(57)【要約】 【課題】量産性が高くかつトランジスタ特性も向上した有機半導体薄膜トランジスタ表示板の提供【解決手段】絶縁基板、前記絶縁基板上に形成されているゲート電極、前記ゲート電極上部及びその周辺に局部的に形成されているゲート絶縁層、前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁層、前記ゲート絶縁層と前記隔壁絶縁層の上に形成されているソース電極及びドレーン電極、前記トレンチ溝内部の前記ゲート絶縁層上に形成されている有機半導体層、前記有機半導体層および前記隔壁絶縁層、前記ソース電極及び前記ドレーン電極の上に形成され、前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜、前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結されている画素電極を含む有機半導体薄膜トランジスタ表示板を製造する。特にOTS表面処理を施した酸化ケイ素や特殊有機絶縁物質からなるゲート絶縁層を前期有機半導体層の下部に形成し、他の絶縁層は低誘電率の絶縁物質を用いることにより寄生容量を低減できる他、トランジスタ特性が向上する。【選択図】      図２
2005079598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成されているゲート電極と、
前記ゲート電極上部及びその周辺に局部的に形成されているゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁層と、
前記ゲート絶縁層及び前記隔壁絶縁層の上に形成されているソース電極及びドレーン電極と、
前記トレンチ溝内部の前記ゲート絶縁層上に形成されている有機半導体層と、
前記有機半導体層、前記隔壁絶縁層、前記ソース電極および前記ドレーン電極の上に形成され、前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜と、
前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結されている画素電極と、
を含む有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項２】
前記隔壁絶縁層に形成されたトレンチ溝の側壁は、絶縁基板に垂直な方向に対して傾斜して形成されている、請求項１に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項３】
前記ゲート絶縁層は、ＯＴＳ（Octadecyl-trichloro-silane：ＯＴＳ）表面処理された酸化ケイ素、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つからなる、請求項１に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項４】
前記有機半導体層は、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体、チオフェンリングの２，５位置を通じて４乃至８個が連結されたオリゴチオフェン、ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、ナフタリンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、金属化プタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体、チエニレン及びビニレンのコオリマーまたはコポリマー、チオフェン、ペリレンまたはコロネンとそれらの置換基を含む誘導体、または前記物質のアロマチックまたはヘテロアロマチックリングに炭素数１乃至３０個のハイドロカーボンチェーンを１個以上含む誘導体のいずれか１つの化合物から形成されている、請求項１に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項５】
前記有機半導体層は、前記隔壁絶縁層のトレンチ溝内部にトレンチ溝を枠にして形成されている、請求項１に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項６】
絶縁基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階と、
前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁層及び前記隔壁絶縁膜上にソース電極及びドレーン電極を形成する段階と、
前記トレンチ溝に有機半導体層を形成する段階と、
前記有機半導体層、前記隔壁絶縁層、前記ソース電極及び前記ドレーン電極の上に、前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜を形成する段階と、
前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結される画素電極を形成する段階と、
を含む、有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項７】
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階は、
酸化シリコン膜を蒸着する段階と、
前記酸化シリコン膜を写真エッチングする段階と、
前記酸化シリコン膜をＯＴＳ表面処理する段階と、
を含む、請求項６に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項８】
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階では、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つの化合物を印刷してゲート絶縁層を形成する、請求項６に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項９】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成されているゲート電極と、
前記ゲート電極上部及びその周辺に局部的に形成されているゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁層と、
前記トレンチ溝内部に形成されている有機半導体層と、
前記有機半導体層及び前記隔壁絶縁層上に形成されているソース電極及びドレーン電極と、
前記ソース電極及びドレーン電極の上に形成され、前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜と、
前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結されている画素電極と、
を含む有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１０】
前記隔壁絶縁層に形成されたトレンチ溝の側壁は、絶縁基板に垂直な方向に対して傾斜して形成されている、請求項９に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１１】
前記ゲート絶縁層は、ＯＴＳ表面処理された酸化ケイ素、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つの化合物からなる、請求項９に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１２】
前記有機半導体層は、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体、チオフェンリングの２，５位置を通じて４乃至８個が連結されたオリゴチオフェン、ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、ナフタリンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、金属化プタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体、チエニレン及びビニレンのコオリマーまたはコポリマー、チオフェン、ペリレンまたはコロネンとそれらの置換基を含む誘導体、または前記物質のアロマチックまたはヘテロアロマチックリングに炭素数１乃至３０個のハイドロカーボンチェーンを１個以上含む誘導体のいずれか１つの化合物で形成されている、請求項９に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１３】
前記有機半導体層は、前記隔壁絶縁層の前記トレンチ溝内部にトレンチ溝を枠にして形成されている、請求項９に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
