(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ゲート電極及びゲート絶縁膜が順次形成され、少なくとも該ゲート絶縁膜上に、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層が形成されている有機トランジスタであって、
該基板のゲート電極が形成されていない側の面から、該基板及び該ゲート絶縁膜で透過され、該ゲート電極で反射され、該有機半導体層で吸収される紫外光が照射されており、
該紫外光を吸収した有機半導体層は、該紫外光を吸収していない有機半導体層よりも導電性が小さいことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２】
前記紫外光を吸収した有機半導体層は、分解されていることを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタ。
【請求項３】
前記紫外光の照射量は、１８．７Ｊ／ｃｍ２以上であり、
前記紫外光を吸収した有機半導体層は、導電性が前記紫外光を吸収していない有機半導体層の１０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の有機トランジスタ。
【請求項４】
前記紫外光は、前記基板及び前記ゲート絶縁膜で吸収されないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
【請求項５】
前記紫外光は、前記ゲート電極で吸収されないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
【請求項６】
前記有機半導体層は、一面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
【請求項７】
前記有機半導体層は、有機溶剤に可溶な有機半導体材料を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
【請求項８】
前記有機半導体材料は、トリアリールアミン骨格を有する高分子材料であることを特徴とする請求項７に記載の有機トランジスタ。
【請求項９】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極並びに前記ゲート電極の少なくとも一方は、印刷法により形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
【請求項１０】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極並びに前記ゲート電極の少なくとも一方は、金属粒子又は金属錯体を含有するインクを用いて形成されていることを特徴とする請求項９に記載の有機トランジスタ。
【請求項１１】
前記金属粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＮｉであることを特徴とする請求項１０に記載の有機トランジスタ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の有機トランジスタを複数有することを特徴とする有機トランジスタアレイ
【請求項１３】
前記有機半導体層は、島状に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の有機トランジスタアレイ。
【請求項１４】
前記有機半導体層は、ストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の有機トランジスタアレイ。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイを有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機トランジスタ、有機トランジスタアレイ及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、
１．材料構成の多様性、製造方法、製品形態等でフレキシビリティが高いこと。
【０００３】
２．大面積化が容易であること。
【０００４】
３．単純な層構成が可能であり、製造プロセスが単純化できること。
【０００５】
４．安価な製造装置を用いて、製造できること。
等の利点があることから、精力的に研究されている。このとき、有機半導体層の成膜方法としては、印刷法、スピンコート法、浸漬法等が挙げられ、有機ＴＦＴは、従来のＳｉ半導体材料を用いたＴＦＴより桁違いに安く製造することができる。
【０００６】
