(57)【要約】【課題】有機半導体材料を溶媒に溶解させた液体を、配向処理された面に塗布することにより、所定の分子配向を有する有機半導体層を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法において、前記液体の塗膜を加熱しなくても、所定の分子配向を有する有機半導体層を形成できる方法を提供する。【解決手段】基板１の上面をソース電極３からドレイン電極４に向けて擦るラビング処理を行った後、低分子液晶からなる溶媒に高分子液晶からなる有機半導体材料を溶解させた溶液を塗布して溶媒を除去する。低分子液晶の分子が、常温でラビング処理による下地（基板面）の配向に沿って配向するため、高分子液晶の分子も、常温で、この配向に従って配向する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体材料を溶媒に溶解させた液状材料を基板に塗布する工程と、
前記溶媒を除去する工程と、を含み、
前記溶媒として液晶性材料を用いること、
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
有機半導体材料と液晶性材料とを含む液状材料を配向処理された基板に塗布する工程と、
前記液晶性材料を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、前記液晶性材料は低分子液晶材料であること、
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
ソース電極及びドレイン電極の少なくともいずれかの表面に配向処理をした後、前記少なくともいずれかの表面上に、有機半導体材料と液晶性材料とを含む液状材料を塗布する工程と、
前記液晶性材料を除去する工程と、
を含む有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記有機半導体材料は液晶性を有すること、
を特徴とする請求項４記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記有機半導体材料は９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビチオフェンであること、
を特徴とする請求項５記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記液晶性材料として、シクロヘキサン系化合物、フェニルシクロヘキサン系化合物、ビフェニール系化合物、及びデカリン系化合物うち少なくとも１つの化合物を使用すること、
を特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記液晶性材料として、４−シアノ−４´−ｎ−ヘキシルビフェニール、４−シアノ−４´−ｎ−ペンチルビフェニール、４−（４´−ｎ−プロピルシクロヘキシル）−シアノベンゼン、４−（４´−ｎ−ペンチルシクロヘキシル）−シアノベンゼン、または２，６−ジ−ｎ―プロピルデカリンを使用する請求項４乃至６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
電気光学素子として機能する材料層を形成する工程と、
有機薄膜トランジスタを形成する工程と、を含む電気光学装置の製造方法であって、
前記有機薄膜トランジスタを形成する工程は、
ソース電極及びドレイン電極の少なくともいずれかの表面に配向処理をした後、前記少なくともいずれかの表面上に、有機半導体材料と液晶性材料とを含む液状材料を塗布する工程と、
前記液晶性材料を除去する工程と、
を含むこと、
を特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法で製造された電気光学装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法、有機薄膜トランジスタの製造方法、電気光学装置の製造方法、および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、電気泳動表示装置等のフラットパネルディスプレイでは、各画素毎に薄膜トランジスタを備え、アクティブマトリックス方式で駆動するタイプが主流になっている。
従来の薄膜トランジスタはシリコンなどの無機材料で形成されている。このような無機材料を用いた薄膜トランジスタに対して、有機材料で形成された半導体層を用いたいわゆる有機薄膜トランジスタは柔軟性に優れているという利点を有する。有機材料は溶媒に対する溶解性が高い材料が多く、有機材料の溶液を塗布する、いわゆる液相プロセスにより半導体層を形成することができるため、半導体層などの形成に高真空の装置を必要としない場合がある。
【０００３】