【請求項１４】
絶縁基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階と、
前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁膜を形成する段階と、
前記トレンチ溝内部の前記ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成する段階と、
前記有機半導体層及び前記隔壁絶縁膜上にソース電極及びドレーン電極を形成する段階と、
前記ソース及びドレーン電極上に前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜を形成する段階と、
前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結される画素電極を形成する段階と、
を含む有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項１５】
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階は、
酸化シリコン膜を蒸着する段階と、
前記酸化シリコン膜を写真エッチングする段階と、
前記酸化シリコン膜をＯＴＳ表面処理する段階と、
を含む、請求項１４に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項１６】
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階では、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つの化合物を印刷してゲート絶縁層を形成する、請求項１４に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機半導体表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代ディスプレーの駆動素子に有機半導体を用いるような、電界効果トランジスタに関する研究が盛んに行われている。一般に有機半導体は、材料面でオリゴチオフェン、ペンタセン、プタロシアニン、C６０などの低分子材料と、ポリチオフェン系列、ポリチエニレンビニレンなどの高分子材料とに大きく分類される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
低分子有機半導体は、電荷移動度が０．０５乃至１．５と高く、点滅比などの特性も優れている。ところが、シャドーマスクを用いて真空蒸着法によって有機半導体を積層しパターニングするため、工程が複雑で生産性が低下し、量産性が低いという問題がある。
【０００４】
一方、高分子有機半導体は、電荷移動度が０．００１乃至０．１と若干低いが、溶媒で溶解して基板上にコーティングまたは印刷を行うことが可能であるため、大面積に有利で量産性が高い。このような有機半導体を用いた薄膜トランジスタは、軽量、薄型の特徴があり、大面積及び大量生産に適した次世代表示装置の駆動素子として評価されている。そこで、本発明の目的は、寄生容量を低減し、かつトランジスタ特性も向上された有機半導体薄膜トランジスタ表示板と、その製造工程とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために本発明では、有機半導体が形成される部分にのみ特殊な絶縁膜を形成する。
【０００６】
詳細には、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されているゲート電極と、前記ゲート電極上部及びその周辺に局部的に形成されているゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁層と、前記ゲート絶縁層と前記隔壁絶縁層上に形成されているソース電極及びドレーン電極と、前記トレンチ溝内部の前記ゲート絶縁層上に形成されている有機半導体層と、前記有機半導体層、前記隔壁絶縁層、前記ソース電極及びドレーン電極の上に形成され、前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜と、前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結されている画素電極とを含む有機半導体薄膜トランジスタ表示板を用意する。有機半導体が印刷される時に、有機半導体が印刷する場所へうまく滴下されない場合に、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝を形成する。つまり、トレンチ溝は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成するための枠の役割を担う。
【０００７】
この時、前記隔壁絶縁層に形成されたトレンチ溝の側壁は、絶縁基板に垂直な方向に対して傾斜しているのが好ましい。
【０００８】
前記ゲート絶縁層はＯＴＳ（Octadecyl-trichloro-silane：ＯＴＳ）表面処理された酸化ケイ素、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つの化合物からなるのが好ましい。有機半導体層が形成される部分の下に、ＯＴＳ表面処理された酸化シリコン膜を形成すると、有機半導体の結晶性が向上しかつ薄膜トランジスタの性能が向上する。また、有機半導体の結晶性を向上し、高いトランジスタ特性が得られ、さらには寄生容量を低減させることができ、ＲＣ遅延を防ぐことができる。
【０００９】
前記有機半導体層は、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体、チオフェンリングの２，５位置を通じて４乃至８個が連結されたオリゴチオフェン、ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、ナフタリンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、金属化プタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体、チエニレン及びビニレンのコオリマーまたはコポリマー、チオフェン、ペリレンまたはコロネンとそれらの置換基を含む誘導体、または前記物質のアロマチックまたはヘテロアロマチックリングに炭素数１乃至３０個のハイドロカーボンチェーンを１個以上含む誘導体のいずれか１つの化合物から形成されているが好ましい。
【００１０】
前記有機半導体層は、前記隔壁絶縁層のトレンチ溝の内部にトレンチ溝を枠にして形成される。
【００１１】
薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板上にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階と、前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁層及び前記隔壁絶縁膜の上にソース電極及びドレーン電極を形成する段階と、前記トレンチ溝に有機半導体層を形成する段階と、前記有機半導体層、前記隔壁絶縁層、前記ソース電極及びドレーン電極の上に前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜を形成する段階と、前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結される画素電極を形成する段階を経て製造される。有機半導体が印刷される時に、有機半導体がうまく滴下されない場合に、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝を形成する。つまり、このトレンチ溝は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成するための枠の役割を担う。
【００１２】
この時、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階は、酸化シリコン膜を蒸着する段階と、前記酸化シリコン膜を写真エッチングする段階と、前記酸化シリコン膜をＯＴＳ表面処理する段階を含む。これにより、有機半導体の結晶性が向上しかつ薄膜トランジスタの性能が向上する。
【００１３】
また、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階では、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つの化合物を印刷することによってゲート絶縁層が形成される。これにより、有機半導体の結晶性が向上して高いトランジスタ特性が得られ、さらには寄生容量を低減させることができ、ＲＣ遅延を防ぐことができる。
【００１４】
