されるポリパラフェニレンビニレン化合物を製造するためのＴＦＴのバッファ層形成用組成物を提供する：
【化５】
2006210920.tif 000007
【００３０】
前記式で、Ｒは、シクロへキシルまたはフェニルが置換されたＣ１ないしＣ２０のシリル基であり、ｍは、２または４の整数であり、Ｘは、Ｃｌ、ＢｒまたはＩであり、ｎは、１ないし３,０００の整数である。
【００３１】
前記光塩基発生剤は、光照射によって塩基を生成できる物質ならば、何れも可能である。具体的には、エステル（−ＯＣＯ）基と窒素（Ｎ）との結合によってアミンを生成させる構造を有することが望ましい。
【００３２】
さらに望ましくは、前記ハロ前駆体ポリマーと反応できる光塩基発生剤は、ＵＶなどの光照射によって塩基を生成できる物質として、下記化学式３で表せる：
【化６】
2006210920.tif 000008
【００３３】
前記式で、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、相互独立的に水素、Ｃ１ないしＣ１０のアルキル基、フェニル基、Ｃ１ないしＣ１０のアルコキシ基、Ｎ（Ｒ’）２基、Ｓｉ（Ｒ’’）３基、またはニトロ基であり、Ｒ６及びＲ７は、相互独立的に水素、Ｃ１ないしＣ１０のアルキル基、置換または非置換のＣ６ないしＣ２０のアリール基であり、Ｒ'及びＲ’’は、相互独立的に水素、Ｃ１ないしＣ１０のアルキル基であり、但し、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一つは、ニトロ基である。
【００３４】
前記光塩基発生剤の具体的な例としては、（２,６−ジニトロベンジル）オキシカルボニルジフェニルアミンがある。
【００３５】
本発明で使われる前記光塩基発生剤の含量は、前駆体ポリマー１００重量部を基準として０.１ないし１０重量部でありうる。０.１重量部未満である場合には、含量が微小であって塩基発生量が適当でなく、１０重量部を超過する場合には、発生した塩基間のあるいは発生した塩基と未反応の光塩基発生剤との付加的な異相反応が発生しうるので、望ましくない。
【００３６】
前記化学式３の光塩基発生剤は、ＵＶで露光された部分から塩基が発生し、発生した塩基は、前記化学式２のハロ前駆体のハロゲン部分と反応して塩基触媒脱水素ハロゲン化反応を起こす（Ｅ２ ｒｅａｃｔｉｏｎ）。これにより、塩基は、前記化学式２のハロ前駆体ポリマーを前記化学式１の共役ポリマーに転換させる。
【００３７】
前記溶媒は、通常的な有機溶媒を使用でき、これに制限されることではないが、シクロへキサノン、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、テキサノール、テルピネオール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、及びトリプロピレングリコールからなる群から選択された一つ以上が使われ、望ましくは、シクロへキサノンが使われうる。前記溶媒の含量は、前駆体ポリマー１００重量部を基準として１ないし２０重量部、望ましくは、１ないし１０重量部でありうる。前記溶媒の含量が１重量部未満である場合には、前駆体ポリマーを正しく溶解させられず、２０重量部を超過する場合には、溶液の粘度が低下して望ましくない。
【００３８】
本発明は、ゲート電極と、前記ゲート電極と絶縁されたソース電極及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース電極及び前記ドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、前記ＰＰＶ系化合物を含むバッファ層と、を備えたＴＦＴを提供する。
【００３９】
本発明の一具現例によれば、前記バッファ層は、有機半導体層の下部に位置しうる。また、前記有機半導体層及び前記バッファ層が接する面で前記有機半導体層の下部に微細パターニングされたバッファ層が備えられうる。
【００４０】
本発明の有機ＴＦＴの場合、図１に示したように、基板１１上に所定の微細パターニングされたバッファ層１２が形成され、前記バッファ層１２の上部には、ソース電極１３ａ／ドレイン電極１３ｂがそれぞれ形成される。前記ソース電極１３ａ／ドレイン電極１３ｂの上部は、有機半導体層１４で覆われる。前記有機半導体層１４は、ソース／ドレイン領域と、このソース／ドレイン領域を連結するチャンネル領域とを備える。
【００４１】
有機半導体層１４が形成された後には、この層を覆うように絶縁膜１５が形成され、前記絶縁膜１５上に所定パターンのゲート電極１６が形成され、前記ＴＦＴを覆うようにパシベーション膜（図示せず）が形成されるが、このパシベーション膜は、単層または複数層の構造に形成されており、有機物、無機物、または有／無機複合物で形成されうる。前記微細パターニングされたバッファ層には、前記ソース電極１３ａで前記ドレイン電極１３ｂ方向に延び、相互平行な中心軸を有する複数個の微細パターンが形成されているので、前記バッファ層１２の上部に備えられる前記有機半導体層１４は、アライン方向が同一になるように形成され、それを通じて同時に製造される各有機ＴＦＴのしきい電圧の特性が均一にできる。
