(57)【要約】      （修正有）【課題】有機半導体の表面粗さを制御した高性能な有機薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】有機半導体膜を含む有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体膜は、一般式（Ｉ）2006261507.tif 000007によって示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とする有機半導体材料からなるとともに、その表面粗さが２．４ｎｍよりも小さく、Ａｒ１は、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ２およびＡｒ３の各々は、置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の非縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基、および置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基のいずれかであり、Ａｒ４は、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、およびアントラセンの２価基のいずれかである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に連続膜として形成された有機半導体膜と、
前記有機半導体膜を通じて電流を流すための第１および第２の電極と、
前記有機半導体膜に接して形成された絶縁膜と、
前記有機半導体膜の膜厚方向に電界を生じさせる電圧を前記絶縁膜を介して印加するための第３の電極とを備え、
前記有機半導体膜は、下記の一般式（Ｉ）によって示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とする有機半導体材料からなるとともに、その表面粗さが２．４ｎｍよりも小さく、
【化１】
2006261507.tif 000006
Ａｒ１は、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基であり、
Ａｒ２およびＡｒ３の各々は、置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の非縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基、および置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基のいずれかであり、
Ａｒ４は、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、およびアントラセンの２価基のいずれかである、有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記Ａｒ４は、置換基を有する、請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記有機半導体膜の膜厚は、１０ｎｍ以上、５１００ｎｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタを備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機薄膜トランジスタおよびそれを用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体は、無機半導体に比べ、低温成膜および大面積化が容易であることから、低コストなトランジスタ用の材料として注目されている。そして、有機半導体を活性層に用いた有機薄膜トランジスタとして、共役系材料からなる有機半導体を活性層に用いた有機薄膜トランジスタが知られている（特許文献１）。
【０００３】
この有機薄膜トランジスタは、基板／ゲート電極／ゲート絶縁膜／活性層（有機半導体）／ソース電極・ドレイン電極からなる断面構造を有する。したがって、有機半導体は、ゲート電極上に形成される。
【０００４】
そして、ゲート電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）法、およびスパッタリング法等を用い、マスキングおよびエッチングによりパターンされる。
【０００５】
有機半導体は、ゲート電極上に形成されるので、ゲート電極は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による表面粗さＲｍａｘ，Ｒａがそれぞれ５０ｎｍ以下および３０ｎｍ以下に設定される。
【特許文献１】特開２００４−１５２９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、有機半導体の下地であるゲート電極の表面粗さの設定値が記載されているが、有機半導体の表面粗さの設定値が記載されていないため、有機半導体の表面粗さを制御して高性能な有機薄膜トランジスタを作製することが困難である。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、有機半導体の表面粗さを制御した高性能な有機薄膜トランジスタを提供することである。
【０００８】