また、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されているゲート電極と、前記ゲート電極上部及びその周辺に局部的に形成されているゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁層と、前記トレンチ溝の内部に形成されている有機半導体層と、前記有機半導体層及び前記隔壁絶縁層の上に形成されているソース電極及びドレーン電極と、前記ソース電極及びドレーン電極の上に形成され、前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜と、前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結されている画素電極とを含む有機半導体薄膜トランジスタ表示板を用意する。有機半導体が印刷される時に、有機半導体の滴下サイズが有機半導体を印刷する場所よりも大きい場合や、正確な位置に有機半導体が滴下されない場合、そして滴下サイズにばらつきがある場合に、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝を形成する。即ち、トレンチ溝は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成するための枠の役割を担う。
【００１５】
ここで、前記隔壁絶縁層に形成されたトレンチ溝の側壁は絶縁基板に垂直な方向に対して傾斜して形成される。
【００１６】
前記ゲート絶縁層はＯＴＳ表面処理された酸化ケイ素、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つの化合物からなるのが好ましい。これにより、有機半導体の結晶性を向上して高いトランジスタ特性が得られ、さらには寄生容量を低減させることができ、ＲＣ遅延を防ぐことができる。
【００１７】
前記有機半導体層は、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体、チオフェンリングの２，５位置を通じて４乃至８個が連結されたオリゴチオフェン、ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、ナフタリンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、金属化プタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体、チエニレン及びビニレンのコオリマーまたはコポリマー、チオフェン、ペリレンまたはコロネンとそれらの置換基を含む誘導体、または前記物質のアロマチックまたはヘテロアロマチックリングに炭素数１乃至３０個のハイドロカーボンチェーンを１個以上含む誘導体のいずれか１つの化合物で形成されいているのが好ましい。
【００１８】
前記有機半導体層は、前記隔壁絶縁層のトレンチ溝の内部にトレンチ溝を枠にして形成される。
【００１９】
このような薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板上にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階と、前記ゲート絶縁層を露出するトレンチ溝を有する隔壁絶縁膜を形成する段階と、前記トレンチ溝の内部の前記ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成する段階と、前記有機半導体層及び前記隔壁絶縁膜の上にソース電極及びドレーン電極を形成する段階と、前記ソース及びドレーン電極の上に前記ドレーン電極を露出する接触孔を有する保護膜を形成する段階と、前記接触孔を通じて前記ドレーン電極と連結される画素電極を形成する段階とを含む方法によって製造される。有機半導体が印刷される時に、有機半導体の滴下サイズが有機半導体を印刷する場所よりも大きい場合や、正確な位置に有機半導体が滴下されない場合、そして滴下サイズにばらつきがある場合に、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝を形成する。即ち、トレンチ溝は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成するための枠の役割を担う。
【００２０】
この時、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階は、酸化シリコン膜を蒸着する段階、前記酸化シリコン膜を写真エッチングする段階と、前記酸化シリコン膜をＯＴＳ表面処理する段階とを含む。これにより、有機半導体の結晶性が向上しかつ薄膜トランジスタの性能が向上する。
【００２１】
または、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁層を前記絶縁基板上に局部的に形成する段階では、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランのうちの少なくとも１つの化合物を印刷してゲート絶縁層を形成する。有機半導体の結晶性を向上し、高いトランジスタ特性が得られ、さらには寄生容量を低減させることができ、ＲＣ遅延を防ぐことができる。
【００２２】
このように、有機半導体層の下部のゲート絶縁膜に、ＯＴＳ表面処理を行った酸化シリコン膜や特殊な有機絶縁膜を用いることにより、有機半導体の結晶性が向上して高い薄膜トランジスタのＩ−Ｖ特性が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
有機半導体を用いた薄膜トランジスタ表示板の製造において、有機半導体層の下部にのみ特殊絶縁物質からなるゲート絶縁膜を形成し、その他の絶縁層には低誘電率の絶縁物質で絶縁膜を形成することにより寄生容量を低減させることができ、トランジスタのV-I特性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい一実施例について説明する。
【００２５】
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
＜第１実施例＞
[構造〕
本発明の第１実施例における構造を詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図２は本発明の第１実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図である。図１及び図２を参照すると、透明な絶縁基板１１０上に金属パターンのゲート配線１２１、１２３、１２５が形成されている。ゲート配線１２１、１２３、１２５は、横方向に長く形成されているゲート線１２１と、ゲート線１２１の一部分であるゲート電極１２３とを含む。この時、ゲート線１２１の一端１２５は、外部回路との連結のために幅が拡張されている。
【００２７】
そして、ゲート電極１２３上には局部的にゲート絶縁層１４０が形成されている。ここで、ゲート絶縁層１４０は、ＯＴＳ（octadecyl-trichloro-silane）によって表面処理されたSiO２膜からなる。
【００２８】
ゲート絶縁層１４０上には隔壁絶縁層１６０が形成されている。隔壁絶縁層１６０には有機膜または窒化ケイ素のような誘電物質を用いる。
【００２９】
隔壁絶縁層１６０は、有機半導体層１５０の枠の役割をするトレンチ溝１６１を有する。有機半導体が印刷される時に、有機半導体の滴下サイズが有機半導体を印刷する場所よりも大きい場合や、正確な位置に有機半導体が滴下されない場合、そして滴下サイズにばらつきがある場合に、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層１５０の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝１６１を形成する。即ち、トレンチ溝１６１は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成するための枠の役割を担う。そして、トレンチ溝１６１の側壁は絶縁基板に垂直な方向に対して傾斜して形成されるのが好ましい。
【００３０】
ゲート絶縁層１４０と隔壁絶縁層１６０の上には、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、ゲート線１２１と垂直に交差して画素領域を定義するデータ線１７１と、データ線１７１の分枝であってゲート電極１２３と一部重畳するソース電極１７３と、ソース電極１７３と分離されゲート電極１２３に対してソース電極１７３の反対側に形成されているドレーン電極１７５とを含む。この時、データ線１７１の一端は外部回路との連結のために幅が拡張されている。また、ソース電極１７３とドレーン電極１７５は、トレンチ溝１６１が形成されている領域の内部と外部にかけて形成されている。トレンチ溝１６１が形成されている領域内部においては、ソース電極１７３とドレーン電極１７５はゲート絶縁膜１４０を介在してゲート電極１２３と部分的に重畳している。