【００４２】
図２は、本発明による微細パターニングされたバッファ層を有する有機ＴＦＴの一具現例を拡大して図式的に示す図面である。基板２１上に有機ＴＦＴの有機半導体層２４を塗布するのにおいて、前記有機半導体層２４が塗布される面のバッファ層２２に相互平行な微細パターンを形成することによって、前記有機半導体層２４を一定の方向にアラインさせ、それを絶縁膜２５が覆っている。このような構造を通じて各有機ＴＦＴの特性を均一にできる。図２は、微細パターニングされたバッファ層を有する有機ＴＦＴの一具現例を表すことに過ぎないので、本発明の具現例は、ここに限定されない。
【００４３】
本発明によるＴＦＴのバッファ層は、前記化学式２で表示されるハロ前駆体ポリマー、光塩基発生剤及び溶媒を含むＴＦＴのバッファ層形成用組成物を塗布して感光膜を形成するステップと、前記感光膜を所定のパターンによって露光するステップと、前記感光膜が現像されてパターニングされたバッファ層を形成するステップと、を通じて製造されうる。
【００４４】
図３は、本発明の一実施形態によるパターニングされたバッファ層の形成方法の一具現例を示す図面である。ステップ１で、基板上３０に本発明のバッファ層形成用組成物をスピンコーティング及び乾燥して感光膜３１を形成し、ステップ２で、フォトマスク３２を利用して前記感光膜３１を所定パターンによって露光した後、ステップ３で、前記結果物を現像及び乾燥してパターニングされたバッファ層３３を形成できる。
【００４５】
本発明のバッファ層の形成方法は、前述したようにパターニングされたバッファ層の形成のために通常的なフォトレジスト（ＰＲ）組成物を使用せずとも、前記バッファ層形成用組成物を使用してパターニングされたバッファ層を形成できるため、製造工程数を減らせ、コストを低減できる。したがって、前述したハロ前駆体ポリマー、光塩基発生剤及び溶媒を含む組成物を使用して共役ポリマーを形成する微細パターニングされたバッファ層を形成できる。
【００４６】
前記塗布される本発明の組成物の厚さは、３０ｎｍ−１０００ｎｍ（１μｍ）の領域であり、前駆体ポリマーの溶液濃度を調節して所望の厚さが得られる。
【００４７】
露光ステップは、波長が５００ｎｍ以下の、高圧水銀ランプが装着された紫外線露光装置を利用して、１ないし１０分間所望のパターンのＣｒフォトマスクを利用して行う。露光ステップで、ＵＶによって露光された部分は、塩基発生剤によって塩基が発生し、発生した塩基は、前記化学式２で表示されるハロ前駆体のハロゲン部分と反応して塩基触媒脱水素ハロゲン化反応を起こす（Ｅ２ ｒｅａｃｔｉｏｎ）。これにより、塩基は、ハロ前駆体ポリマーを共役ポリマーに転換させる。
【００４８】
露光ステップで、光塩基発生剤から塩基が発生する過程を下記に表した。前記化学式３で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれニトロ基であり、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、水素である場合を例として表示したが、反応が必ずしもこれに限定されるものではない：
【化７】
2006210920.tif 000009
【００４９】
ここで、Ｒ６及びＲ７は、化学式３で定義される通りである。
【００５０】
現像ステップは、結果物を有機溶媒を使用して行う。使われる有機溶媒としては、これに制限されるものではないが、シクロへキサノン、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、テキサノール、テルピネオール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、及びトリプロピレングリコールからなる群から選択された一つ以上が使われうる。
【００５１】
共役ポリマーに転換された部分は、有機溶媒を使用して現像する場合にも硬化して反応しないが、照射されない部分は、光塩基発生剤が反応を起こさなくて塩基を発生しない。したがって、ハロ前駆体ポリマー及び光塩基発生剤は、何れも有機溶媒によって洗浄されて必要とする微細パターニングされたバッファ層を形成できる。
【００５２】
図４は、前記のような方法で製造されたＴＦＴ有機半導体層の下部に一定の方向に延び、相互平行な複数個の微細パターニングされたバッファ層を示す写真である。
【００５３】