上記のように有機薄膜トランジスタは、液相プロセスにより製造することができるという利点を有するが、有機薄膜トランジスタの所望の素子特性を得るには、有機材料の配向を制御する必要がある。
この配向工程の従来例としては、ソース電極およびドレイン電極上にラビング等の配向処理を施し、その上に、高分子液晶からなる有機半導体材料をキシレン等の溶媒に溶解させた液体を塗布し、その塗膜を例えば２８０℃程度で２時間程度加熱した後に急冷する方法が挙げられる。この方法では、高温で液晶状態となった有機半導体材料が下地に合わせて分子を配向させることによって、所定の分子配向を有する有機半導体層が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例の方法では、前記塗膜を高温に長時間保持する工程が必要であるため、合成樹脂からなる基板を用いると基板に変形が生じる場合がある。また、前記工程で有機半導体層自体の性能が低下することを防止する必要もある。
【０００５】
本発明の目的は、容易に所定の配向を有する有機半導体層を形成できる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、有機半導体材料を溶媒に溶解させた液状材料を基板に塗布する工程と、前記溶媒を除去する工程と、を含み、前記溶媒として液晶性材料を用いること、を特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【０００７】
本発明はまた、有機半導体材料と液晶性材料とを含む液状材料を配向処理された基板に塗布する工程と、前記液晶性材料を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法を提供する。
本発明の半導体装置の製造方法において、　前記液晶性材料は低分子液晶材料であることが好ましい。
【０００８】
本発明はまた、ソース電極及びドレイン電極の少なくともいずれかの表面に配向処理をした後、前記少なくともいずれかの表面上に、有機半導体材料と液晶性材料とを含む液状材料を塗布する工程と、前記液晶性材料を除去する工程と、を含む有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記有機半導体材料は液晶性を有することが好ましい。
【０００９】
前記有機半導体材料としては、半導体として機能する高分子液晶（少なくとも高温にしたときに液晶相となる高分子材料）を使用することが好ましいが、高温にしても液晶相とならない導電性高分子材料（例えば、ポリチオフェン）を使用することもできる。
前記高分子液晶としては、例えば、９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビチオフェンが挙げられる。
【００１０】
前記低分子液晶としては、例えば、シクロヘキサン系化合物、フェニルシクロヘキサン系化合物、ビフェニール系化合物、およびデカリン系化合物が挙げられる。ビフェニール系低分子液晶としては、４−シアノ−４´−ｎ−ヘキシルビフェニール、４−シアノ−４´−ｎ−ペンチルビフェニールが挙げられる。フェニルシクロヘキサン系低分子液晶としては、４−（４´−ｎ−プロピルシクロヘキシル）−シアノベンゼン、４−（４´−ｎ−ペンチルシクロヘキシル）−シアノベンゼンが挙げられる。デカリン系低分子液晶としては、２，６−ジ−ｎ―プロピルデカリンが挙げられる。
【００１１】
本発明はまた、電気光学素子として機能する材料層を形成する工程と、有機薄膜トランジスタを形成する工程と、を含む電気光学装置の製造方法であって、前記有機薄膜トランジスタを形成する工程は、ソース電極及びドレイン電極の少なくともいずれかの表面に配向処理をした後、前記少なくともいずれかの表面上に、有機半導体材料と液晶性材料とを含む液状材料を塗布する工程と、前記液晶性材料を除去する工程と、を含むこと、を特徴とする電気光学装置の製造方法を提供する。前記電気光学装置としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、電気泳動表示装置等のフラットパネルディスプレイが挙げられる。
【００１２】
本発明はまた、本発明の方法で製造された電気光学装置を備えた電子機器を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１を用いて、本発明の一実施形態に相当する有機薄膜トランジスタの製造方法を説明する。
先ず、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フイルムを基板１として用い、この基板１上にポリイミド膜を形成した。次に、このポリイミド膜上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を行うことにより、基板１上のソース形成領域とドレイン形成領域のレジスト膜を除去した。この状態で基板面を酸素プラズマ処理することにより、基板１のソース形成領域およびドレイン形成領域の表面を親水性とした。