【００３１】
隔壁絶縁層１６０が形成するトレンチ溝１６１内には有機半導体が充填され、有機半導体層１５０をなしている。有機半導体には、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子物質や低分子物質が用いられる。一般に高分子有機半導体は、溶媒に溶解され易いので印刷工程に適している。また、低分子有機半導体を使用する場合は、有機溶媒に溶解されやすい物質を用いる。有機半導体層１５０は、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体、チオフェンリングの２，５位置を通じて４乃至８個が連結されたオリゴチオフェン、ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体、ナフタリンテトラカルボキシリックジアンハイドライド（NTCDA）またはそのイミド誘導体のいづれか１つの化合物から形成されている。また、有機半導体層１５０は、金属化プタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体のいづれか１つの化合物から形成されている。ここで、プタロシアニンに添加される金属は、銅、コバルト、亜鉛などが好ましい。また、有機半導体層１５０は、チエニレン及びビニレンのコオリマー、コポリマー、チオフェン、ペリレンまたはコロネンとそれらの置換基を含む誘導体、前記物質のアロマチックまたはヘテロアロマチックリングに炭素数１乃至３０個のハイドロカーボンチェーンを１個以上含む誘導体のいづれか１つの化合物から形成されている。
【００３２】
隔壁絶縁層１６０及び有機半導体層１５０の上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０はドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１を有する。保護膜１８０上には、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結される画素電極１９０が形成されている。
[作用]
上述のように構成された本発明の第１実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の作用を説明する。
【００３３】
例えば、第１実施例における有機薄膜トランジスタがＰ型半導体であるとする。ゲート電極１２３、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５に電圧を印加しない場合、有機半導体層１５０内の電荷は全て有機半導体層１５０内に均等に広がる。ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間に電圧が印加されると、低電圧の下では電圧に比例してソース電極１７３とドレーン電極１７５との間には電流が流れる。この時、ゲート電極１２３に正の電圧を印加すると、この印加された電圧により電界が発生し、これにより有機半導体層１５０内に均一に広がっていた正の電荷が全て有機半導体層１５０内の上方に押し上げられる。したがって、ゲート絶縁層１４０に近い部分には電導電荷のない層が作られる。この層を空乏層と言う。この場合、ソース電極１７３とドレーン電極１７５に電圧を印加すれば、電導可能なキャリアが減るので、ゲート電極１２３に電圧を印加しないときよりも少ない電流が流れる。
【００３４】
逆に、ゲート電極１２３に負の電極を印加すれば、この印加された電圧により電界が発生し、これによって有機半導体層１５０とゲート絶縁層１４０の間に正の電荷が誘導され、その結果、ゲート絶縁層１４０と近い部分に電荷量の多い層が作られる。この層を蓄積層と言う。この場合には、ソース電極１７３とドレーン電極１７５に電圧を印加すれば、ソース電極１７３とドレーン電極１７５との間にはより多くの電流が流れる。したがって、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間に電圧を印加した状態で、ゲート電極１２３に正の電圧と負の電圧を交互に印加することによって、これに伴い有機半導体層１４０内の伝導電荷の分布状態が変化してソース電極１７３とドレーン電極１７５の間に流れる電流の量を制御することができる。このような電流量比率を点滅比という。点滅比が大きいほど優れたトランジスタとなる。
[製造方法］
次に、第１実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法を詳細に説明する。
【００３５】
図３a乃至図３fは、本発明の第１実施例による製造方法を示すものである。まず、図３aに示すように、透明な絶縁基板１１０上にゲート電極１２３を含むゲート配線１２１、１２３、１２５を形成する。透明な絶縁基板１１０には、ガラス、シリコンまたはプラスチックが用いられる。そして、ゲート配線１２１、１２３、１２５は、絶縁基板１１０上に金などの導電層を蒸着し、これを写真エッチング方法でパターニングして形成する。
【００３６】
次に、図３bに示すように、絶縁基板１１０及びゲート電極１２３上にゲート絶縁層１４０を形成する。ゲート絶縁層１４０は、化学気相蒸着法（Chemical Vapor Deposition、：ＣＶＤ法）によって窒化ケイ素または酸化ケイ素などの絶縁物質を５００〜３０００Åの厚さに蒸着し、写真エッチング法によってパターニングして、ゲート電極１２３上部及びその周辺に局部的に絶縁膜を残し、ＯＴＳに浸して表面処理を施して形成する。
【００３７】
次に、図３cに示すように、ゲート絶縁層１４０上に隔壁絶縁層１６０を形成する。隔壁絶縁層１６０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物質または有機絶縁物質を積層し、写真エッチング法によってトレンチ溝１６１を形成する。トレンチ溝１６１は、ゲート絶縁層１４０の一部が露出されるように形成し、側壁が傾斜して形成されるのが好ましい。このようなトレンチ溝１６１は、有機半導体がソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の位置に正確に印刷されるようにする枠の役割をする。
【００３８】
次に、図３dに示すように、ゲート絶縁層１４０及び隔壁絶縁層１６０の上にソース電極１７３及びドレーン電極１７５を含むデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９を形成する。これは、金などの導電層を真空熱蒸着で形成した後、写真エッチング法によってパターニングして形成する。
【００３９】
次に、図３eに示すように、トレンチ溝１６１に有機半導体を印刷して有機半導体層１５０を形成する。有機半導体は、トレンチ溝１６１に滴下され有機半導体層１５０を形成する。有機半導体を溶液状態にして滴下する際に、有機半導体の滴下量が常に一定ではなく異なれば周囲に拡散する程度も異なる場合もあるが、トレンチ溝１６１によって枠が形成されているので、有機半導体層１５０の形態は常に均一なものに形成される。即ち、有機半導体の滴下量の違いに関係なく、有機半導体層１５０の形態は常に一定に形成される。滴下後には、熱を加える等の方法によって有機半導体層１５０を結晶化させる。
【００４０】
次に、図３fに示すように、均一な形態に形成された有機半導体層１５０と隔壁絶縁層１６０及びデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９とを覆う保護膜１８０を積層する。次に、写真エッチングをしてドレーン電極１７５が露出されるように接触孔１８１を形成する。最後に、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結される画素電極１９０を保護膜１８０上に形成する。
【００４１】
＜第２実施例＞
[構造]
次に、本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の構造を詳細に説明する。本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板を図４に示す。ここで、既に示した図面と同じ参照符号は同じ機能をもつ同じ部材を指す。
【００４２】
図４は本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図である。図１は本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の配置図でもある。
【００４３】
図１及び図４を参照すると、透明な絶縁基板１１０上に金属パターンのゲート配線１２１、１２３、１２５が形成されている。ゲート配線１２１、１２３、１２５は、横方向に長く形成されているゲート線１２１と、ゲート線１２１の一部分であるゲート電極１２３とを含む。この時、ゲート線１２１の一端１２５は、外部回路との連結のために幅が拡張されている。
