(57)【要約】【課題】バリヤ性と素子特性の劣化防止のバランスのよい有機アクティブ素子および表示デバイスを提供する。【解決手段】基板１０上に形成された有機ＴＦＴ１２および駆動電極１６がパッシベーション膜１４で覆われる。パッシベーション膜１４は、第１の膜２８および第２の膜３０からなる積層膜である。第１の膜２８は、下地となる有機ＴＦＴに損傷を与えるおそれのない材料および作製方法により形成される。第２の膜３０は、紫外線硬化型樹脂材料により形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に作製され、パッシベーション膜で覆われてなる有機アクティブ素子において、
該パッシベーション膜が、有機溶媒不使用条件下かつ低温下、塗布法または浸漬法によって該有機アクティブ素子上に形成される第１の有機膜と、該第１の有機膜上に紫外性硬化樹脂を用いて形成される第２の有機膜とで構成されてなることを特徴とする有機アクティブ素子。
【請求項２】
基板に作製され、パッシベーション膜で覆われてなる有機アクティブ素子において、
該パッシベーション膜が、ガスバリヤ性を有する第１の有機膜と、該第１の有機膜上に紫外性硬化樹脂を用いて形成される第２の有機膜とで構成されてなることを特徴とする有機アクティブ素子。
【請求項３】
前記第１の有機膜の材料が、ポリビニルアルコールまたはポリビニルフェノールであることを特徴とする請求項１または２記載の有機アクティブ素子。
【請求項４】
前記第１の有機膜が、ＬＢ膜であることを特徴とする請求項１または２記載の有機アクティブ素子。
【請求項５】
有機ＴＦＴであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機アクティブ素子。
【請求項６】
前記基板がプラスティックフィルム基板であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機アクティブ素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機アクティブ素子の上に表示材料を用いて表示素子が形成されてなることを特徴とする表示デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機アクティブ素子および表示デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブ素子には、ダイオードやトランジスタ等の種々のものがある。このうちアクティブマトリクス駆動に用いられるものについて見ると、３端子をもつＴＦＴや２端子をもつＭＩＭ等を挙げることができる。
【０００３】
そして、例えば、ＴＦＴの場合、半導体として無機材料を用いた無機ＴＦＴと半導体として有機材料を用いた有機ＴＦＴとに大別することができる。
【０００４】
後者の有機ＴＦＴは、前者の無機ＴＦＴに比べて、製造プロセスが比較的簡易でかつ製造コストが安いことが知られている。また、有機ＴＦＴは、無機ＴＦＴに比べて成膜温度を低くすることができ、このため、有機ＴＦＴをガラス転移温度の低いプラスチック基板上に比較的容易に形成することができるという特徴がある。有機ＴＦＴをプラスチック基板上に形成した素子は、フレキシブルで軽量である点で一般的な無機材料の基板を用いた素子よりも優れる。
【０００５】
上記の特徴をもつ有機ＴＦＴは、電子デバイスへの適用が注目されており、特に、電子ディスプレイ等の表示デバイスへの応用研究が盛んに行われている。
【０００６】
しかしながら、有機ＴＦＴは、無機ＴＦＴに比べて耐薬品性に劣り、また、周囲の環境の影響を受けやすく、このため、素子特性が劣化しやすいという問題がある。
【０００７】
特に、表示デバイスへの応用を考えた場合、有機ＴＦＴ上に、液晶や発光材料等の表示材料を用いて液晶層や発光層等の表示素子を形成する必要があるが、これらの表示素子を形成する製造段階において、また、完成した表示デバイスを使用する段階においても、表示材料が有機半導体を汚染し、表示素子の特性を劣化させるおそれがある。
【０００８】
このような不具合を防ぐためには、有機ＴＦＴを適当なパッシベーション膜（保護膜）で覆う必要がある。
【０００９】
有機ＴＦＴを用いた表示デバイスにおいて、パッシベーション膜を形成した例はいくつか報告されている。
【００１０】