また、この発明の別の目的は、有機半導体の表面粗さを制御した高性能な有機薄膜トランジスタを備えた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、有機薄膜トランジスタは、有機半導体膜と、第１から第３の電極と、絶縁膜とを備える。有機半導体膜は、基板上に連続膜として形成される。第１および第２の電極は、有機半導体膜を通じて電流を流すための電極である。絶縁膜は、有機半導体膜に接して形成される。第３の電極は、有機半導体膜の膜厚方向に電界を生じさせる電圧を絶縁膜を介して印加するための電極である。そして、有機半導体膜は、下記の一般式（Ｉ）によって示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とする有機半導体材料からなるとともに、その表面粗さが２．４ｎｍよりも小さい。
【００１０】
【化１】
2006261507.tif 000002
【００１１】
一般式（Ｉ）において、Ａｒ１は、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ２およびＡｒ３の各々は、置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の非縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基、および置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基のいずれかであり、Ａｒ４は、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、およびアントラセンの２価基のいずれかである。
【００１２】
好ましくは、Ａｒ４は、置換基を有する。
【００１３】
好ましくは、有機半導体膜の膜厚は、１０ｎｍ以上、５１００ｎｍ以下である。
【００１４】
また、この発明によれば、表示装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタを備えた表示装置である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による有機薄膜トランジスタにおいては、表面粗さが２．４ｎｍ以下である有機半導体膜が用いられる。
【００１６】
したがって、この発明によれば、有機半導体材料の表面粗さを制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタの第１の断面構造図であり、図２は、この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタの第２の断面構造図であり、図３は、この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタの第３の断面構造図である。
【００１９】
図１を参照して、この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタ１０は、基板１と、ゲート電極２と、ゲート絶縁膜３と、有機半導体膜４と、ソース電極５と、ドレイン電極６とを備える。
【００２０】
ゲート電極２は、基板１の一主面１Ａ上に形成される。そして、ゲート電極２は、有機半導体膜４の膜厚方向に電界を生じさせる電圧をゲート絶縁膜３を介して印加するための電極である。ゲート絶縁膜３は、ゲート電極２を覆うように基板１の一主面１Ａ上に形成される。
【００２１】
ソース電極５およびドレイン電極６は、ゲート絶縁膜３の一主面３Ａ上に所定の間隔で形成される。そして、ソース電極５およびドレイン電極６は、有機半導体膜４を通じて電流を流すための電極である。有機半導体膜４は、ソース電極５とドレイン電極６との間に形成される。
【００２２】
なお、図１に示す有機薄膜トランジスタの構造は、「ボトムゲート・ボトムコンタクト型」と呼ばれる。
【００２３】
この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタは、図２に示す有機薄膜トランジスタ１０Ａであってもよい。図２を参照して、有機薄膜トランジスタ１０Ａは、図１に示す有機薄膜トランジスタ１０と同じ構成要素からなる。そして、有機薄膜トランジスタ１０Ａにおいては、有機半導体膜４は、ゲート絶縁膜３の一主面３Ａ上に形成され、ソース電極５およびドレイン電極６が有機半導体膜４の一主面４Ａ上に所定の間隔で形成される。その他は、有機薄膜トランジスタ１０と同じである。
【００２４】
なお、図２に示す有機薄膜トランジスタの構造は、「ボトムゲート・トップコンタクト型」と呼ばれる。
【００２５】
また、この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタは、図３に示す有機薄膜トランジスタ１０Ｂであってもよい。図３を参照して、有機薄膜トランジスタ１０Ｂは、図１に示す有機薄膜トランジスタ１０と同じ構成要素からなる。有機薄膜トランジスタ１０Ｂにおいては、ソース電極５およびドレイン電極６は、基板１の一主面１Ａ上に所定の間隔で形成され、有機半導体膜４は、ソース電極５およびドレイン電極６を覆うように基板１の一主面１Ａ上に形成される。そして、ゲート絶縁膜３は、有機半導体膜４の一主面４Ａ上に形成され、ゲート電極２は、ゲート絶縁膜３の一主面３Ａ上に形成される。
【００２６】
なお、図３に示す有機薄膜トランジスタの構造は、「トップゲート・ボトムコンタクト型」と呼ばれる。
【００２７】
上述した有機薄膜トランジスタ１０，１０Ａ，１０Ｂの各々に用いられる基板１、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、有機半導体膜４、ソース電極５およびドレイン電極６について説明する。