【００４４】
そして、ゲート電極１２３上には局部的にゲート絶縁層１４０が形成されている。ここで、ゲート絶縁層１４０は、ＯＴＳによって表面処理されたSiO２膜からなる。
【００４５】
ゲート絶縁層１４０上には隔壁絶縁層１６０が形成されている。隔壁絶縁層１６０には、有機膜または窒化ケイ素のような誘電物質を用いられる。
【００４６】
隔壁絶縁層１６０は、有機半導体層１５０の枠の役割をするトレンチ溝１６１を有する。有機半導体が印刷される時に、有機半導体の滴下サイズが有機半導体を印刷する場所よりも大きい場合や、正確な位置に有機半導体が滴下されない場合、そして滴下サイズにばらつきがある場合に、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層１５０の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝１６１を形成する。即ち、トレンチ溝１６１は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成されるための枠の役割を担う。
【００４７】
次に、隔壁絶縁層１６０が形成するトレンチ溝１６１内には有機半導体が充填され、有機半導体層１５０をなしている。有機半導体には、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子物質や低分子物質が用いられる。高分子有機半導体は、一般に溶媒に溶解され易いので印刷工程に適している。また、低分子有機半導体を使用する場合は、有機溶媒に溶解され易いものを用いる。有機半導体層１５０の具体的な物質の例については、第１実施例で記載したので省略する。
【００４８】
有機半導体層１５０及び隔壁絶縁層１６０の上には、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、ゲート線１２１と垂直に交差して画素領域を定義するデータ線１７１と、データ線１７１の分枝であってゲート電極１２３と一部重畳するソース電極１７３と、ソース電極１７３と分離され、ゲート電極１２３に対してソース電極１７３の反対側に形成されているドレーン電極１７５とを含む。この時、データ線１７１の一端は外部回路との連結のために幅が拡張されている。また、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５は、有機半導体層１５０の上にかけて形成されている。
【００４９】
データ配線１７１、１７３、１７５、１７９の上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、ドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１を有する。保護膜１８０上には、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結される画素電極１９０が形成されている。
【００５０】
ここで、本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ表示板と本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ表示板との相違点をまとめる。第１実施例では、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５は有機半導体層１５０の下に形成される場合の例であり、一方、第２実施例では、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５が有機半導体層１５０の上に形成される場合の例である。
【００５１】
[作用]
上記のように構成された本発明の第２実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の作用は、第１実施例と同様の作用を有している。
【００５２】
[製造方法]
次に、第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法を詳細に説明する。図５a乃至図５fは、本発明の第２実施例による製造方法を示すものである。まず、図５aに示すように、透明な絶縁基板１１０上にゲート電極１２３を含むゲート配線１２１、１２３、１２５を形成する。透明な絶縁基板１１０には、ガラス、シリコンまたはプラスチックが用いられる。そして、ゲート配線１２１、１２３、１２５は、絶縁基板１１０上に金などの導電層を蒸着し、これを写真エッチング方法でパターニングして形成する。
【００５３】
次に、図５bに示すように、絶縁基板１１０及びゲート電極１２３上にゲート絶縁層１４０を形成する。ゲート絶縁層１４０は、ＣＶＤ法によって窒化ケイ素または酸化ケイ素などの絶縁物質を５００〜３０００Åの厚さに蒸着し、写真エッチング法によってパターニングして、ゲート電極１２３上部及びその周辺にのみ局部的に絶縁膜を残し、ＯＴＳに浸して表面処理を施して形成する。
【００５４】
次に、図５cに示すように、ゲート絶縁層１４０上に隔壁絶縁層１６０を形成する。隔壁絶縁層１６０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物質または有機絶縁物質を積層し、写真エッチング法によってトレンチ溝１６１を形成する。トレンチ溝１６１は、ゲート絶縁層１４０の一部が露出されるように形成し、側壁が傾斜するように形成するのが好ましい。このようなトレンチ溝１６１は、有機半導体がソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の位置に正確に印刷されるようにする枠の役割をする。
【００５５】
次に、図５dに示すように、トレンチ溝１６１に有機半導体を印刷して有機半導体層１５０を形成する。有機半導体は、トレンチ溝１６１に滴下され有機半導体層１５０を形成する。有機半導体を溶液状態にして滴下する際に、有機半導体の滴下量が常に一定ではなく異なれば周囲に拡散される程度もが異なる場合があるが、トレンチ溝１６１によって枠が形成されているので、有機半導体層１５０の形態は常に均一なものに形成される。即ち、有機半導体の滴下量の違いに関係なく、有機半導体層１５０の形態は常に一定に形成される。滴下後には、熱を加える等の方法によって有機半導体層１５０を結晶化させる。
【００５６】
次に、図５eに示すように、有機半導体層１５０と隔壁絶縁層１６０の上にソース電極１７３及びドレーン電極１７５を含むデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９を形成する。これは金などの導電層を真空熱蒸着によって形成した後、写真エッチング法によってパターニングして形成する。
【００５７】
次に、図５fに示すように、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９と隔壁絶縁層１６０とを覆う保護膜１８０を積層する。次に、写真エッチングをしてドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１を形成する。最後に、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結される画素電極１９０を保護膜１８０上に形成する。
【００５８】
以上の第１及び第２実施例のように、有機半導体層１５０が形成される部分の下に、ＯＴＳ表面処理された酸化シリコン膜を形成すると、有機半導体の結晶性が向上しかつ薄膜トランジスタの性能が向上する。
【００５９】
ＯＴＳ表面処理された酸化シリコン膜の代わりに、特殊な有機絶縁膜を用いる場合について第３及び第４実施例で説明する。
【００６０】
＜第３実施例＞
[構造]
次に、本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の構造を詳細に説明する。本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板を図６に示す。ここで、既に示した図面と同一な参照符号は同じ機能をもつ同じ部材を指す。
【００６１】
図６は本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図である。図１は本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の配置図でもある。
【００６２】
図１及び図６を参照すると、透明な絶縁基板１１０上に金属パターンのゲート配線１２１、１２３、１２５が形成されている。ゲート配線１２１、１２３、１２５は、横方向に長く形成されているゲート線１２１と、ゲート線１２１の一部分であるゲート電極１２３とを含む。この時、ゲート線１２１の一端１２５は外部回路との連結のために幅が拡張されている。
【００６３】