例えば、パッシベーション膜の材料としてポリマー材料であるポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡということがある。）を用い、これを溶媒としての水に溶かして有機ＴＦＴに塗布することにより、下地となる有機ＴＦＴへ与えるダメージを小さくすることができることが報告されている（例えば非特許文献１参照。）。
【００１１】
また、パッシベーション膜の材料としてとして無機材料であるシリコンナイトライド（ＳｉＮ）を用い、有機ＴＦＴにスパッタすることにより、ガスや水分の透過を阻止する、バリヤ性の高いパッシベーション膜が得られることが報告されている（例えば非特許文献２参照。）。
【００１２】
【非特許文献１】
Ｃ．Ｄ．Ｓｈｅｒａｗ  ｅｔ  ａｌ．“Ｏｒｇａｎｉｃ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ｄｒｉｖｅｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙｓ  ｏｎ  ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓｉｃｓ．ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８０，Ｎｏ．６，ｐｐ１０８８−１０９０（２００２）
【００１３】
【非特許文献２】
Ｐ．Ｍａｃｈ  ｅｔ  ａｌ．“ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｒｉｖｅｎ  ｂｙ  ｒｕｂｂｅｒ−ｓｔａｍｐｅｄ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ”  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓｉｃｓ．ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．７８，Ｎｏ．２３，ｐｐ１０８８−１０９０（２００２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のパッシベーション膜を形成した例のうち、前者のポリマー材料を用いたものは、パッシベーション膜のバリヤ性が高くないため、液晶等の表示材料が有機ＴＦＴに浸透することを完全に防ぐことは難しく、このため、例えば、パッシベーション膜を多層化して厚膜化等する必要がある。ところが、例えば液晶層を用いた表示デバイスの場合、パッシベーション膜を厚膜化すると、膜の容量が小さくなるため、分圧比の関係から、液晶層に印加される電圧が小さくなる。このため、駆動電圧を上げることが必要になり、また、これに伴う問題も生じる。
【００１５】
一方、後者の無機材料を用いたものは、スパッタ法により有機ＴＦＴ上にパッシベーション膜を形成する際に、成膜材料のイオンが有機ＴＦＴに衝突するときのエネルギによって有機ＴＦＴの表面性状や膜品質に影響を与えるおそれがある。また、緻密なパッシベーション膜を得るにはある程度高温下で成膜する必要があるため、耐熱性に乏しいプラスティック基板を用いたプロセスには適さない。
【００１６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、適度のバリヤ性を有するとともにパッシベーション膜を形成する際に生じ得る素子の特性の劣化が小さい、バリヤ性と素子特性の劣化防止のバランスのよい有機アクティブ素子およびその有機アクティブ素子を備えた表示デバイスを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る有機アクティブ素子は、基板に作製され、パッシベーション膜で覆われてなる有機アクティブ素子において、該パッシベーション膜が、有機溶媒不使用条件下かつ低温下、塗布法または浸漬法によって該有機アクティブ素子上に形成される第１の有機膜と、該第１の有機膜上に紫外性硬化樹脂を用いて形成される第２の有機膜とで構成されてなることを特徴とする。ここで、有機溶媒不使用条件下とは、塗布または浸漬して用いる第１の有機膜の材料を溶液の形態で使用するときの溶媒として有機溶媒を用いることなく水等の溶媒を用いることをいう。また、低温下とは、有機ＴＦＴにダメージを与えない温度条件下であることをいい、低温とは、例えば室温〜８０℃程度の温度をいう。
【００１８】
また、本発明に係る有機アクティブ素子は、基板に作製され、パッシベーション膜で覆われてなる有機アクティブ素子において、該パッシベーション膜が、ガスバリヤ性を有する第１の有機膜と、該第１の有機膜上に紫外性硬化樹脂を用いて形成される第２の有機膜とで構成されてなることを特徴とする。