【００１４】
次に、ポリイミド膜上のレジスト膜を除去した。これにより、基板１上のソース形成領域とドレイン形成領域がポリイミドの隔壁２で囲われた。ポリイミドの隔壁２の表面は疎水性である。なお、前記隔壁２を形成する際に、ソース形成領域とドレイン形成領域との間隔をチャネル長に合わせた。
この基板１上の隔壁２で囲われた領域に、インクジェット法により、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ　ｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｄｉｏｘｙ　ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）とＰＳＳ（ｐｏｌｙ　ｓｔｙｒｅｎｅ　ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）を含有する水溶液を滴下して乾燥させることにより、ソース電極３とドレイン電極４を形成した。
【００１５】
次に、図１（ａ）に示すように、この基板１の上面をソース電極３からドレイン電極４に向けて（矢印の方向に）フェルトで擦ることにより、ラビング処理（配向処理）を行った。
次に、有機半導体材料である９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビチオフェン（高分子液晶）を４−シアノ−４´−ｎ−ヘキシルビフェニール（低分子液晶）に溶解させた液体を、この基板１の上面にスピンコート法により塗布した。この塗布により、基板１上で、液体中の４−シアノ−４´−ｎ−ヘキシルビフェニールは、分子が常温でラビング処理による下地（基板面）の配向に沿って配向し、これに伴って、液体中の９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビチオフェンの分子も、４−シアノ−４´−ｎ−ヘキシルビフェニール分子の配向に従って配向する。
【００１６】
次に、この基板１の回りの圧力を大気圧より低くすることで、前記塗膜から４−シアノ−４´−ｎ−ヘキシルビフェニールを除去した。なお、この減圧処理を行うために、本実施形態の方法は、当初の工程から減圧機構を備えたチャンバ内で行うことが好ましい。
これにより、前記塗膜を加熱することなく、ソース電極３からドレイン電極４に向かう分子配向を有する９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビチオフェン（有機半導体）層５が、基板１のソース電極３およびドレイン電極４上に形成された。図１（ｂ）はこの状態を示す。
【００１７】
次に、この基板１の上に、スピンコート法により絶縁層６としてＰＶＰ（ｐｏｌｙ　ｖｉｎｙｌ　ｐｈｅｎｏｌ）からなる層を形成し、さらにその上に、インクジェット法によりＰＥＤＯとＰＳＳを含有する水溶液を滴下して乾燥させることにより、ゲート電極７を形成した。
このようにして、基板１上に、ソース電極３、ドレイン電極４、有機半導体層５、絶縁層６、およびゲート電極７からなる有機薄膜トランジスタ８が形成された。
【００１８】
この有機薄膜トランジスタ８を備えた電気光学装置の例としては、アクティブマトリックス型の電気泳動表示装置が挙げられる。アクティブマトリックス型の電気泳動表示装置においては、図２に示すように、基板１上に複数の画素電極２１が形成され、各画素電極２１毎に有機薄膜トランジスタ８が形成されている。また、駆動回路の信号線が各有機薄膜トランジスタ８のソース電極３に接続され、走査線が各有機薄膜トランジスタ８のゲート電極７に接続され、各画素電極２１が各有機薄膜トランジスタ８のドレイン電極４に接続されている。なお、ソース電極３とドレイン電極４の間の隔壁２ａは、画素電極２１と信号線からの配線２２との間の基板１面から立ち上げてある。
【００１９】
この電気泳動表示装置を製造する際には、先ず、基板１上に、前述の方法で有機薄膜トランジスタ８を形成するとともに、各画素電極２１を形成し、画素電極２１の上部にポリイミド樹脂からなる隔壁６１で囲われた空間を形成する。そして、この空間内に、電気泳動粒子９１ａと液相分散媒９１ｂとからなる電気泳動分散液９１を充填する。次に、ポリイミドフィルム１５の一方の面にＩＴＯ薄膜１６を所定厚さで形成し、これをＩＴＯ薄膜１６側を下側にして前記基板１の上に固定する。このようにして、図２に示すような電気泳動表示装置の電気泳動表示パネルが得られる。
【００２０】
