(57)【要約】      （修正有）【課題】有機薄膜トランジスタ、この製造方法及びこれを備えた平板表示素子を提供する。【解決手段】ゲート電極と；前記ゲート電極から離隔されたソース及びドレイン電極と；前記ゲート電極から離隔され、前記ソース及びドレイン電極と電気的に連結された有機半導体層と；前記ゲート電極を前記ソース及びドレイン電極、並びに前記有機半導体層から隔離する絶縁層と；前記絶縁層と前記有機半導体層との間に介在する自己組織化単分子膜と、を含み、前記自己組織化単分子膜を形成する化合物は、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と；
前記ゲート電極から離隔されたソース及びドレイン電極と；
前記ゲート電極から離隔され、前記ソース及びドレイン電極と電気的に連結される有機半導体層と；
前記ゲート電極を前記ソース及びドレイン電極、並びに前記有機半導体層から離隔する絶縁層と；
前記絶縁層と前記有機半導体層との間に介在する自己組織化単分子膜と、を含み、
前記自己組織化単分子膜を形成する化合物は、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有することを特徴とする、有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記末端基は、テトラセニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、ビフェニレニル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、エチル−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基、チオフェニル基、インドリル基、プリニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリニル基、ベンゾチオフェニル基、パラチアジニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、イミダゾリニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、チアントレニル基、オキシラニル基、ピロリジニル基、ピラゾリジニル基、イミダゾリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、及びモルホリニル基からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記Ｃ６−Ｃ３０のアリール基、Ｃ２−Ｃ３０のヘテロアリール基またはＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基は、ハロゲン原子と；シアノ基と；ヒドロキシル基と；アミノ基と；スルホニル基と；ハロゲン化スルホニル基と；非置換またはハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホニル基若しくはハロゲン化スルホニル基により置換されたＣ１−Ｃ２０のアルキル基と；非置換またはハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホニル基若しくはハロゲン化スルホニル基により置換されたＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基と、からなる群から選択される一種以上により置換されることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記自己組織化単分子膜の構造は、下記化学式１：
【化１】
2007116170.tif 000004
前記化学式１中、
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、互いに独立して、水素；ハロゲン原子；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基；非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基であり、前記Ｑ１、Ｑ２及びＱ３のうち一以上は、非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基；または、非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基であり；
Ｚは、単結合またはＣ１−Ｃ２０のアルキレン基であり；
＊は、前記絶縁層との結合を表す、
で示されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記有機半導体層は、ペンタセン、チオフェン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン−複素環芳香族共重合体及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びその誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びその誘導体、金属を含有または非含有のフタロシアニン及びその誘導体、ピロメリット酸二無水物及びその誘導体、並びにピロメリット酸ジイミド及びその誘導体からなる群から選択される一種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記絶縁層は、スチレン系高分子、フェノール系高分子、アクリル系高分子、アミド系高分子、イミド系高分子、アルキルエーテル系高分子、アリールエーテル系高分子、ビニルアルコール系高分子、ビニル系高分子、パリレン系高分子、セルロース系高分子、ポリケトン類、ポリエステル類、ポリノルボルネン類、及びフッ素系高分子からなる群から選択される一種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記絶縁層は、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルフェノール、ポリフェノール、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、脂肪族ポリアミド、脂肪族−芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアセタール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エポキシ樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリビニリデン、ベンゾシクロブテン、パリレン、シアノセルロース、ポリ(エーテルエーテル）ケトン、ポリエチレンテレフタレート 、ポリブチレンテレフタレート 、ポリジヒドロキシメチルシクロヘキシルテレフタレート 、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロフェニレン、パーフルオロビフェニレン、及びパーフルオロナフタニレンからなる群から選択される一種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記ソース及びドレイン電極は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｌ：Ｎｄ合金、Ｍｏ：Ｗ合金、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＮｉＯ、Ａｇ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３−Ａｇ２Ｏ、ＣｕＡｌＯ２、ＳｒＣｕ２Ｏ２、及びＺｒでドーピングされたＺｎＯからなる群から選択される一種以上を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項９】