【００１９】
これにより、適度のバリヤ性を有するとともにパッシベーション膜を形成する際に生じ得る素子の特性が劣化が小さい、バリヤ性と素子特性の劣化防止のバランスのよい有機アクティブ素子を得ることができる。
【００２０】
この場合、前記第１の有機膜の材料が、ポリビニルアルコール若しくはポリビニルフェノール、または、ＬＢ膜であると好適である。
【００２１】
また、この場合、有機アクティブ素子は、有機ＴＦＴであると、上記の効果を好適に得ることができる。
【００２２】
また、この場合、前記基板がプラスティックフィルム基板であると、ダメージのないフレキシブルな基板を好適に得ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る表示デバイスは、上記の有機アクティブ素子の上に表示材料を用いて表示素子が形成されてなると、上記の効果を好適に得ることができ、高性能な画像表示を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機アクティブ素子および表示デバイスの好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、有機ＴＦＴを用いた液晶表示装置を例にとり、図を参照して、以下に説明する。
【００２５】
まず、本実施の形態例に係る有機ＴＦＴ（有機アクティブ素子）について、図１を参照して説明する。
【００２６】
本実施の形態例に係る有機ＴＦＴは、基板１０上に形成された有機ＴＦＴ１２がパッシベーション膜１４で覆われている。また、有機ＴＦＴ１２より延出する駆動電極１６もパッシベーション膜１４で覆われている。なお、これに限らず、駆動電極１６がパッシベーション膜１４から露出する構成としてもよい。また、有機ＴＦＴ１２は基板１０に埋め込み形成された形態であってもよい。
【００２７】
基板１０は、ガラス、石英、プラスティック等の適宜の材料で形成したものを用いることができる。
【００２８】
有機ＴＦＴ１２は、基板１０の上に、順次、ゲート電極１８、ゲート絶縁膜２０および有機半導体２２を有し、さらに、有機半導体２２の上に対向、離間してソース電極２４およびドレイン電極２６を有する構成である。
【００２９】
ゲート電極１８は、例えば、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、モリブデン、モリブデンータンタル合金またはポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴまたはＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等から適宜選択した材料で数百ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３０】
ゲート絶縁膜２０は、例えば、ＢＺＴ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ、ＺｒＯ等の無機材料またはポリイミド等の有機絶縁材料を用いて数十〜１００ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３１】
有機半導体２２は、例えば、材料としてペンタセン等の有機材料を用い、ゲート絶縁膜２０上に５０ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３２】
ソース電極２４およびドレイン電極２６は、例えば、材料としてＡｕを用い、有機半導体２２上に１００ｎｍ程度の厚みにストリップ状に形成される。
【００３３】
駆動電極１６は、ドレイン電極２６に接続して設けられ、例えばＡｕやＡｌ等の材料で形成される。
【００３４】
パッシベーション膜１４は、有機ＴＦＴ１２上に形成される第１の膜２８および第１の膜２８上に形成される第２の膜３０からなる積層膜である。第１の膜２８および第２の膜３０は、それぞれ、単層膜であってもよく、また、複数層からなる積層膜でであってもよい。
【００３５】
第１の膜２８は、下地となる有機ＴＦＴに損傷を与えるおそれのない材料および作製方法により形成される。また、第１の膜２８は、適度のガスバリヤ性を有する材料で形成される。
【００３６】