また、本発明は、基板上に前記バッファ層形成用組成物を塗布し、フォトマスクを使用して所定パターンの通りに露光及び現像してパターニングされたバッファ層を形成するステップと、前記バッファ層上にソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、前記ソース電極及び前記ドレイン電極とそれぞれ接する有機半導体層を形成するステップと、前記有機半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、を含むことを特徴とするＴＦＴの製造方法を提供する。
【００５４】
本発明は、有機半導体層に直接物理的な化学的方法を通じて有機半導体層の整列作業を通じずに下部層にパターニングされたバッファ層を形成することによって、上部の有機半導体層に自動的に整列効果を可能にする。これは、トランジスタの性能を向上させうるだけでなく、有機半導体層の整列による均一度の向上によってトランジスタのしきい電圧（Ｖｔｈ）及び性能の向上を可能にした。
【００５５】
前記のようなパターニングされたバッファ層は、本発明で前述した基板の上部に位置し、有機半導体層の下部にのみ限定されるものではなく、基板の上部にゲート電極が位置し、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を有する構造でも同一に実施できる。すなわち、前記ゲート絶縁膜の上部にパターニングされたバッファ層を形成させ、前記ゲート絶縁膜の上部に備えられる前記有機半導体層のアライン方向を同一に形成でき、これを通じて同時に製造される各有機ＴＦＴのしきい電圧の特性を均一にできる。
【００５６】
前記有機半導体層を形成する有機半導体物質としては、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフロレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン−ヘテロ環芳香族共重合体及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属含有/非含有フタロシアニン及びそれらの誘導体、ピロメリット酸二無水物及びその誘導体、ピロメリット酸ジイミド及びそれらの誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、及びペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びそれらの誘導体が使われうる。
【００５７】
前記のような構造の有機ＴＦＴの場合、有機半導体層が備えられるバッファ層には、一定の方向に延びて相互平行な複数個の微細パターンが形成されているので、前記バッファ層の上部に備えられる前記有機半導体層のアライン方向を同一に形成でき、これを通じて同時に製造される各有機ＴＦＴのしきい電圧の特性を均一にして電気的特性を向上させうる。
【００５８】
図５は、本発明によるパターニングされたバッファ層のＳＥＭ写真を示す。それぞれ１０、２０、３０μｍの間隔でパターニングされたバッファ層の一具現例を表している。前記具現例による有機ＴＦＴは、同一基板上に複数個の有機ＴＦＴを同時に製造するとき、各有機ＴＦＴのしきい電圧の特性が均一であるので、同じ特性を有する複数個の有機ＴＦＴを必要とする装置、特に、平板ディスプレイ装置に使われうる。
【００５９】
すなわち、各画素別に少なくとも一つの有機ＴＦＴが備えられて各画素の動作を制御する場合、各画素別に備えられた有機ＴＦＴの特性が異なれば、入力された映像信号によるイメージを正確に具現できず、その結果、鮮明な像を得られなくなるためである。したがって、複数個の有機ＴＦＴが備えられた平板ディスプレイ装置において、前述した実施形態による有機ＴＦＴを利用することによって、正確かつ鮮明な像を具現できる。
【００６０】
特に、前記のような有機ＴＦＴを備える平板ディスプレイ装置では、電界発光ディスプレイ装置または液晶ディスプレイ装置が挙げられるところ、前記電界発光ディスプレイ装置の構造を簡略に説明しようとすれば、次の通りである。
【００６１】
電界発光表示装置は、発光層での発光色相によって多様な画素パターンを備えるが、例えば、赤色、緑色及び青色の画素を備える。前記赤色、緑色及び青色で形成される各画素部は、自発光素子である電界発光素子（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）及び前記ＯＬＥＤに連結される少なくとも一つ以上のＴＦＴを備えるが、前記ＴＦＴは、前述した実施形態による有機ＴＦＴとなりうる。もちろん、これ以外にもキャパシタなどが備えられてもよい。
【００６２】