また、絶縁基板１１０上に隔壁絶縁層１６０が形成されている。隔壁絶縁層１６０は、有機膜または窒化ケイ素のような誘電物質を用いる。
【００６４】
隔壁絶縁層１６０は、有機半導体層１５０の枠の役割をするトレンチ溝１６１を有する。有機半導体が印刷される時に、有機半導体の滴下サイズが有機半導体を印刷する場所よりも大きい場合や、正確な位置に有機半導体が滴下されない場合、そして滴下サイズにばらつきがある場合に、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層１５０の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝１６１を形成する。即ち、トレンチ溝１６１は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成するための枠の役割を担う。この時、トレンチ溝１６１は、ゲート電極１２３を露出するように形成される。
【００６５】
そしてトレンチ溝１６１内に局部的にゲート絶縁層１４０が形成されている。ここで、ゲート絶縁層１４０は、下記式１で示される置換されたマレイミドと置換されたスチレンとの共重合体であるマレイミドスチレンや、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランなどの有機物質のうち、少なくとも１つからなっている。これらの有機物質は、隔壁絶縁層１６０を構成する物質に比べて高い誘電率を持つ。ここで、モディファイドシアノエチルプルランは、日本の信越化学工業株式会社が提供している式２の構造の材料を改質して得られる。
【００６６】
【化１】
2005079598.tif 000003
【００６７】
【化２】
2005079598.tif 000004
ゲート絶縁層１４０と隔壁絶縁層１６０の上には、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、ゲート線１２１と垂直に交差して画素領域を定義するデータ線１７１と、データ線１７１の分枝でありゲート電極１２３と一部重畳するソース電極１７３と、ソース電極１７３と分離されゲート電極１２３に対してソース電極１７３の反対側に形成されているドレーン電極１７５とを含む。この時、データ線１７１の一端は外部回路との連結のために幅が拡張されている。また、ソース電極１７３とドレーン電極１７５は、トレンチ溝１６１が形成されている領域の内部と外部にかけて形成されている。トレンチ溝１６１が形成されている領域内部においては、ソース電極１７３およびドレーン電極１７５はゲート絶縁膜１４０を介在してゲート電極１２３と部分的に重畳している。
【００６８】
次に、隔壁絶縁層１６０が形成するトレンチ溝１６１内のゲート絶縁膜１４０とソース電極１７３とドレーン電極１７５の上には、有機半導体が充填されて有機半導体層１５０をなしている。有機半導体は、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子物質や低分子物質が用いられる。一般に高分子有機半導体は溶媒に溶解され易いので、印刷工程に適している。また、低分子有機半導体を使用する場合は、有機溶媒に溶解され易い物質を用いる。有機半導体層１５０の具体的な物質の例については、第１実施例で記載したので説明を省略する。
【００６９】
有機半導体層１５０とデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９と隔壁絶縁膜１６０との上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、ドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１を有する。保護膜１８０上には、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結される画素電極１９０が形成されている。
[作用]
上記のように構成された本発明の第３実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の作用は、第１実施例と同様の作用を有している。
[製造方法]
次に、本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法を詳細に説明する。図７a乃至図７fは、本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法を示すものである。
【００７０】
まず、図７aに示すように、透明な絶縁基板１１０上にゲート電極１２３を含むゲート配線１２１、１２３、１２５を形成する。透明な絶縁基板１１０には、ガラス、シリコンまたはプラスチックが用いられる。そして、ゲート配線１２１、１２３、１２５は、絶縁基板１１０上に金などの導電層を蒸着し、これを写真エッチング法でパターニングして形成する。
【００７１】
次に、図７bに示すように、絶縁基板１１０上に隔壁絶縁層１６０を形成する。隔壁絶縁層１６０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物質、または有機絶縁物質を積層し、写真エッチング法によってトレンチ溝１６１を形成する。トレンチ溝１６１は、ゲート電極１２３が露出されるように形成し、その側壁が絶縁基板に垂直な方向に対して傾斜するように形成するのが好ましい。このようなトレンチ溝１６１は、ゲート絶縁層１４０及び有機半導体が、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の位置に正確に印刷できるように枠の役割をする。
【００７２】
次に、図７cに示すように、トレンチ溝１６１内の絶縁基板１１０及びゲート電極１２３上にゲート絶縁層１４０を形成する。ゲート絶縁層１４０は、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランなどの有機物質のうち少なくとも１つ以上の化合物を印刷して形成する。
【００７３】
次に、図７dに示すように、ゲート絶縁層１４０と隔壁絶縁層１６０の上に、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５を含むデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９を形成する。これは金などの導電層を真空熱蒸着で形成した後、写真エッチング法によってパターニングして形成する。
【００７４】
次に、図７eに示すように、トレンチ溝１６１に有機半導体を印刷して有機半導体層１５０を形成する。有機半導体は、トレンチ溝１６１に滴下されて有機半導体層１５０を形成する。有機半導体を溶液状態にして滴下する際、有機半導体の滴下量が常に一定ではなく異なれば周囲に拡散する程度も異なる場合があるが、トレンチ溝１６１によって枠が形成されているので、有機半導体層１５０の形態は常に均一なものに形成される。即ち、有機半導体の滴下量の違いに関係なく、有機半導体層１５０の形態は常に一定に形成される。滴下後には熱を加える等の方法によって有機半導体層１５０を結晶化させる。
【００７５】
次に、図７fに示すように、均一なものに形成された有機半導体層１５０と隔壁絶縁層１６０とデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９とを覆う保護膜１８０を積層する。次に写真エッチングをしてドレーン電極１７５が露出されるように接触孔１８１を形成する。最後に、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結される画素電極１９０を保護膜１８０上に形成する。
＜第４実施例＞
[構造]
次に、本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の構造を詳細に説明する。本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板を図８に示す。ここで、既に示した図面と同一な参照符号は同じ機能をもつ同じ部材を指す。図８は本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図である。図１は本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の配置図でもある。
【００７６】
図１及び図８を参照すると、透明な絶縁基板１１０上に金属パターンのゲート配線１２１、１２３、１２５が形成されている。ゲート配線１２１、１２３、１２５は、横方向に長く形成されているゲート線１２１と、ゲート線１２１の一部分であるゲート電極１２３とを含む。この時、ゲート線１２１の一端１２５は、外部回路との連結のために幅が拡張されている。
【００７７】
また、絶縁基板１１０上に隔壁絶縁層１６０が形成されている。隔壁絶縁層１６０は、有機膜または窒化ケイ素のような誘電物質を用いる。
【００７８】