有機ＴＦＴを集積する場合、電極をパターン形成することが必須になる。特許文献１には、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含む濡れ性変化層を形成する工程と、濡れ性変化層の一部分にエネルギーを付与することによってより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部とより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とからなる臨界表面張力を異ならせたパターンを形成する工程と、導電性材料を含有する液体をパターンが形成された濡れ性変化層の表面に付与することで、高表面エネルギー部に導電層を形成する工程と、濡れ性変化層上に半導体層を形成する工程と、を有することを特徴とする積層構造体の製造方法が開示されている。
【０００７】
また、有機ＴＦＴを作製する際には、有機半導体層をパターン形成することが必須である。有機半導体層をパターン形成しないで、有機ＴＦＴを集積化すると、チャネル領域以外に成膜された有機半導体層の影響で、トランジスタの動作時にオフ電流が発生し、消費電力が上昇する。また、画素を表示する場合には、クロストークの原因にもなる。なお、Ｓｉ半導体材料を用いたＴＦＴを作製する際に、Ｓｉ半導体材料は、フォトリソグラフィー・エッチングにより、パターン形成されている。
【０００８】
有機半導体層のパターン形成のみに着目すれば、フォトレジストを塗布し、所望のパターンを露光・現像し、レジストパターンを形成し、これをエッチングマスクとしてエッチングを行い、レジストを剥離してパターン形成することは可能である。しかしながら、有機半導体材料として、高分子材料を用いる場合には、高分子材料上にフォトレジストを塗布してパターン形成すると、トランジスタ特性が劣化することがある。フォトレジストとしては、ナフトキノンジアジドを感光基としたノボラック系樹脂を、キシレン、セロソルブ系溶剤等の有機溶媒に溶解させたものが用いられており、高分子材料は、フォトレジストに含まれる有機溶媒等に溶解することが多い。また、有機半導体材料として、ペンタセン等の結晶性分子を用いる場合も、程度の差はあるものの、同様に、トランジスタ特性が劣化することがある。さらに、レジストを剥離する際に用いられるエチレングリコールモノブチルエーテル、モノエタノールアミン等の剥離液により、ダメージを受けたり、レジストを剥離した後の純水リンスにより、ダメージを受けたりすることもある。以上のことから、従来のフォトリソグラフィー・エッチングによる有機半導体層のパターン形成が困難であることがわかる。
【０００９】
特許文献２には、基板上に導電層を設けること、導電層上に少なくとも１つの窓を有するマスクを設けること、窓を通して導電層をエッチングして、導電層に開口を形成し、導電層の一部を画定してトランジスタのソース及びドレインを形成すること、窓を通して導電材料を堆積させて、開口内に金属のトランジスタのゲートを形成すること、ゲート上に金属酸化物の誘電層を形成すること、及びソースとドレインとの間、ゲート上、及び、ソース又はドレインとゲートとの間の空間に半導体材料を導入して、トランジスタの半導体ボディを形成することを含むトランジスタの製造方法が開示されている。なお、エッチングは、開口が基板の表面に平行な方向において窓より大きな広がりを有するように、窓の周縁部でアンダーカットを引き起こすように行われ、導電材料の堆積は、ゲートの周縁部がソース及びドレインから離隔するように、トランジスタのゲートの周縁部が開口の周縁部にぴったりと合うように、金属蒸着により行われる。
【００１０】
特許文献３には、塗布対象面の所定位置に電荷を付与するとともに電荷と反対極性の電荷を塗布材料に付与してクーロン力により電荷を付与した材料を所定位置に導く方法、塗布対象面の所定位置に凹部を形成して塗布材料を塗布して凹部に堆積する方法、または、材料塗布後に溶媒を蒸発させてパターンを形成した後に当該パターンにレーザを照射して成形する方法を適宜組み合わせて有機トランジスタを作製する方法が開示されている。
【００１１】
しかしながら、これらの方法は、プロセスステップが増加することによるスループットの低下、製造コストの増加等の問題がある。
【００１２】
特許文献４には、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極と、ゲート絶縁膜上に形成されたドレイン電極と、ゲート絶縁膜とソース電極とドレイン電極上に形成され、有機半導体分子の集合体で構成された半導体膜と、ゲート電極投影領域内に形成され、ゲート絶縁膜と半導体膜との界面に形成された自己組織化単分子膜と、を有する薄膜トランジスタが開示されている。さらに、絶縁膜表面に形成した自己組織化単分子膜に、ゲート電極をフォトマスクとして基板裏面から光照射して、ゲート電極投影領域外の半導体膜が形成される領域から自己組織化単分子膜を除去することが開示されている。
【００１３】
しかしながら、この方法は、有機半導体材料が限定され、材料選定の自由度が低いという問題がある。