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絶縁層を形成する段階と；
前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階と；
前記酸素含有基が形成された前記絶縁層の表面を、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する自己組織化単分子膜形成用の化合物を含む自己組織化単分子膜形成用の溶液と接触させて、前記絶縁層の表面に非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物を含む自己組織化単分子膜を形成する段階と；
前記ゲート電極に対応するソース及びドレイン電極を形成する段階と；
前記ソース及びドレイン電極を覆う有機半導体層を形成する段階と、を含む有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
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絶縁層を形成する段階と；
前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階と；
前記酸素含有基が形成された前記絶縁層の表面を、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する自己組織化単分子膜形成用の化合物を含む自己組織化単分子膜形成用の溶液と接触させて、前記絶縁層の表面に非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物を含む自己組織化単分子膜を形成する段階と；
前記自己組織化単分子膜上に有機半導体層を形成する段階と；
前記ゲート電極に対応するソース及びドレイン電極を形成する段階と、を含む有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階は、前記絶縁層の表面をＯ２プラズマで処理することを含む、請求項９または１０に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記自己組織化単分子膜形成用の化合物は、下記化学式２；
【化２】
2007116170.tif 000005
前記化学式２中、
Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、互いに独立して、水素；ハロゲン原子；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基；非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基；または、非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基であり、前記Ｑ１、Ｑ２及びＱ３のうち一以上は、非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基；または、非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基であり；
Ｑ４は、ハロゲン原子であり；
Ｚは、単結合またはＣ１−Ｃ２０のアルキレン基である、
で示されることを特徴とする、請求項９〜１１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１３】
前記自己組織化単分子膜を形成する段階は、前記自己組織化単分子膜形成用の溶液を前記酸素含有基が形成された前記絶縁層の表面にコーティングし；縮合反応触媒を前記絶縁層の表面にコーティングし；得られた構造体を加熱すること、を含む、請求項９〜１２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１４】
前記有機半導体層が、ペンタセン、チオフェン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン−複素環芳香族共重合体及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びその誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びその誘導体、金属を含有または非含有のフタロシアニン及びその誘導体、ピロメリット酸二無水物及びその誘導体、並びにピロメリット酸ジイミド及びその誘導体からなる群から選択される一種以上を含むことを特徴とする、請求項９〜１３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１５】
請求項９〜１４のいずれか１項に記載の製造方法により製造されることを特徴とする、有機薄膜トランジスタ。
【請求項１６】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ、及び表示素子を含む、平板表示素子。
【請求項１７】
前記表示素子は、有機発光素子であることを特徴とする、請求項１６に記載の平板表示素子。
【請求項１８】
請求項１５に記載の有機薄膜トランジスタ、及び表示素子を含む、平板表示素子。
【請求項１９】
前記表示素子は、有機発光素子であることを特徴とする、請求項１８に記載の平板表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ、その製造方法及びそれを備えた平板表示素子に係り、より詳細には、有機半導体層と絶縁層との間の接着力が向上し、熱による有機半導体物質の相分離現象が減少する有機薄膜トランジスタ、その製造方法、及び前記有機薄膜トランジスタを備えた平板表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子や有機発光表示素子または無機発光表示素子などの平板表示素子に使われる薄膜トランジスタ(Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴとも言う）は、各画素の動作を制御するスイッチング素子、及び画素を駆動させる駆動素子として使われる。
【０００３】
このようなＴＦＴは、高濃度の不純物でドーピングされたソース／ドレイン領域と、このソース／ドレイン領域の間に形成されたチャンネル領域とを有する半導体層を含み、この半導体層と離隔されて、前記チャンネル領域に対応する領域に位置するゲート電極と、前記ソース／ドレイン領域にそれぞれ接触するソース／ドレイン電極とを有する。
【０００４】
ところが、前記ソース／ドレイン電極は、通常、電荷の流れが円滑に行われるように、仕事関数の小さい金属からなるが、このような金属と半導体層とが接触した領域での高い接触抵抗によって、素子の特性が低下し、さらには消費電力が増加するという問題点がある。