隔壁絶縁層１６０は、有機半導体層１５０の枠の役割をするトレンチ溝１６１を有する。有機半導体が印刷される時に、有機半導体の滴下サイズが有機半導体を印刷する場所よりも大きい場合や、正確な位置に有機半導体が滴下されない時、そして滴下サイズにばらつきがある場合、有機半導体が周囲に拡散する程度が各々異なって有機半導体層１５０の形態が不均一に形成されることを防止するため、トレンチ溝１６１を形成する。即ち、トレンチ溝１６１は、溶液状態の有機半導体が一定の位置に形成するための枠の役割を担う。
【００７９】
この時、トレンチ溝１６１はゲート電極１２３を露出するように形成される。そして、トレンチ溝１６１内に局部的にゲート絶縁層１４０が形成されている。ここで、ゲート絶縁層１４０は、置換されたマレイミドと、置換されたスチレンとの共重合体であるマレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランなどの有機物質のうち少なくとも１つの化合物から形成される。
【００８０】
次に、隔壁絶縁層１６０が形成するトレンチ溝１６１内のゲート絶縁膜１４０上に有機半導体が充填されて有機半導体層１５０をなしている。有機半導体は、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子物質や低分子物質が用いられる。一般に高分子有機半導体は溶媒に溶解され易いので、印刷工程に適している。また、低分子有機半導体を使用する場合は、有機溶媒に溶解され易いものを用いる。有機半導体の具体的な例は第１実施例で記載したので説明を省略する。
【００８１】
次に、有機半導体層１５０と隔壁絶縁層１６０の上には、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、ゲート線１２１と垂直に交差して画素領域を定義するデータ線１７１と、データ線１７１の分枝でありゲート電極１２３と一部重なるソース電極１７３と、ソース電極１７３と分離されゲート電極１２３に対してソース電極１７３の反対側に形成されているドレーン電極１７５とを含む。この時、データ線１７１の一端は、外部回路との連結のために幅が拡張されている。また、ソース電極１７３とドレーン電極１７５は、トレンチ溝１６１が形成されている領域の内部と外部にかけて形成されている。トレンチ溝１６１が形成されている領域内部においては、ソース電極１７３とドレーン電極１７５はゲート絶縁膜１４０を介在してゲート電極１２３と部分的に重畳している。
【００８２】
有機半導体層１５０とデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９と隔壁絶縁膜１６０との上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、ドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１を有する。
【００８３】
保護膜１８０上には、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結される画素電極１９０が形成されている。
【００８４】
ここで、本発明の第３実施例による薄膜トランジスタ表示板と本発明の第４実施例による薄膜トランジスタ表示板との相違点をまとめる。第３実施例では、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５は有機半導体層１５０の下に形成される場合の例であり、一方、第４実施例では、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５は有機半導体層１５０の上に形成される場合の例である。
[作用]
上記のように構成された本発明の第４実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の作用は、第１実施例と同様の作用を有している。
[製造方法]
次に、第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造方法を詳細に説明する。図９a乃至図９fは、本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階を示すものである。
【００８５】
まず、図９aに示すように、透明な絶縁基板１１０上にゲート電極１２３を含むゲート配線１２１、１２３、１２５を形成する。透明な絶縁基板１１０には、ガラス、シリコンまたはプラスチックが用いられる。そして、ゲート配線１２１、１２３、１２５は、絶縁基板１１０上に金などの導電層を蒸着し、これを写真エッチング法によってパターニングして形成する。
【００８６】
次に、図９bに示すように、絶縁基板１１０上に隔壁絶縁層１６０を形成する。隔壁絶縁層１６０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物質または有機絶縁物質を積層し、写真エッチング法によってトレンチ溝１６１を形成する。トレンチ溝１６１は、ゲート電極１２３が露出されるように形成し、側壁が傾斜するように形成するのが好ましい。このようなトレンチ溝１６１は、ゲート絶縁層１４０及び有機半導体が、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の位置に正確に印刷されるように枠の役割をする。
【００８７】
次に、図９cに示すように、トレンチ溝１６１内の絶縁基板１１０及びゲート電極１２３上にゲート絶縁層１４０を形成する。ゲート絶縁層１４０は、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランなどの有機物質のうち少なくとも１つ以上の化合物を印刷して形成する。
【００８８】
次に、図９dに示すように、トレンチ溝１６１内のゲート絶縁膜１４０上に有機半導体を印刷して有機半導体層１５０を形成する。有機半導体は、トレンチ溝１６１に滴下され有機半導体層１５０を形成する。有機半導体を溶液状態にして滴下する際に、有機半導体の滴下量が常に一定ではなく異なれば周囲に拡散される程度も異なる場合があるが、トレンチ溝１６１によって枠が形成されているので、有機半導体層１５０の形態は常に均一なものに形成される。即ち、有機半導体の滴下量の違いに関係なく、有機半導体層１５０の形態は常に一定に形成される。滴下後には熱を加える等の方法によって有機半導体層１５０を結晶化させる。
【００８９】
次に、図９eに示すように、有機半導体層１５０と隔壁絶縁層１６０上にソース電極１７３及びドレーン電極１７５を含むデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９を形成する。これは金などの導電層を真空熱蒸着で形成した後、写真エッチング法でパターニングして形成する。
【００９０】
次に、図９fに示すように、有機半導体層１５０と隔壁絶縁層１６０とデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９とを覆う保護膜１８０を積層し、写真エッチング法によってドレーン電極１７５が露出されるように接触孔１８１を形成する。最後に、ドレーン電極１７５と接触孔１８１を通じて連結される画素電極１９０を保護膜１８０上に形成する。
【００９１】
以上のように、有機半導体層１５０が形成される部分に、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランなどの有機物質からなる絶縁膜１４０を、有機半導体層１５０が形成される部分に形成すると、有機半導体の結晶性が向上し、薄膜トランジスタの性能が向上する。
【００９２】
＜実施例による効果＞
以下より、本発明の実施例１乃至実施例４による有機半導体薄膜トランジスタについての効果を詳細に説明する。
【００９３】
図１０は、本発明の実施例による有機半導体薄膜トランジスタと従来の技術による有機半導体薄膜トランジスタのI-V特性を比較するグラフである。図１０によると、未処理の酸化シリコン膜上に有機半導体層を形成した場合よりも、ＯＴＳ表面処理を施した酸化シリコン膜上に有機半導体層を形成した場合（第１及び第２実施例）の方が、薄膜トランジスタのI-V特性の向上がみられる。さらに、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール及びモディファイドシアノエチルプルランなどからなる有機物質膜上に有機半導体層を形成した場合（第３及び第４実施例）は、I-V特性向上の程度がさらに大きい。
【００９４】
このようなI-V特性の向上は、有機半導体の結晶性が下部膜の表面状態に依存して変化することに起因する。
【００９５】