【００１４】
一方、有機半導体材料として、有機溶媒に可溶な高分子材料を用いる場合、インクジェット法を用いて、パターン形成することができる。インクジェット法は、パターンを直接描画できるため、材料使用率を格段に向上させることができる。また、インクジェット法により、パターン形成すると、製造プロセスの簡略化、歩留まりの向上、コストの低下を実現できる可能性がある。
【００１５】
しかしながら、大面積にパターン形成する際には、着弾精度等の理由により、全てのトランジスタにおいて、完全にパターン形成することは困難である。特に、粘度、表面張力、乾燥性等の有機半導体インクの物性は、高分子材料の純度、分子量、分子量分布や溶媒によって著しく変化するため、適切な物性に調整することは困難である。このため、全てのノズルから良好な吐出ができるとは限らず、場合によっては、あるノズルだけ吐出曲がりが生じたり、吐出量が変化したりする。ヘッド特性に関しても同様であり、全てのノズルが同じ特性であるとは限らない。あるノズルに多少なりとも吐出曲がりがあると、低解像度では、パターン形成できても、高解像度になると、パターン形成できなくなる。その結果、有機半導体層が部分的に不完全なパターンとなるという問題がある。このようなことは、特に、大面積にパターン形成する場合に顕著に現われる。
【特許文献１】特開２００５−３１０９６２号公報
【特許文献２】特表２００３−５３６２６０号公報
【特許文献３】特開２００４−２９７０１１号公報
【特許文献４】特開２００５−７９５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、トランジスタ動作時のオフ電流を低下させることが可能な有機トランジスタ、該有機トランジスタを複数有する有機トランジスタアレイ及び該有機トランジスタアレイを有する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】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、基板上に、ゲート電極及びゲート絶縁膜が順次形成され、少なくとも該ゲート絶縁膜上に、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層が形成されている有機トランジスタであって、該基板のゲート電極が形成されていない側の面から、該基板及び該ゲート絶縁膜で透過され、該ゲート電極で反射され、該有機半導体層で吸収される紫外光が照射されており、該紫外光を吸収した有機半導体層は、該紫外光を吸収していない有機半導体層よりも導電性が小さいことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有機トランジスタにおいて、前記紫外光を吸収した有機半導体層は、分解されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の有機トランジスタにおいて、前記紫外光の照射量は、１８．７Ｊ／ｃｍ２以上であり、前記紫外光を吸収した有機半導体層は、導電性が前記紫外光を吸収していない有機半導体層の１０％以下であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機トランジスタにおいて、前記紫外光は、前記基板及び前記ゲート絶縁膜で吸収されないことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機トランジスタにおいて、前記紫外光は、前記ゲート電極で吸収されないことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機トランジスタにおいて、前記有機半導体層は、一面に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機トランジスタにおいて、前記有機半導体層は、有機溶剤に可溶な有機半導体材料を含有することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の有機トランジスタにおいて、前記有機半導体材料は、トリアリールアミン骨格を有する高分子材料であることを特徴とする。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機トランジスタにおいて、前記ソース電極及び前記ドレイン電極並びに前記ゲート電極の少なくとも一方は、印刷法により形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の有機トランジスタにおいて、前記ソース電極及び前記ドレイン電極並びに前記ゲート電極の少なくとも一方は、金属粒子又は金属錯体を含有するインクを用いて形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の有機トランジスタにおいて、前記金属粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＮｉであることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、有機トランジスタアレイにおいて、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の有機トランジスタを複数有することを特徴とする。