本発明の方法により製造される電気光学装置の一例である電気泳動表示装置は、例えば、電子ペーパー、電子ノート、電子ブック、モバイル型のパーソナルコンピュータ、携帯電話、ディジタルスチルカメラ等の各種電子機器の表示部に適用することができる。
図３は、電子ペーパー（リライタブルシート）の外観構成を示す斜視図である。この電子ペーパー２００は、本体２０１と電子泳動表示パネル２０２とからなる。本体２０１および電子泳動表示パネル２０２は、紙と同様の質感及び柔軟性を有するシート状に形成されている。電子泳動表示パネル２０２の駆動回路は本体２０１に内蔵するか、電子ペーパーとは別体の書き換え装置として設ける。
【００２１】
図４は、上述の電子ペーパー２００の書き換え／表示装置を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。この装置は、ハウジング４０１と、二組の搬送ローラ対４０２ａ，４０２ｂと、ハウジング４０１の観察面（表示面）に形成された矩形孔４０３と、矩形孔４０３に嵌め込まれた透明ガラス板４０４と、電子ペーパー２００のハウジング４０１内への挿入口４０５と、ソケット４０７と、コントローラー４０８と、操作部４０９とを備えている。
【００２２】
二組の搬送ローラ対４０２ａ，４０２ｂは、ハウジング４０１の内部に間隔を開けて配置されている。一方の搬送ローラ対４０２ｂは、電子ペーパー２００の挿入口４０５の近くに、他方の搬送ローラ対４０２ａは挿入口４０５から離れた位置に配置されている。ソケット４０７は、挿入口４０５から離れた位置の搬送ローラ対４０２ａより更に奥側（挿入口４０５とは反対側）に配置されている。
【００２３】
電子ペーパー２００の先端には端子部２０５が設けてある。挿入口４０５からハウジング４０１内に挿入された電子ペーパー２００の両端は、二組の搬送ローラ対４０２ａ，４０２ｂで挟持される。この状態で、電子ペーパー２００の端子部２０５はソケット４０７に差し込まれ、反対側の端部は挿入口４０５より外側に出る。この端部を持って引くことにより、電子ペーパー２００をハウジング４０１内から取り出すことができる。ソケット４０７には、駆動回路を備えたコントローラー４０８が接続されている。操作部４０９は、ハウジング４０１の表示面の透明ガラス板４０４の脇に設けてある。
【００２４】
この装置を使用する際には、先ず、電子ペーパー２００の表示面が透明ガラス板４０４側となるように電子ペーパー２００を挿入口４０５からハウジング４０１内に入れる。次に、操作部４０９を操作することで、コントローラ４０８を作動させて、電子ペーパー２００に画像を書き入れたり、表示された画像を消去したり、書き換えたりする。画像が書き込まれた電子ペーパー２００は、ハウジング４０１内に入った状態で透明ガラス板４０４からその画像を見ることもできるし、ハウジング４０１から外して携帯することもできる。
【００２５】
図５は電子ノートの外観構成を示す斜視図である。この電子ノートは、図３に示す前述の電子ペーパー２００が複数枚束ねられ、その外側にノートブック状にカバー３０１を設けたものである。カバー３０１に表示データ入力手段を備えれば、束ねられた状態で電子ペーパー２００の表示内容を変更することができる。
図６は電子ブックの外観構成を示す斜視図である。この電子ブック５００は、電気泳動表示装置からなる本体５０１とカバー５０２とからなり、本体５０１に表示部５０３と操作部５０４が設けてある。カバー５０２は本体５０１に対して開閉自在に取り付けてあり、カバー５０２を開けると表示部５０３の表示面および操作部５０４が露出するように構成されている。本体５０１には、コントローラ、カウンタ、メモリ、およびＣＤＲＯＭ等の記憶媒体のデータを読み取るデータ読み取り装置等が内蔵されている。
【００２６】
図７は、モバイル型のパーソナルコンピュータの外観構成を示す斜視図である。このパーソナルコンピュータ６００は、キーボード６０１を備えた本体部６０２と、電気泳動表示装置からなる表示ユニット６０３とで構成されている。
図８は携帯電話の外観構成を示す斜視図である。この携帯電話７００は、複数の操作ボタン７０１の他、受話口７０２、送話口７０３と共に、電気泳動表示装置からなる表示パネル７０４を備えている。
【００２７】
図９は、ディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図であり、外部機器との接続についても簡易的に示している。
このディジタルスチルカメラ８００は、ケース８０１と、ケース８０１の背面に形成され、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）による撮像信号に基づいて表示を行うようになっている電気泳動表示装置からなる表示パネル８０２と、ケース８０１の観察側（図においては裏面側）に形成される光学レンズやＣＣＤ等を含んだ受光ユニット８０３と、シャッタボタン８０４と、このシャッタボタン８０４を押した時点におけるＣＣＤの撮像信号が、転送・格納される回路基板８０５と、を備えている。