前記ＯＬＥＤは、電流駆動方式の発光素子であって、前記素子を構成する両電極間の電流のフローによって、赤色、緑色または青色の光を発光して所定の画像を具現する。前記ＯＬＥＤの構成を簡略に説明しようとすれば、前記ＯＬＥＤは、前述したＴＦＴを構成するＴＦＴのソース電極及びドレイン電極のうち何れか一つの電極に連結された画素電極と、全体画素を覆うようにまたは各画素に対応するように備えられた対向電極及び、これら画素電極と対向電極との間に配置される少なくとも発光層を含む中間層で構成される。本発明は、必ずしも前記のような構造に限定されるものではなく、多様な電界発光ディスプレイ装置の構造がそのまま適用されうる。
【００６３】
図６は、本発明による平板表示装置の一具現例の断面図を示す図面である。前記ＴＦＴは、基板６１上に所定の微細パターニングされたバッファ層６２が形成され、前記バッファ層６２の上部には、ソース／ドレイン電極６３がそれぞれ形成される。前記ソース／ドレイン電極６３の上部は、有機半導体層６４で覆われる。前記有機半導体層６４は、ソース／ドレイン領域と、このソース／ドレイン領域を連結するチャンネル領域６３’とを備える。
【００６４】
有機半導体層６２が形成された後には、この層を覆うように絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に所定パターンのゲート電極が形成され、前記ＴＦＴを覆うようにパシベーション膜６７が形成されるが、このパシベーション膜６７は、単層または複数層の構造で形成されており、有機物、無機物、または有／無機複合物で形成されうる。
【００６５】
前記パシベーション膜６７の上部には、ＯＬＥＤ ６０の一つの電極である画素電極７１が形成され、その上部に画素定義膜６９が形成され、この画素定義膜６９に所定の開口部を形成した後、ＯＬＥＤ ６０の有機発光膜７３を形成する。
【００６６】
一方、前記ＯＬＥＤ ６０は、電流のフローによって赤、緑、青色の光を発光して所定の画像情報を表示するものであって、ＴＦＴのソース／ドレイン電極６３に連結された画素電極である画素電極７１と、全体画素を覆うように備えられた対向電極である対向電極７２、及びそれら画素電極７１と対向電極７２との間に配置されて発光する有機発光層７３で構成される。前記画素電極７１及び対向電極７２は、相互絶縁されており、有機発光層７３に相異なる極性の電圧を加えて発光がなされる。
【００６７】
前記画素電極７１は、アノード電極の機能を行い、前記対向電極７２は、カソード電極の機能を行えるが、もちろん、それら画素電極７１及び対向電極７２の極性は逆になってもよい。そして、画素電極７１は、各画素の領域に対応するようにパターニングされ、対向電極７２は、全ての画素を覆うように形成されうる。
【００６８】
前記画素電極７１は、透明電極または反射型電極で備えられうるが、透明電極として使われる時には、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ２Ｏ３で備えられ、反射型電極として使われる時には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びそれらの化合物で反射層を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ２Ｏ３で透明電極層を形成できる。
【００６９】
本発明の対向電極７２も透明電極または反射型電極で備えられうるが、透明電極として使われる時には、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇまたはそれらの化合物が前記中間層に向かうように蒸着した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３などの透明電極形成用物質として補助電極層やバス電極ラインを備えうる。そして、反射型電極として使われる時には、前記Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇまたはそれらの化合物を前面蒸着して形成する。広い意味として、前記補助電極層またはバス電極ラインまで含んで対向電極といえるが、本明細書での対向電極は、有機層７３の上部に形成された薄膜のみを意味する。また、前記対向電極７２の上部に保護層がさらに備えられてもよい。
【００７０】
一方、前記有機発光層は、有機膜で備えられ、低分子有機膜またはポリマー有機膜で備えられうる。
【００７１】
低分子有機膜を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、発光層（ＥＭＬ：ＥＭｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が単一あるいは複合の構造で積層されて形成され、使用可能な有機材料としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ,Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などをはじめとして多様に適用可能である。このような低分子有機膜は、真空中で有機物を加熱して蒸着する方式で形成されうる。もちろん、前記中間層の構造は、必ずしも前記に限定されることではなく、必要に応じて多様な層として構成できる。