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記有機半導体層は、前記ゲート絶縁膜上に、島状に形成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の有機トランジスタアレイにおいて、前記有機半導体層は、前記ゲート絶縁膜上に、ストライプ状に形成されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１５に記載の発明は、表示装置において、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の有機トランジスタアレイを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、トランジスタ動作時のオフ電流を低下させることが可能な有機トランジスタ、該有機トランジスタを複数有する有機トランジスタアレイ及び該有機トランジスタアレイを有する表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
【００３４】
図１に、本発明の有機トランジスタの一例を示す。有機トランジスタ１０は、基板１上に、ゲート電極２及びゲート絶縁膜３が順次形成され、ゲート絶縁膜３上に、ソース電極４及びドレイン電極５並びに有機半導体層６が順次形成されている。さらに、有機トランジスタ１０は、基板１のゲート電極２が形成されていない側の面（以下、裏面という）から、基板１及びゲート絶縁膜３で透過され、ゲート電極２、ソース電極４及びドレイン電極５で反射され、有機半導体層６で吸収される紫外光が照射されている。このため、ゲート電極２、ソース電極４及びドレイン電極５の投影領域外の有機半導体層６に紫外光が吸収される。その結果、紫外光を吸収した有機半導体層６は、分解し、紫外光を吸収していない有機半導体層６の導電性よりも導電性が小さくなる。これにより、トランジスタ動作時のオフ電流を低下させることができる。このとき、電極の投影領域とは、基板１の裏面から紫外光を照射したときに、電極によって紫外光が反射される領域を意味する。
【００３５】
なお、有機トランジスタ１０において、ソース電極４及びドレイン電極５として、照射される紫外光を透過する電極を形成してもよい。また、有機トランジスタ１０において、ゲート絶縁膜３上に、ソース電極４及びドレイン電極５並びに有機半導体層６を順次形成する代わりに、有機半導体層６並びにソース電極４及びドレイン電極５を順次形成してもよい。これらの場合は、ゲート電極２の投影領域外の有機半導体層６に紫外光が吸収される。
【００３６】
基板１及びゲート絶縁膜３は、照射される紫外光を透過するが、吸収しないことが好ましい。これにより、ゲート電極２の投影領域外の有機半導体層６に照射される紫外光のロスを抑制することができる。基板１としては、特に限定されないが、ガラス基板、フィルム基板等が挙げられる。フィルム基板を構成する材料としては、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。また、ゲート絶縁膜３を構成する材料としては、特に限定されないが、ポリイミド；ポリパラキシレン；ポリビニルフェノール；ポリエステル；ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；エポキシ樹脂；熱硬化型樹脂等が挙げられる。
【００３７】
ゲート電極２は、照射される紫外光を反射するが、吸収しないことが好ましい。これにより、ゲート電極２の投影領域の有機半導体層６への紫外光の照射を抑制することができる。
【００３８】