すなわち、第１の膜２８は、有機溶剤を溶剤として用いることなく例えば水に溶解して溶液とし、この溶液を塗布法によりあるいは溶液中に浸漬して成膜することができ、また得られる膜が適度のバリヤ性を有する有機材料を用いて形成される。このため、第１の膜２８は、有機ＴＦＴ１２にダメージを与えることなく簡易な方法により形成することができる。
【００３７】
このような有機材料としては、電極材料等との良好な濡れ性を確保する点もさらに考慮して、例えば、前記したＰＶＡを好適に用いることができる。また、ＰＶＡに変えて、ポリビニルフェノールを用いることもできる。さらにまた、適度のガスバリヤ性を有する他の有機材料を作製方法を塗布法等に限定することなく用いることもできる。また、これらの塗布膜に変えてＬＢ膜（Ｌａｎｇｍｕｉｒ  Ｂｌｏｄｇｅｔｔ  ｍｅｎｂｒｅｎｃｅ  ｆｉｌｍ）を用いることもできる。
【００３８】
第１の膜２８は、例えば５０〜１００ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３９】
第２の膜３０は、紫外線硬化型樹脂材料により例えば０．５μｍ程度の厚みに形成される。
【００４０】
紫外線硬化型樹脂材料として、例えば、短時間で膜を形成する観点からはアクリル樹脂を、また、膜質の安定性の観点からはエポキシ樹脂を、それぞれ好適に用いることができる。
【００４１】
第２の膜３０は、通常の有機膜に比べて緻密性に優れ、適度のバリヤ性を有する。また、第２の膜３０は、有機溶剤をはじめとする耐薬品性に優れる。
【００４２】
また、第２の膜３０は、高温プロセスを必要としないため、第１の膜２８とともに、有機ＴＦＴ１２や耐熱性に乏しいプラスティックフィルム材料を用いた基板に熱によるダメージを与えることがない。
【００４３】
上記のように構成される本実施の形態例に係る有機ＴＦＴの製造方法について、有機ＴＦＴ自体は、定法（通常の方法）で作製することができるため説明を省略し、有機ＴＦＴ１２上にパッシベーション膜１４を作製する方法を、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照して以下説明する。
【００４４】
まず、ＰＶＡを材料として第１の膜２８を作製する方法について説明する。
【００４５】
ＰＶＡを水に溶解して例えば１０質量％溶液を調製する。この溶液を、スピンコート法、インクジェット法等の適宜の塗布法を用いて有機ＴＦＴ１２および駆動電極１６が形成された基板１０の全面にわたって塗布する。その後、７０〜８０℃程度の温度で乾燥して水分を除去し、ＰＶＤからなる第１の膜２８を得る。
【００４６】
これにより、簡易な作製方法で第１の膜２８を形成することができ、また、このとき、膜の作製を無有機溶剤下、すなわち、溶媒として有機溶剤を用いることなく行うため、有機溶剤を用いたときに有機溶剤が有機ＴＦＴ１２に浸透して生じ得る有機ＴＦＴ１２の特性の劣化を招くことがない。
【００４７】
また、膜の作製を、室温等の低温下で行うため、高温化で膜を作製したときに生じ得る有機ＴＦＴの特性の劣化を招くことがない。また、基板として、耐熱性の低いプラスチックフィルム基板を用いてフレキシブルな素子を得ることができる。
【００４８】
なお、第１の膜２８は、親水基と疎水基を併せ持つ有機化合物を溶解した水中に有機ＴＦＴ１２を浸漬して形成するＬＢ膜であってもよい。
【００４９】
つぎに、紫外線硬化型アクリル樹脂を用いて第２の層３０を作製する方法について説明する。
【００５０】
紫外線硬化型アクリル樹脂を、第１の膜２８の場合と同様にスピンコート法等の塗布法により第１の膜２８の全面にわたって塗布する。ついで、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、紫外線硬化型アクリル樹脂からなる第２の膜３０を得る。
【００５１】
これにより、簡易な作製方法で第２の膜３０を形成することができ、また、このとき、膜を形成するのに高温プロセスを必要としないため、熱による、有機ＴＦＴの特性の劣化等を招くことがない。
【００５２】
なお、パッシベーション膜１４から駆動電極１６を露出させるときは、通常の場合のように、マスク蒸着やリソグラフィ等の方法を用いてパッシベーション膜１４を所定のパターンに形成する。
【００５３】
以上説明した本実施の形態例に係る有機ＴＦＴは、適度のバリヤ性を有し、簡易な方法で、有機ＴＦＴにダメージを与えることなく形成したパッシベーション膜を得ることができる。いいかえれば、本実施の形態例に係る有機ＴＦＴは、バリヤ性と有機ＴＦＴの劣化防止のバランスに優れる。