【００７２】
ポリマー有機膜を使用する場合には、ほとんどＨＴＬ及びＥＭＬで備えられうる。前記ポリマーＨＴＬは、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ：Ｐｏｌｙ−（２,４）−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙ Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）やポリアニリン（ＰＡＮＩ：ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）などを使用して、インクジェットプリンティングやスピンコーティングの方法によって形成されうる。前記ポリマー有機発光層は、ＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−ｐ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、可溶性ＰＰＶ、シアノ−ＰＰＶ、ポリフルオレンで備えられ、インクジェットプリンティングやスピンコーティングまたはレーザを利用した熱転写方式などの通常の方法でカラーパターンを形成できる。もちろん、このようなポリマー有機層の場合にも、前記中間層の構造は、必ずしも前記に限定されず、必要に応じて多様な層として構成できる。
【００７３】
前述したような構造からなる電界発光ディスプレイ装置は、前記ＯＬＥＤの画素電極に、前述したように一定の方向に有機半導体層がアラインされてしきい電圧などの特性が同じ有機ＴＦＴが少なくても一つ以上連結されて前記画素電極に流入される電流のフローを制御することによって、各画素の発光如何を制御する。
【００７４】
もちろん、前述した本発明による有機ＴＦＴは、前記電界発光ディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置以外の多様な平板ディスプレイ装置にも備えられることはもとより、平板ディスプレイ装置以外の電子シート、スマートカード、商品タグまたはＲＦＩＤ用プラスチックチップなど有機ＴＦＴを備える全ての装置に備えられうる。
【００７５】
以下、本発明の望ましい実施例及び比較例を記述する。下記の実施例は、本発明をさらに明確に表すための目的で記載され、本発明の内容が下記の実施例に限定されるものではない。
【００７６】
［実施例］
２−ジメチルフェニルシリル−ｐ−キシレンの製造
２−ブロモ−ｐ−キシレン（１０.０ｇ、５４.０ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフランに入れて溶かした溶液に８０℃で５モル％、１,２−ジブロモエタンで活性化させた後、きれいなマグネシウム切片（２.２３ｇ、９２.０ｍｍｏｌ）をゆっくり加えた。マグネシウム切片が完全に溶解されたとき、クロロジメチルフェニルシラン（１５.４ｍｌ、９２.０ｍｍｏｌ）を加えた。混合液は、加熱した後に６時間還流し、薄い塩酸水溶液で反応を終了させた。ＴＨＦ層は、分離させ、数回水洗し、溶媒は、ロータリーエバポレータを使用して除去した。残留物は、真空蒸留して無色の液状化合物（収率：４８％、６.２ｇ）を得た。
【００７７】
２−ジメチルフェニルシリル−１,４−ビス（ブロモメチル）ベンゼンの製造
２−ジメチルフェニルシリル−ｐ−キシレン（７.０ｇ、２９.０ｍｍｏｌ）を四塩化炭素（１００ｍｌ）に入れて溶かした溶液にＮ−ブロモスクシンイミド（１１.５ｇ、６４.０ｍｍｏｌ）を添加し、開始剤としてベンゾイルパーオキシドを添加した。反応混合液は、窒素雰囲気下で８０℃で４時間加熱して還流した。反応液の表面にスクシンイミドが観察される時を標識として反応を終了させた。有機層は、水及びブラインで洗浄し、無水硫酸マグネシウムを利用して乾燥させた。溶媒を蒸発させた後に黄色いオイルを得、へキサンを溶離液とするシリカ充填カラムクロマトグラフィを通じて無色オイル状の臭化化合物の生成（収率：５２％、６.０ｇ）を確認した。
【００７８】
前駆体ポリマーの合成
窒素存在下のアセトン／氷で冷却させた無水ＴＨＦ（３ｍｌ）に前記２−ジメチルフェニルシリル−１,４−ビス（ブロモメチル）ベンゼン（０.５ｇ、１.２６ｍｍｏｌ）を溶かして攪拌させた溶液に無水ＴＨＦ（３ｍｌ）に溶解させたカリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド（１３４ｍｇ、１.１３ｍｍｏｌ）を前記溶液に添加して粘性のある空色溶液を得た。反応混合液の温度は、１０分後に常温に調節し、その後、２時間攪拌した。氷で冷却されたメタノール（２５ｍｌ）に前記反応混合液を一滴ずつ落として前駆体ポリマーを沈殿させた。混合物を濾過して得られた残留物であるポリマーは、以後に真空乾燥させた。その後、無水クロロホルムに溶解し、再び過量のメタノールを利用して前記ポリマーを再沈殿させた。混合液を濾過した後、残留物を回収し、このような過程を２回さらに行った後、空色の固体ポリマー（収率：５０％、０.２０ｇ）を得た。