ソース電極４及びドレイン電極５並びにゲート電極２の少なくとも一方は、インクジェット法、ディスペンサ法等の印刷法によりパターン形成することができる。このとき、金属粒子又は金属錯体を含有する金属インクを用いることが好ましい。金属粒子としては、特に限定されないが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｎ、Ｓｎ等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉは、電気抵抗、熱伝導率及び腐食の面で、好ましい。このとき、金属粒子は、平均粒径が数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度で、溶剤中に均一に分散されていると、格段に低い温度で焼結することが知られている。これは、金属粒子の粒径が小さくなるにつれ、活性の高い表面原子の影響が大きくなることに起因している。金属錯体としては、特に限定されないが、中心金属として、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｉ等を有する錯体等が挙げられる。このような金属インクを用いて、パターン形成した後、焼結することで、ゲート電極２、ソース電極４及びドレイン電極５を形成することができる。
【００３９】
なお、金属インクは、表面張力や粘度が適していない場合は、吐出不能や吐出不良を起こし、丸い液滴になりにくく、さらに、リガメントが長くなることがある。このため、金属インクは、表面張力が約３０ｍＮ／ｍであると共に、粘度が２〜１３ｍＰａ・秒であることが好ましく、７〜１０ｍＰａ・秒がさらに好ましい。さらに、金属インクを吐出する際に、溶剤が揮発して、金属粒子又は金属錯体が固化しない程度の乾燥性も必要である。
【００４０】
有機半導体層６は、インクジェット法、ディスペンサ法、マイクロコンタクト法等の印刷法により、パターン形成されていることが好ましい。このとき、有機半導体材料を有機溶剤に溶解させることにより得られる有機半導体インクを用いて、有機半導体層６をパターン形成することが好ましい。有機溶剤に可溶な有機半導体材料としては、特に限定されず、高分子材料、オリゴマー材料、低分子材料等を用いることができ、ポリアセチレン系導電性高分子；ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子；ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子；ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子等が挙げられる。中でも、トリアリールアミン骨格を有する高分子材料が好ましい。このような高分子材料としては、特に限定されないが、化学式（Ａ）
【００４１】
【化１】
0004589373.tif 000002
で表される材料を用いることができる。この材料は、無配向性高分子材料であり、成膜形状や方法に関わらず、特性のバラツキが非常に小さい。
【００４２】
図２に、本発明の有機トランジスタアレイの第一例を示す。有機トランジスタアレイ２０は、有機トランジスタ１０を複数有し、有機半導体層６は、印刷法により、有機トランジスタ１０毎に分離した島状に形成されている。このとき、基板（不図示）の裏面から紫外線が照射され、ゲート電極２の投影領域外の、ソース電極４及びドレイン電極５の間の領域の有機半導体層６に紫外光が吸収されている。
【００４３】
図３に、本発明の有機トランジスタアレイの第二例を示す。有機トランジスタアレイ３０は、有機トランジスタ１０を複数有し、有機半導体層６は、図中、縦方向の複数の有機トランジスタ１０毎にストライプ状に形成されている。これにより、印刷法による有機半導体層６のパターニングにおいて、さらなる高解像度に適応できるようになり、スループットも向上させることができる。さらに、アライメント精度も一方向のみとなるため、歩留りを向上させることができる。このとき、基板（不図示）の裏面から紫外線が照射され、ゲート電極２の投影領域外の、ソース電極４及びドレイン電極５の間の領域の有機半導体層６に紫外光が吸収されている。
【００４４】
図４に、本発明の有機トランジスタアレイの第三例を示す。有機トランジスタアレイ３０は、有機トランジスタ１０を複数有し、有機半導体層６は、一面に形成されている。このため、有機半導体層６は、パターニングを必要とせず、スピンコート法により形成することができる。これにより、さらなる高解像度に適応できるようになり、スループットも格段に向上させることができる。さらに、アライメントを必要としないため、歩留まりを格段に向上させることができる。このとき、基板（不図示）の裏面から紫外線が照射され、ゲート電極２の投影領域外の、ソース電極４及びドレイン電極５の間の領域の有機半導体層６に紫外光が吸収されている。
【００４５】
次に、有機半導体層６の形成について説明する。有機半導体層６を形成する前の有機トランジスタアレイ２０、３０又は４０は、図５に示すように、基板１上に、ゲート電極２及びゲート絶縁膜（不図示）が順次形成されており、ゲート絶縁膜上に、ソース電極４及びドレイン電極５が形成されている。このような基板１上に、印刷法、スピンコート法等により、有機半導体層６を形成する。なお、形成される有機半導体層６の最適な領域は、ゲート電極２の投影領域内のソース電極４及びドレイン電極５の間の領域である。
【００４６】