【００２８】
基板１は、絶縁性を示し、電界効果トランジスタおよびその上に作製される表示素子、表示パネル等を支持できるものであればよく、たとえば、ガラス、プラスチックおよび石英のいずれでもよい。
【００２９】
より具体的には、基板１は、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、アモルファスシリコン、アモルファスポリオレフィン、エポキシ樹脂およびガラス等のいずれであってもよい。そして、基板１の膜厚は、０．０５ｍｍ〜２ｍｍの範囲が好ましく、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲が更に好ましい。基板１の膜厚がこのような範囲に設定されるのは、基板１をフレキシブル基板として機能させるためである。
【００３０】
ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６の各々は、白金、金、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウムおよびナトリウム等の金属、酸化インジウム（ＩｎＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）およびインジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等の金属酸化物から構成されてもよく、樟脳スルホン酸がドープされたポリアニリンおよびパラトルエンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェン等の導電性高分子から構成されてもよく、カーボンブラック、金属微粒子およびグラファイト粉等の導電性複合材料から構成されてもよい。
【００３１】
そして、ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６の各々は、真空蒸着法、スパッタリング法、塗布法、印刷法、およびゾルゲル法のいずれかの方法によって形成される。そして、ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６のパターンニング法は、フォトレジストのパターンニングと、エッチング液または反応性のプラズマでのエッチングを組み合わせたフォトリソグラフィー法、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷およびマイクロコンタクトプリンティング法のいずれかである。また、レーザーおよび電子線等のエネルギー線を照射して材料を除去することによりゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６をパターンニングしてもよい。
【００３２】
ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６の各々の膜厚は、０．０１μｍ〜２μｍの範囲であり、好ましくは、０．０２μｍ〜１μｍの範囲である。ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６の膜厚が上記の範囲に設定されるのは、ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６の上に形成される材料の段差被覆性を向上させるためである。
【００３３】
ゲート絶縁膜３は、ゲート電極２への電流の漏れを防止し、かつ、低ゲート電圧で電界効果トランジスタを駆動させることができるように絶縁性に優れ、かつ、比較的大きな比誘電率を有する材料からなる。
【００３４】
より具体的には、ゲート絶縁膜３は、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のポリマーおよびこれらを組み合わせた共重合体からなっていてもよく、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウムおよび酸化チタン等の酸化物からなっていてもよく、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化物から構成されてもよく、酸化物強誘電体からなっていてもよく、上記の酸化物、窒化物および酸化物強誘電体の粒子を分散させたポリマー膜からなっていてもよく、光硬化樹脂からなっていてもよい。この光硬化樹脂は、絶縁体の前駆物質としてモノマーを塗布した後に、光を照射して硬化させることにより絶縁体を形成するものである。
【００３５】
そして、好ましくは、ゲート絶縁膜３は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂およびアクリル樹脂からなる。
【００３６】
ゲート絶縁膜３は、スピンコートおよびブレーンコート等の塗布法、蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷およびインクジェット印刷等の印刷法等のいずれかにより形成される。
【００３７】
ゲート絶縁膜３の膜厚は、０．１μｍ〜４μｍの範囲であり、好ましくは、０．２μｍ〜２μｍの範囲である。ゲート絶縁膜の膜厚が上記の範囲に設定されるのは、ゲート絶縁膜３を下地であるゲート電極２上に形成する場合の段差被覆性を向上させるためである。
【００３８】
有機半導体膜４は、下記の一般式（Ｉ）によって示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とする有機半導体材料からなる。