図１１aは従来の技術による有機半導体薄膜トランジスタの半導体層表面写真である。図１１bは本発明の第１及び第２実施例による薄膜トランジスタの半導体層表面写真である。さらに、図１１cは本発明の第３及び第４実施例による薄膜トランジスタの半導体層表面写真である。図１１aと、１１bと、１１cとを比較すると、図１１aの従来の半導体層に比べて図１１bの第１及び第２実施例による半導体層の結晶粒の方が大きい。さらに、図１１bの第１及び第２実施例による半導体層の結晶粒よりも、図１１cの第３及び第４実施例による半導体層の結晶粒の方がより大きいことが理解できる。このように、半導体層の結晶粒のサイズが増加すれば、電荷移動度とオン電流とオフ電流の比率：すなわち点滅比（Ion/Ioff）が大きくなり、薄膜トランジスタの性能が向上する。
【００９６】
より具体的に、有機半導体としてペンタシンを用いた場合と、P3HTを用いた場合における、その下部膜の種類による有機半導体の電荷移動度及び点滅比（Ion/Ioff）を表１、２に示す。
【００９７】
【表１】
2005079598.tif 000005
【００９８】
【表２】
2005079598.tif 000006
本発明の実施例では、ＯＴＳ表面処理を施した酸化ケイ素や特殊有機絶縁物質からなるゲート絶縁膜１４０を有機半導体層１５０下部にのみ局部的に形成するが、それは、特殊有機絶縁物質が高価であり、高誘電率を有するという点を考慮したためである。高誘電率を有する特殊有機絶縁物質を配線間の絶縁にそのまま用いると、配線間の寄生容量が増加し、ＲＣ遅延が過度に大きくなる等の問題を起こす。
【００９９】
したがって、有機半導体層１５０の下部のゲート絶縁層１４０にのみ高誘電率を有する特殊有機絶縁物質を使用し、その他の絶縁層には低誘電率の絶縁物質を使用することにより、有機半導体の結晶性を向上し、高いトランジスタ特性が得られ、さらには寄生容量を低減させることができ、ＲＣ遅延を防ぐことができる。
【０１００】
本発明を添付した図面に示された一実施例を参考にして説明したが、これは例示に過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、この実施例に基づいて様々な変形及び均等な他の実施例を実現することができる。よって、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲の技術的思想によって決まらなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の配置図
【図２】本発明の第１実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図
【図３ａ】本発明の第１実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図３ｂ】本発明の第１実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図３ｃ】本発明の第１実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図３ｄ】本発明の第１実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図３ｅ】本発明の第１実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図３ｆ】本発明の第１実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図４】本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図
【図５ａ】本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図５ｂ】本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図５ｃ】本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図５ｄ】本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図５ｅ】本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図５ｆ】本発明の第２実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図６】本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図
【図７ａ】本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図７ｂ】本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図７ｃ】本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図７ｄ】本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図７ｅ】本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図７ｆ】本発明の第３実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図８】本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の断面図であって、図１のII-II´線による断面図
【図９ａ】本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図９ｂ】本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図９ｃ】本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図９ｄ】本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図９ｅ】本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図９ｆ】本発明の第４実施例による有機半導体薄膜トランジスタ表示板の製造段階
【図１０】本発明の実施例による有機半導体薄膜トランジスタと従来技術による有機半導体薄膜トランジスタのI-Vの特性の比較グラフ
【図１１ａ】従来技術による有機半導体薄膜トランジスタの半導体層表面写真
【図１１ｂ】本発明の第１及び第２実施例による薄膜トランジスタの半導体層表面写真
【図１１ｃ】本発明の第３及び第４実施例による薄膜トランジスタの半導体層表面写真
【符号の説明】
【０１０２】
１１０  絶縁基板
１２１  ゲート線
１２３  ゲート電極
１４０  ゲート絶縁層
１５０  有機半導体層
１６０  隔壁絶縁層
１６１  トレンチ溝
１７３  ソース電極
１７５  ドレーン電極
１８０  保護膜
１８１  接触孔
１９０  画素電極
【図１】
2005079598.tif 000007
【図２】
2005079598.tif 000008
【図３ａ】
2005079598.tif 000009
【図３ｂ】
2005079598.tif 000010
【図３ｃ】
2005079598.tif 000011
【図３ｄ】
2005079598.tif 000012
【図３ｅ】
2005079598.tif 000013
【図３ｆ】
2005079598.tif 000014
【図４】
2005079598.tif 000015
【図５ａ】
2005079598.tif 000016
【図５ｂ】
2005079598.tif 000017
【図５ｃ】
2005079598.tif 000018
【図５ｄ】
2005079598.tif 000019
【図５ｅ】
2005079598.tif 000020
【図５ｆ】
2005079598.tif 000021
【図６】
2005079598.tif 000022
【図７ａ】
2005079598.tif 000023
【図７ｂ】
2005079598.tif 000024
【図７ｃ】
2005079598.tif 000025
【図７ｄ】
2005079598.tif 000026
【図７ｅ】
2005079598.tif 000027
【図７ｆ】
2005079598.tif 000028
【図８】
2005079598.tif 000029
【図９ａ】
2005079598.tif 000030
【図９ｂ】
2005079598.tif 000031
【図９ｃ】
2005079598.tif 000032
【図９ｄ】
2005079598.tif 000033
【図９ｅ】
2005079598.tif 000034
【図９ｆ】
2005079598.tif 000035
【図１０】
2005079598.tif 000036
【図１１ａ】
2005079598.tif 000037
【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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