【００５４】
なお、第１の膜２８は、有機ＴＦＴ１２と第２の膜３０との間にあって層間膜としても機能する。すなわち、第１の膜２８は、第１の膜２８上に塗布した紫外線硬化型樹脂がが硬化して第２の膜３０が得られるまでの間のいわば緩衝材として機能し、あるいは、有機ＴＦＴ１２表面に生じ得る凹凸を平滑化する平滑層として機能する。
【００５５】
つぎに、本実施の形態例に係る液晶表示装置（表示デバイス）について、同じく図１を参照して説明する。
【００５６】
図１において、本実施の形態例に係る液晶表示装置は、上記本実施の形態例に係る、パッシベーション膜１４によって覆われた有機ＴＦＴ１２の、パッシベーション膜１４の上に表示材料としての液晶を用いた液晶層３２が設けられ、液晶層３２の上に対向電極３４が設けられ、表示素子とされている。
【００５７】
液晶層３２は、対向電極３４と、パッシベーション膜１４との間に液晶を注入して形成される。液晶は、通常の適宜の材料を用いることができ、適宜の方法で作製することができる。
【００５８】
対向電極３４は、通常の材料を用い、通常の方法で作製することができる。
【００５９】
上記本実施の形態例に係る液晶表示装置は、上記本実施の形態例に係る有機ＴＦＴの効果を好適に発揮することができ、液晶層を形成するときに液晶が浸透して有機ＴＦＴに与え得るダメージが防止される。本実施の形態例に係る液晶表示装置は、高性能な画像表示を得ることができる。
【００６０】
なお、この場合、有機材料からなるパッシベーション膜１４が駆動電極１６上にも形成されているが、液晶層３２の厚みに比べてパッシベーション膜１４の厚みが大幅に薄いため、駆動上、支障を生じることはない。
【００６１】
本実施の形態例に係る液晶表示装置の有機ＴＦＴの静特性を測定した結果を図３に示す。なお、参考例として、有機ＴＦＴ上にパッシベーション膜としてＰＶＡ膜のみを設けた液晶表示装置のＰＶＡ膜上に直接液晶を注入したときの有機ＴＦＴの静特性を測定した結果を合わせて図４に示す。
【００６２】
図３および図４を比較すると、図４の有機ＴＦＴは、ドレイン電流値が大幅に減少し、ゲートの制御性が悪いことが明らかであるが、図３の本実施の形態例に係る有機ＴＦＴは、図４のような特性の劣化が見られない。
【００６３】
【発明の効果】
本発明に係る有機アクティブ素子によれば、基板に作製され、パッシベーション膜で覆われてなる有機アクティブ素子において、パッシベーション膜が、有機溶媒不使用条件下かつ低温下、塗布法または浸漬法によって有機アクティブ素子上に形成される第１の有機膜と、第１の有機膜上に紫外性硬化樹脂を用いて形成される第２の有機膜とで構成されてなり、または、基板に作製され、パッシベーション膜で覆われてなる有機アクティブ素子において、パッシベーション膜が、ガスバリヤ性を有する第１の有機膜と、第１の有機膜上に紫外性硬化樹脂を用いて形成される第２の有機膜とで構成されてなるため、バリヤ性と素子特性の劣化防止のバランスのよい有機アクティブ素子を得ることができる。
【００６４】
また、  本発明に係る有機アクティブ素子によれば、基板がプラスティックフィルム基板であるため、ダメージのないフレキシブルな基板を好適に得ることができる。
【００６５】
また、本発明に係る表示デバイスによれば、上記の有機アクティブ素子の効果を好適に得ることができ、高性能な画像表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例に係る有機ＴＦＴを用いた液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態例に係る有機ＴＦＴの製造方法を説明するためのものであり、図２（ａ）は第１の膜を形成する工程を示す図であり、図２（ｂ）は第１の膜を形成する工程を示す図である。
【図３】本実施の形態例に係る液晶表示装置の駆動特性を示す図である。
【図４】参考例の液晶表示装置の駆動特性を示す図である。
【符号の説明】
１０  基板
１２  有機ＴＦＴ
１４  パッシベーション膜
１６  駆動電極
１８  ゲート電極
２０  ゲート絶縁膜
２２  有機半導体
２４  ソース電極
２６  ドレイン電極
２８  第１の膜
３０  第２の膜
３２  液晶層
３４  対向電極
【図１】
2004281529.tif 000003
【図２】
2004281529.tif 000004
【図３】
2004281529.tif 000005
【図４】
2004281529.tif 000006