図６に、インクジェット法により、最適な領域に形成された有機半導体層６を示す。このとき、有機半導体層６は、ゲート電極２の投影領域内のソース電極４及びドレイン電極５の間の領域に形成されていて、ゲート電極２の投影領域外のソース電極４及びドレイン電極５の間の領域に形成されていない。
【００４７】
このような有機トランジスタアレイを駆動する際には、ソース電極４及びドレイン電極５の間に一定のデータ信号電圧を印加しながら、ゲート電極２に選択信号電圧を印加する。これにより、ゲート電極２の投影領域内のソース電極４及びドレイン電極５の間の領域に形成されている有機半導体層６の導電性を制御する。具体的には、有機半導体層６がｐ型有機半導体及びｎ型半導体である場合、ゲート電極２に、それぞれ負及び正の選択信号電圧を印加することにより、キャリアを誘起して、有機半導体層６の導電性を上昇させ、オン状態とする。また、有機半導体層６がｐ型有機半導体及びｎ型半導体である場合、ゲート電極２に、それぞれ正及び負の選択信号電圧を印加することにより、キャリア密度を空乏化させて、有機半導体層６の導電性を低下させ、オフ状態とする。このようにして、有機半導体層６の導電性を制御することにより、ソース電極４及びドレイン電極５の間に流れる電流を制御することができる。以上のように、最適な領域に形成された有機半導体層６の導電性は、ゲート電極２に印加する選択信号電圧により制御することができる。
【００４８】
しかしながら、実際には、インクジェット装置の記録ヘッドは、少なからずバラつきを有しており、着弾位置がずれることがある。また、有機半導体インクの物性による塗出曲がりもあり、バラつきを無くしたり、インク物性を完全に制御したりすることは不可能である。さらに、有機半導体インクが着弾した後の拡がりにより、最適な領域外に有機半導体インクがはみ出すこともあるが、有機半導体インクの塗出量を少なくすることにも限界がある。また、トランジスタのさらなる微細化、高集積化を求めると、これらの問題は、さらに影響が大きくなる。
【００４９】
図７〜９に、インクジェット法により、最適な領域外に形成された有機半導体層を示す。図７〜９から、最適な領域外に形成された有機半導体層６ａ、６ｂ及び６ｃは、ゲート電極２の投影領域外のソース電極４及びドレイン電極５の間の領域に形成されていることがわかる。有機半導体層６ａ、６ｂ及び６ｃの導電性は、ゲート電極２に印加する選択信号電圧により、制御することができない。このため、有機半導体層６ａ、６ｂ及び６ｃの導電性に基づいた一定の電流がソース電極４及びドレイン電極５の間を常に流れる。その結果、オフ電流が上昇し、トランジスタ特性のオンオフ比を低下させる。また、このようなトランジスタを集積したアクティブマトリックス回路や表示装置においては、オン状態で蓄積した画素電位がオフ状態のリーク電流のために低下するという問題が発生する。このような問題は、インクジェット法以外の方法を用いた場合においても同様に発生する。
【００５０】
これに対し、有機半導体層６は、紫外光を吸収すると導電性が低下するため、図１０（ａ）に示すように、基板１の裏面から紫外光を照射することにより、最適な領域外に形成された有機半導体層６ｄの導電性を低下させることができる。その結果、トランジスタ特性のオンオフ比を向上させることができる。このとき、ゲート電極２が紫外光を反射するため、最適な領域に形成された有機半導体層６の導電性は低下しない。
【００５１】
次に、紫外光の吸収による有機半導体層６の物性の変化について説明する。図１１に、波長が３６５ｎｍの紫外光の照射量に対する、有機半導体層６の波長が１８０〜８００ｎｍの光の吸収スペクトルの変化を示す。なお、光吸収スペクトルは、石英ガラス基板上に、化学式（Ａ）で表される材料を用いて、スピンコート法により形成した有機半導体膜を用いて測定した。図１１より、紫外光の照射量が増えるに従って、長波長側の吸収ピークが減少しており、紫外光の吸収によって有機半導体膜の導電性が抑制されていることわかる。
【００５２】
図１２に、波長が３６５ｎｍの紫外光の照射量に対する有機半導体膜の導電性の変化を示す。なお、有機半導体膜の導電性は、一定の対向電極幅、電極間距離のチャネルに対して、有機半導体膜を形成し、一定の電圧を印加したときの電流を測定することにより評価したものである。図１２より、有機半導体膜の導電性は、紫外光の照射量が１８．７Ｊ／ｃｍ２となるまで減少することがわかる。紫外光の照射量が１８．７Ｊ／ｃｍ２において、有機半導体膜の導電性が１０％以下に低下するが、紫外光の照射量をさらに増大させても有機半導体膜の導電性の低下率は減少しない傾向を示す。以上のことから、紫外光を照射することによって、有機半導体膜の導電性が効果的に抑制されることがわかる。
【００５３】