【化Ｉ】
2006261507.tif 000003
【００３９】
なお、Ａｒ１は、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基である。また、Ａｒ２およびＡｒ３の各々は、置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の非縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基、および置換もしくは無置換の単環式芳香族炭化水素基の２価基、置換もしくは無置換の縮合多環式芳香族炭化水素基の２価基のいずれかである。さらに、Ａｒ４は、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、およびアントラセンの２価基のいずれかである。
【００４０】
そして、有機半導体材料は、芳香環上に置換基を有していてもよい。この置換基としては、溶解性の向上の観点から、アルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基等が好ましい。これら置換基の炭素数が増加すれば、溶解性がより向上するが、その反面キャリア移動度は低下するので、溶解性が損なわれない範囲で所望の特性が得られる置換基を選択することが好ましい。
【００４１】
その場合の好適な置換基の例としては、炭素数が１〜２５の直鎖または分岐鎖のアルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基が挙げられる。さらに好適には、炭素数が２〜１８の直鎖または分岐鎖のアルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基が挙げられる。これら置換基は、同一のものを複数導入してもよいし、異なるものを複数導入してもよい。また、これらのアルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基は、さらに、ハロゲン原子、シアノ基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、または炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基で置換されたアリール基などのさらなる置換基を有していてもよい。
【００４２】
アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、３，７−ジメチルオクチル基、２−エチルヘキシル基、トリフルオロメチル基、２−シアノエチル基、ベンジル基、４−クロロベンジル基、４−メチルベンジル基、シクロペンチル基、およびシクロヘキシル基等が挙げられる。
【００４３】
そして、アルコキシ基およびアルキルチオ基としては、上記のアルキル基の結合位に酸素原子または硫黄原子を挿入してアルコキシ基およびアルキルチオ基としたものが一例として挙げられる。
【００４４】
アリール基としては、具体的には、フェニル基、ナフタレニル基、およびアントラセニル基等が挙げられる。
【００４５】
上記の重合体は、アルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基の存在により、溶媒への溶解性がさらに向上する。これらの材質において、溶解性を向上させることは、フィルムの湿式成膜過程の製造許容範囲が大きくなることから重要である。たとえば、塗工溶媒の選択肢の拡大、溶液調製時の温度範囲の拡大、溶媒の乾燥時の温度および圧力範囲の拡大となることが考えられる。
【００４６】
上記一般式（Ｉ）におけるＡｒ１として、たとえば、フェニル基、ナフチル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニル基およびターフェニル基等が挙げられる。
【００４７】
また、上記一般式（Ｉ）におけるＡｒ２およびＡｒ３としては、ベンゼン、ナフタレン、ピレン、フルオレン、アズレン、アントラセン、トリフェニレン、クリセン、ビフェニル、およびターフェニルの２価基が挙げられる。
【００４８】
さらに、上記一般式（Ｉ）におけるＡｒ４としては、ベンゼン、アントラセン、ビフェニルおよびチオフェンの２価基が挙げられる。
【００４９】
このように、有機半導体膜４は、各種に有機半導体材料からなる。そして、有機半導体膜４は、スピンコート法により形成される。
【００５０】
有機半導体膜４の表面粗さと有機薄膜トランジスタの移動度との関係が調べられた。図４は、有機半導体膜４の表面粗さと有機薄膜トランジスタの移動度との関係を調べるために用いた有機薄膜トランジスタの断面構造図である。
【００５１】
図４を参照して、テスト用の有機薄膜トランジスタ２０は、シリコン基板１１と、ゲート電極１２と、ゲート絶縁膜１３と、有機半導体膜１４と、ソース電極１５と、ドレイン電極１６とを備える。
【００５２】
ゲート電極１２は、アルミニウムからなり、シリコン基板１１の一主面１１Ａに形成される。ゲート絶縁膜１３は、ＳｉＯ２からなり、シリコン基板１１の一主面１１Ｂに形成される。有機半導体膜１４は、下記の一般式（ＩＩ）によって示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とする有機半導体材料からなり、ゲート絶縁膜１３上に形成される。
【化ＩＩ】
2006261507.tif 000004
【００５３】
ソース電極１５およびドレイン電極１６は、金（Ａｕ）からなり、有機半導体膜１４上に形成される。