【００７９】
パターニングされたバッファ層の製造
前記前駆体ポリマー１００重量部、シクロへキサノン溶液５重量部及び光塩基発生剤である（２,６−ジニトロベンジル）オキシカルボニルジフェニルアミン混合液０.２重量部を基板上に厚さを１００ｎｍにスピンコーティングし、８０℃で２時間加熱した。室温の大気雰囲気でＩ−ライン（３６５ｎｍ）フィルタを装着した水銀アークランプ上で５分間露光を行った。次いで、露光された基板上の結果物を１００℃で１分間熱処理して微量の残留有機溶媒を除去した。前記シクロへキサノン溶液を利用して露光されていない部分を現像して未露光部位を除去した。現像された部分を数分間乾燥してパターニングされたバッファ層を製造した。
【００８０】
［実施例１］
基板の上部に前記のようにパターニングされたバッファ層を形成させた後、バッファ層の上部に表面が酸化されたＭｏＷ（厚さ１００ｎｍ）からなるソース及びドレイン電極を備えた。前記パターニングされたバッファ層及びソース／ドレイン電極を覆うように有機半導体物質のペンタセン（７０ｎｍ）を蒸着して有機半導体層を形成した。前記有機半導体層の上部にＳｉＯ２（厚さ２００ｎｍ）あるいは絶縁体（８００ｎｍ）からなる絶縁層を備え、前記絶縁層の上部にＡｌ（厚さ１５０ｎｍ）からなるゲート電極を備えた。本実施例の有機ＴＦＴの構造は、一具現例を表したのに過ぎないので、本発明によるバッファ層を有する有機ＴＦＴ及びそれに限定されるものではない。
【００８１】
［比較例１］
基板の上部に表面が酸化されたＭｏＷ（厚さ１００ｎｍ）からなるソース及びドレイン電極を備えた。前記ソース／ドレイン電極を覆うように有機半導体物質であるペンタセン（７０ｎｍ）を蒸着して有機半導体層を形成した。前記有機半導体層の上部にＳｉＯ２（厚さ２００ｎｍ）あるいは絶縁体（８００ｎｍ）からなる絶縁層を備え、前記絶縁層の上部にＡｌ（厚さ１５０ｎｍ）からなるゲート電極を備えた。
【００８２】
結果及び評価
図５は、本発明の実施例１による微細パターニングされたバッファ層のＳＥＭ写真を表し、これを説明すれば、基板上に１０、２０、３０μｍのレベルに微細パターンが可能であった。しかし、比較例１によるＴＦＴでは、このような微細パターンが具現できなかった。したがって、本発明によるシリコンを含有したハロ前駆体を利用してフォトリソグラフィ微細パターンが可能であるということが分かる。
【００８３】
前記実施例１の微細パターニングされたバッファ層を含むトランジスタの場合は、電界移動度が０.０５ｃｍ２／Ｖｓレベルに微細パターニングされたバッファ層なしに有機半導体の配向効果を導入しないトランジスタの場合の電界移動度が０.０２ｃｍ２／Ｖｓである場合と比較して、２倍以上のトランジスタの移動度特性が向上した。
【００８４】
トランジスタのｏｎ／ｏｆｆ特性の場合にも、微細パターンのバッファ層を導入して有機半導体の整列を向上させた場合、５Ｘ１０３と２倍以上の向上した結果を示した。
【００８５】
本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、ＬＣＤやＥＬＤなどの平板ディスプレイ装置関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明によるバッファ層を備えたＴＦＴ構造を示す図面である。
【図２】本発明による微細パターニングされたバッファ層を有する有機ＴＦＴの断面を図式的に示す図面である。
【図３】本発明によるバッファ層の微細パターン方法を示す図面である。
【図４】本発明による微細パターニングされたバッファ層の配列構造を撮影した写真である。
【図５】本発明による微細パターニングされたバッファ層を示すＳＥＭ写真である。
【図６】本発明による平板表示装置の一具現例の断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１１  基板
１２  バッファ層
１３ａ  ソース電極
１３ｂ  ドレイン電極
１４  有機半導体層
１５  絶縁層
１６  ゲート電極
【図１】
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【図２】
2006210920.tif 000016
【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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