また、アクティブマトリックス素子として、本発明の有機トランジスタアレイを有するアクティブマトリックス基板を用い、電気泳動素子、液晶素子、有機ＥＬ素子等の画素表示素子と組み合わせることにより、アクティブマトリックス表示装置が得られる。
【００５４】
例えば、対向基板上に、厚さが１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタリング法により成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上に、ポリアミド酸をスピンコート法により塗布し、ラビングして、厚さが２００ｎｍ程度の配向膜を形成した後、配向処理する。さらに、配向膜が形成された対向基板と、アクティブマトリックス基板を、シリカスペーサーを介して接合し、ギャップ間に液晶性材料を封入することにより、液晶パネルが得られる。
【００５５】
また、透明導電膜が形成された対向基板と、アクティブマトリックス基板を、シリカスペーサーを介して接合し、キャップ間にマイクロカプセル（電気泳動素子）を封入することで、電気泳動表示パネルが得られる。
【００５６】
さらに、アクティブマトリックス基板に、有機ＥＬ素子を形成し、大気遮蔽シールドを配置させることにより、有機ＥＬパネルが得られる。
【００５７】
このようなアクティブマトリックス表示装置は、アクティブマトリックス基板において、有機半導体層の不完全なパターニングによるリーク電流が低減し、トランジスタ動作時におけるオフ電流が低下するため、画素間のクロストークを抑制することができる。さらに、オフ電流が低下することにより、消費電力を低下させることができる。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
シャドウマスクを用いた真空蒸着法により、ガラス基板１上に、膜厚３ｎｍのＣｒからなる密着層（不図示）、膜厚１００ｎｍのＡｌからなるゲート電極２を成膜した。次に、ＣＶＤ法により、ゲート電極２上に、ジモノクロロパラキシリレン固体ダイマーより膜厚５００ｎｍのポリパラキシリレンからなるゲート絶縁膜３を成膜した。さらに、シャドウマスクを用いた真空蒸着法により、ゲート絶縁膜３上に、膜厚５０ｎｍのＡｕからなるソース電極４及びドレイン電極５をパターン成膜した。このとき、チャネル幅は１４０μｍ、チャネル長は１０μｍであった。次に、インクジェット法により、ソース電極４及びドレイン電極５が形成されたゲート絶縁膜３上に、化学式（Ａ）で表される材料の溶液を用いて印刷し、有機半導体層６を島状に成膜した。さらに、ガラス基板１の裏面から波長が３６５ｎｍの紫外光を１８．７２Ｊ／ｃｍ２照射し、有機トランジスタアレイ２０を得た。
【００５９】
酸素＜１ｐｐｍ、水分＜１ｐｐｍの雰囲気下で、ドレイン電圧Ｖｄｓを−２０Ｖ印加し、ゲート電圧Ｖｇを＋２０Ｖから−２０Ｖに走査することにより、オン電流及びオフ電流の計測を行ったところ、オン電流Ｉｄｓが−４．２３×１０−８Ａ（Ｖｇ＝−２０Ｖ）、オフ電流Ｉｄｓが−１．７３×１０−１１Ａ（Ｖｇ＝＋２０Ｖ）、オンオフ比（Ｖｇ＝−２０Ｖ／Ｖｇ＝＋２０Ｖ）が２．４５×１０３であった。なお、オン電流及びオフ電流は、２０箇所の平均値である。
【００６０】
［比較例１］
ガラス基板１の裏面から波長が３６５ｎｍの紫外光を照射しなかった以外は、実施例１と同様にして、有機トランジスタアレイを得た。
【００６１】
次に、実施例１と同様に、オン電流及びオフ電流の計測を行ったところ、オン電流Ｉｄｓが−４．１５×１０−８Ａ（Ｖｇ＝−２０Ｖ）、オフ電流Ｉｄｓが−１．２０×１０−１０Ａ（Ｖｇ＝＋２０Ｖ）、オンオフ比（Ｖｇ＝−２０Ｖ／Ｖｇ＝＋２０Ｖ）が３．４５×１０２であった。
【００６２】
このことから、実施例１の有機トランジスタアレイは、比較例１の有機トランジスタアレイよりオフ電流が低下することにより、オンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。
【００６３】
［実施例２］
ソース電極４及びドレイン電極５が形成されたゲート絶縁膜３上に、有機半導体層６をストライプ状に成膜した以外は、実施例１と同様にして、有機トランジスタアレイ３０を得た。
【００６４】
次に、実施例１と同様に、オン電流及びオフ電流の計測を行ったところ、オン電流Ｉｄｓが−４．６６×１０−８Ａ（Ｖｇ＝−２０Ｖ）、オフ電流Ｉｄｓが−３．８１×１０−１１Ａ（Ｖｇ＝＋２０Ｖ）、オンオフ比（Ｖｇ＝−２０Ｖ／Ｖｇ＝＋２０Ｖ）が１．２２×１０３であった。
【００６５】
［比較例２］
ガラス基板１の裏面から波長が３６５ｎｍの紫外光を照射しなかった以外は、実施例２と同様にして、有機トランジスタアレイを得た。
【００６６】
次に、実施例１と同様に、オン電流及びオフ電流の計測を行ったところ、オン電流Ｉｄｓが−４．７５×１０−８Ａ（Ｖｇ＝−２０Ｖ）、オフ電流Ｉｄｓが−６．５６×１０−１０Ａ（Ｖｇ＝＋２０Ｖ）、オンオフ比（Ｖｇ＝−２０Ｖ／Ｖｇ＝＋２０Ｖ）が７．２４×１０であった。