【００５４】
有機薄膜トランジスタ２０の作製方法について説明する。低抵抗なシリコン基板１１を熱酸化処理し、２００ｎｍの膜厚を有するＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１３をシリコン基板１１の一主面１１Ｂ上に形成する。
【００５５】
そして、シリコン基板１１の裏面である一主面１１Ａ側に形成された熱酸化膜をウェットエッチングにより除去し、その後、アルミニウムをシリコン基板１１の一主面１１Ａに真空蒸着する。これにより、ゲート電極１２が形成される。
【００５６】
引き続いて、上記（化ＩＩ）によって示される有機半導体ポリマーをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）およびトルエン溶液の混合液に溶解させ、１ｗｔ％の溶液を作製し、スピンコート法により成膜し、１５０℃で乾燥することにより有機半導体膜１４が形成される。この場合、スピンコートの回転数は、３０００ｒｐｍであり、有機半導体膜１４の膜厚は、３０ｎｍである。
【００５７】
その後、金（Ａｕ）を真空蒸着により有機半導体膜１４上に形成し、金（Ａｕ）をパターンニングしてソース電極１５およびドレイン電極１６を形成する。
【００５８】
これにより、有機薄膜トランジスタ２０が作製される。
【００５９】
この発明においては、上記（化ＩＩ）によって示される有機半導体ポリマーの溶媒である混合液におけるテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）とトルエン溶液との混合比率を変えることにより、有機半導体膜１４の表面粗さを変えた。
【００６０】
このようにして変化させた表面粗さと有機薄膜トランジスタ２０の移動度との関係を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2006261507.tif 000005
【００６２】
表１に示す試料番号１は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）：トルエン溶液＝８０：２０（体積比）の混合液を溶媒として用いて作製した試料であり、試料番号２〜試料番号５は、トルエン溶液の比率を試料番号１の場合よりも徐々に上昇させた試料であり、試料番号６は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）：トルエン溶液＝０：１００（体積比）の混合液を溶媒として用いて作製した試料である。
【００６３】
図５は、トルエン溶液を溶媒として作製した有機半導体膜１４のＡＦＭ（ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像である。トルエン溶液を溶媒として用いた場合、若干の凹凸が観測されるものの、連続膜からなる有機半導体膜が形成されている。そして、ＡＦＭを用いて有機半導体膜１４の表面粗さが測定された。
【００６４】
表１の結果から、有機半導体膜１４の表面粗さＲｒｍｓが大きくなっても、閾値電圧は、大きく変化することはないが、有機半導体膜１４の表面粗さＲｒｍｓが大きくなるに従って移動度が低下し、有機半導体膜１４の表面粗さＲｒｍｓが２．４ｎｍになると、移動度は、急激に低下する。
【００６５】
次に、溶媒濃度およびスピンコート条件を変化させて有機半導体膜１４の膜厚を変化させ、膜厚に対する表面粗さＲｒｍｓおよびオフ電流値の関係を調べた。
【００６６】
図６は、表面粗さおよびオフ電流と、膜厚との関係を示す図である。図６において、縦軸は、表面粗さおよびオフ電流を表し、横軸は、有機半導体膜１４の膜厚を表す。また、曲線ｋ１は、表面粗さＲｒｍｓと膜厚との関係を示し、曲線ｋ２は、オフ電流と膜厚との関係を示す。
【００６７】
有機半導体膜１４の表面粗さＲｒｍｓは、有機半導体膜１４の膜厚が９ｎｍになると、２．４ｎｍよりも大きくなり、移動度が急激に低下する（表１参照）。そして、有機半導体膜１４の表面粗さＲｒｍｓは、有機半導体膜１４の膜厚が９ｎｍよりも厚くなるに従って低下し、１０００ｎｍ程度で一定値になる。
【００６８】
一方、有機薄膜トランジスタ２０のオフ電流は、有機半導体膜１４の膜厚が５１００ｎｍ以下では、殆ど増加せず、５１００ｎｍよりも厚くなると、オフ電流が急激に大きくなる。
【００６９】
したがって、有機半導体膜１４の膜厚は、１０ｎｍ〜５１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００７０】
上述したように、有機薄膜トランジスタ２０の移動度は、有機半導体膜１４の表面粗さが２．４ｎｍになると（有機半導体膜１４の膜厚が１０ｎｍよりも薄くなると）、急激に低下し、有機薄膜トランジスタ２０のオフ電流は、有機半導体膜１４の膜厚が５１００ｎｍよりも厚くなると、急激に大きくなる。
【００７１】
そこで、この発明による有機薄膜トランジスタ１０，１０Ａ，１０Ｂの有機半導体膜４は、上記一般式（化Ｉ）によって示される繰り返し単位を有する重合体を主成分とする有機半導体材料からなり、その表面粗さＲｒｍｓが２．４ｎｍよりも小さい有機半導体材料からなる。そして、好ましくは、有機薄膜トランジスタ１０，１０Ａ，１０Ｂの有機半導体膜４は、表面粗さが２．４ｎｍよりも小さい有機半導体材料において、膜厚が１０ｎｍ以上、５１００ｎｍ以下である有機半導体材料からなる。
【００７２】
これにより、移動度が大きく低下せず、オフ電流が小さい有機薄膜トランジスタを作製することができる。
【００７３】