【００２８】
また、ディジタルスチルカメラ８００におけるケース８０１の側面には、ビデオ信号出力端子８０６と、データ通信用の入出力端子８０７とが設けられており、前者にはテレビモニタ８０６Ａが、後者にはパーソナルコンピュータ８０７Ａが、それぞれ必要に応じて接続されている。そして、所定の操作によって、回路基板８０５のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ８０６Ａや、パーソナルコンピュータ８０７Ａに出力される構成となっている。
【００２９】
なお、電気泳動表示装置を表示部等として適用できる電子機器としては、これらの他にも、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、およびタッチパネルを備えた機器等を挙げることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機半導体材料を溶媒に溶解させた液体を、配向処理された面に塗布して溶媒を除去することにより、所定の分子配向を有する有機半導体層を形成する工程を備えた半導体装置（例えば、有機薄膜トランジスタ）の製造方法において、前記液体の塗膜を加熱しなくても、所定の分子配向を有する有機半導体層を形成できる方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に相当する有機薄膜トランジスタの製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の方法により製造される電気光学装置の一例である電気泳動表示装置を示す断面図である。
【図３】本発明の電子機器の例である電子ペーパーの外観構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の電子機器の例である電子ペーパーの書き換え／表示装置を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図５】本発明の電子機器の例である電子ノートの外観構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の電子機器の例である電子ブックの外観構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の電子機器の例であるモバイル型パーソナルコンピュータの外観構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の電子機器の例である携帯電話の外観構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の電子機器の例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　基板（ＰＥＴフイルム）
２　ポリイミドからなる隔壁
３　ソース電極
４　ドレイン電極
５　有機半導体層
６　絶縁層
６１　ポリイミド樹脂からなる隔壁
７　ゲート電極
８　有機薄膜トランジスタ
１５　ポリイミドフィルム
１６　ＩＴＯ薄膜
２１　画素電極
９１ａ　電気泳動粒子
９１ｂ　液相分散媒
９１　電気泳動分散液
２００　　電子ペーパー（電子機器）
２０１　　本体
２０２　　電子泳動表示パネル
２０５　　端子部
３００　　電子ノート（電子機器）
３０１　　カバー
４００　　電子ペーパーの書き換え／表示装置
４０１　　ハウジング
４０２ａ　搬送ローラ対
４０２ｂ　搬送ローラ対
４０３　　矩形孔
４０４　　透明ガラス板
４０５　　挿入口
４０７　　ソケット
４０８　　コントローラー
４０９　　操作部
５００　　電子ブック（電子機器）
５０１　　本体
５０２　　カバー
５０３　　表示部
５０４　　操作部
６００　　モバイル型パーソナルコンピュータ（電子機器）
６０１　　キーボード
６０２　　本体部
６０３　　表示ユニット
７００　　携帯電話（電子機器）
７０１　　操作ボタン
７０２　　受話口
７０３　　送話口
７０４　　表示パネル
８００　　ディジタルスチルカメラ（電子機器）
８０１　　ケース
８０２　　表示パネル
８０３　　受光ユニット
８０４　　シャッタボタン
８０５　　回路基板
８０６　　ビデオ信号出力端子
８０６Ａ　テレビモニタ
８０７　　入出力端子
８０７Ａ　パーソナルコンピュータ
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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