【００６７】
このことから、実施例２の有機トランジスタアレイは、比較例２の有機トランジスタアレイよりオフ電流が低下することにより、オンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。
【００６８】
［実施例３］
スピンコート法により、ソース電極４及びドレイン電極５が形成されたゲート絶縁膜３上に、有機半導体層６を一面に成膜した以外は、実施例１と同様にして、有機トランジスタアレイ４０を得た。
【００６９】
次に、実施例１と同様に、オン電流及びオフ電流の計測を行ったところ、オン電流Ｉｄｓが−３．７６×１０−８Ａ（Ｖｇ＝−２０Ｖ）、オフ電流Ｉｄｓが−４．５５×１０−１０Ａ（Ｖｇ＝＋２０Ｖ）、オンオフ比（Ｖｇ＝−２０Ｖ／Ｖｇ＝＋２０Ｖ）が８．２６×１０であった。
【００７０】
［比較例３］
ガラス基板１の裏面から波長が３６５ｎｍの紫外光を照射しなかった以外は、実施例３と同様にして、有機トランジスタアレイを得た。
【００７１】
次に、実施例１と同様に、オン電流及びオフ電流の計測を行ったところ、オン電流Ｉｄｓが−３．８８×１０−８Ａ（Ｖｇ＝−２０Ｖ）、オフ電流Ｉｄｓが−７．８３×１０−９Ａ（Ｖｇ＝＋２０Ｖ）、オンオフ比（Ｖｇ＝−２０Ｖ／Ｖｇ＝＋２０Ｖ）が４．９５であった。
【００７２】
このことから、実施例３の有機トランジスタアレイは、比較例３の有機トランジスタアレイよりオフ電流が低下することにより、オンオフ比が向上し、良好なトランジスタ特性が得られることがわかる。
【００７３】
［実施例４］
実施例１の有機トランジスタアレイを用いて、アクティブマトリックス表示装置（図１３参照）を作製した。具体的には、酸化チタン粒子５１ａとオイルブルーで着色したアイソパー５１ｂを内包するマイクロカプセル５１と、ポリビニルアルコール水溶液を混合した塗布液を、ポリカーボネート基板５２上に設けられたＩＴＯからなる透明電極５３上に塗布して、マイクロカプセル５１とバインダー５４からなる層を形成した。得られた基板と、実施例１の有機トランジスタアレイを、ガラス基板１及びポリカーボネート基板５２が最外面となるように、バインダー５４を介して接着させた。
【００７４】
得られたアクティブマトリックス表示装置５０を動作させたところ、コントラストの高い画像を表示することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の有機トランジスタの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の有機トランジスタアレイの第一例を示す上面図である。
【図３】本発明の有機トランジスタアレイの第二例を示す上面図である。
【図４】本発明の有機トランジスタアレイの第三例を示す上面図である。
【図５】有機半導体層を形成する前の有機トランジスタアレイの一例を示す上面図である。
【図６】インクジェット法により、最適な領域に形成された有機半導体層を示す上面図である。
【図７】インクジェット法により、最適な領域外に形成された有機半導体層を示す上面図である。
【図８】インクジェット法により、最適な領域外に形成された有機半導体層を示す上面図である。
【図９】インクジェット法により、最適な領域外に形成された有機半導体層を示す上面図である。
【図１０】基板の裏面からの紫外光の照射を示す断面図である。
【図１１】波長が３６５ｎｍの紫外光の照射量に対する有機半導体膜の光吸収スペクトルの変化を示す図である。
【図１２】波長が３６５ｎｍの紫外光の照射量に対する有機半導体膜の導電性の変化を示す図である。
【図１３】実施例４のアクティブマトリックス表示装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１    基板
２    ゲート電極
３    ゲート絶縁膜
４    ソース電極
５    ドレイン電極
６    有機半導体層
１０    有機トランジスタ
２０、３０、４０    有機トランジスタアレイ
５０    アクティブマトリックス表示装置
【図１】
0004589373.tif 000003
【図２】
0004589373.tif 000004
【図３】
0004589373.tif 000005
【図４】
0004589373.tif 000006
【図５】
0004589373.tif 000007
【図６】
0004589373.tif 000008
【図７】
0004589373.tif 000009
【図８】
0004589373.tif 000010
【図９】
0004589373.tif 000011
【図１０】
0004589373.tif 000012
【図１１】
0004589373.tif 000013
【図１２】
0004589373.tif 000014
【図１３】
0004589373.tif 000015