そして、有機薄膜トランジスタ１０，１０Ａ，１０Ｂの各々は、表示装置の駆動デバイスとして用いられる。
【００７４】
次に、この発明による有機薄膜トランジスタを画像表示装置のアクティブマトリックス素子に用いた実施例につき説明する。図７は、この発明による有機薄膜トランジスタを画像表示装置のアクティブマトリックス基板に用いた例を示す平面図であり、図８は、この発明のアクティブマトリックス基板を用いた画像表示装置の縦断面図である。アクティブマトリックス基板に、液晶、電気泳動および有機ＥＬなどの画像表示装置を組み合わせることで、アクティブマトリックス型表示装置を構成できる。
【００７５】
図７に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板１上に厚さ７０ｎｍのＣｒ膜をスパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィ・エッチング工程により、走査線２０、ゲート電極２が形成される。ゲート絶縁膜３および走査線２０と信号配線の層間絶縁膜となる絶縁膜として、厚さ２００ｎｍのアクリル樹脂が形成される。
【００７６】
そして、このアクリル樹脂の上に上記一般式（Ｉ）に示す有機半導体膜を半導体材料に用い、スピンコートにより成膜して、膜厚３０ｎｍの有機半導体層４を設ける。
【００７７】
続いて、この有機半導体層４上の所定領域に厚さ５０ｎｍのＡｕ膜をシャドウマスクを用いた真空蒸着法によりパターン成膜し、ソース電極５及びドレイン電極６と信号配線２１及びドレイン電極６と連なる画素配線２２を形成する。
【００７８】
続いて、図示しない分割化パターン化膜を形成する。なお、この分割化パターン化膜を形成する前に有機半導体層４にダメージを与えないためにポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護膜を形成しても良い。
【００７９】
そして、分割パターン化層をマスクとして、酸素ガスによるドライエッチングにより、分割ラインの下に位置する有機半導体層４及びゲート絶縁膜３を除去し、各ＴＦＴ素子に分離される。この実施例では、更にこれら素子上ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるパッシベーション膜２３を設けて、アクティブマトリックス基板３１が形成される。
【００８０】
図８に示すように、画像表示装置３０は、前述のアクティブマトリックス基板３１と、透明導電膜３２を第２の基板３３との間に表示素子が設けられ、画素電極２２に連なるドレイン電極５上の表示素子がスイッチングされる。第２の基板３３としては、ガラスやポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックなどを用いることができる。表示素子としては、液晶、電気泳動、有機ＥＬ等の方式を用いることができる。
【００８１】
液晶パネルを構成する場合には、例えば、アクティブマトリックス基板３１の基板と第２の基板３３には、スピンコート法により、配向膜を形成して、配向処理が施されている。そして、両基板１、３３間にシリカスペーサを配置して接合し、ギャップ間に液晶性材料を封入することで液晶パネルが形成される。
【００８２】
また、電機泳動表示パネルは、透明導電膜を成膜後、対向基板にシリカスペーサを配置接合し、ギャップ間にマイクロカプセル型電気泳動素子を封入することで、電気泳動パネルが形成できる。
【００８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
この発明は、有機半導体の表面粗さを制御した高性能な有機薄膜トランジスタに適用される。また、この発明は、有機半導体の表面粗さを制御した高性能な有機薄膜トランジスタを備えた表示装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタの第１の断面構造図である。
【図２】この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタの第２の断面構造図である。
【図３】この発明の実施の形態による有機薄膜トランジスタの第３の断面構造図である。
【図４】有機半導体膜の表面粗さと有機薄膜トランジスタの移動度との関係を調べるために用いた有機薄膜トランジスタの断面構造図である。
【図５】トルエン溶液を溶媒として作製した有機半導体膜のＡＦＭ像である。
【図６】表面粗さおよびオフ電流と、膜厚との関係を示す図である。
【図７】この発明による有機薄膜トランジスタを画像表示装置のアクティブマトリックス基板に用いた例を示す平面図である。
【図８】この発明のアクティブマトリックス基板を用いた画像表示装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１，３３  基板、１Ａ，３Ａ，４Ａ，１１Ａ，１１Ｂ  一主面、２，１２  ゲート電極、３，１３  ゲート絶縁膜、４，１４  有機半導体膜、５，１５  ソース電極、６，１６  ドレイン電極、１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０  有機薄膜トランジスタ、１１  シリコン基板、２１  信号配線、２２  画素電極、２３  パッシベーション膜、３０  画像表示装置、３１  アクティブマトリックス基板、３２  透明導電膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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