【０００５】
最近、活発な研究が進んでいる有機ＴＦＴでは、半導体層は有機半導体物質から形成されるが、有機半導体層は、低温工程で形成でき、プラスチック基板の使用が可能である。このような有機ＴＦＴは、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００６】
しかし、従来の有機ＴＦＴは、有機半導体層と絶縁層との間の接着力が満足すべきレベルに至っていないため、この改善が要求されている。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００５−０００４５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を解決するために考案されたものであって、有機半導体層と絶縁層との間の接着力が改善された有機ＴＦＴ、前記有機ＴＦＴを製造する方法、及び前記有機ＴＦＴを含む平板表示素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記本発明の課題を達成するために、本発明の第１態様は、ゲート電極と；前記ゲート電極から離隔されたソース及びドレイン電極と；前記ゲート電極から離隔され、前記ソース及びドレイン電極と電気的に連結された有機半導体層と；前記ゲート電極を前記ソース及びドレイン電極、並びに前記有機半導体層から隔離する絶縁層と；前記絶縁層と前記有機半導体層との間に介在する自己組織化単分子膜と、を含み、前記自己組織化単分子膜を形成する化合物は、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有することを特徴とする、有機薄膜トランジスタを提供する。
【０００９】
前記本発明の課題を達成するために、本発明の第２態様は、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絶縁層を形成する段階と；前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階と；前記酸素含有基が形成された前記絶縁層の表面を、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する自己組織化単分子膜形成用の化合物を含む自己組織化単分子膜形成用の溶液と接触させて、前記絶縁層の表面に非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物を含む自己組織化単分子膜を形成する段階と；前記ゲート電極に対応するソース及びドレイン電極を形成する段階と；前記ソース及びドレイン電極を覆う有機半導体層を形成する段階と、を含む有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【００１０】
前記本発明の課題を達成するために、本発明の第３態様は、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絶縁層を形成する段階と；前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階と；前記酸素含有基が形成された前記絶縁層の表面を、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する自己組織化単分子膜形成用の化合物を含む自己組織化単分子膜形成用の溶液と接触させて、前記絶縁層の表面に非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物を含む自己組織化単分子膜を形成する段階と；前記自己組織化単分子膜上に有機半導体層を形成する段階と；前記ゲート電極に対応するソース及びドレイン電極を形成する段階と、を含む有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【００１１】
前記本発明の課題を達成するために、本発明の第４態様は、前述したような有機薄膜トランジスタ、及び表示素子、または前述したような有機薄膜トランジスタの製造方法を利用して製造される有機薄膜トランジスタを含む、平板表示素子を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機半導体層と絶縁層との間の接着力が向上し、熱による有機半導体物質の相分離が防止される有機薄膜トランジスタが得られ、前記有機薄膜トランジスタを利用すれば、信頼性の向上した平板表示素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の望ましい実施形態による有機ＴＦＴ１０を示す断面図である。
【００１５】
図１において、基板１１としてガラス基板、プラスチック基板または金属基板が使われうる。
【００１６】
前記ガラス基板は、シリコン酸化物、シリコン窒化物などから形成することができる。前記プラスチック基板は、絶縁性物質から形成することができ、例えば、ポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)、ポリアクリレート(ＰＡＲ)、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリフェニレンスルフィド(ＰＰＳ）、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(ＰＣ)、セルローストリアセテート(ＴＡＣ)、セルロースアセテートプロピオネート(ＣＡＰ)などが挙げられるが、これに限定されるものではない。前記金属基板は、炭素、鉄、クロム、マンガン、ニッケル、チタン、モリブデン、ステンレス鋼(ＳＵＳ）、Ｉｎｖａｒ合金、ＺＩｎｃｏｎｅｌ合金、及びＫｏｖａｒ合金からなる群から選択される一種以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。前記金属基板は、金属箔でありうる。これらのうち、フレキシブル特性を得る目的としては、プラスチック基板または金属基板が使用できる。
【００１７】
基板１１の一面または両面には、バッファ層、バリア層、または不純物分子（エレメント）の拡散防止層などが形成されうる。特に、前記基板１１が金属基板を含む場合、前記基板上に絶縁層(図示せず)をさらに形成してもよい。
【００１８】
前記基板１１上には、所定パターンのゲート電極１２が形成される。前記ゲート電極１２は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｌ：Ｎｄ合金、Ｍｏ：Ｗ合金などの金属または金属の合金からなりうるが、これに限定されるものではない。
【００１９】
前記ゲート電極１２上には、ゲート電極１２を覆うように絶縁層１３を形成する。前記絶縁層１３は、前記ゲート電極を後述するソース及びドレイン電極、並びに有機半導体層から隔離する。前記絶縁層１３は、金属酸化物または金属窒化物などの無機物からなるか、絶縁性有機高分子などの有機物からなりうる。
【００２０】
前記絶縁層が有機物からなる場合、スチレン系高分子、フェノール系高分子、アクリル系高分子、アミド系高分子、イミド系高分子、アルキルエーテル系高分子、アリールエーテル系高分子、ビニルアルコール系高分子、ビニル系高分子、パリレン系高分子、セルロース系高分子、ポリケトン類、ポリエステル類、ポリノルボルネン類及びフッ素系高分子からなる群から選択される一種以上の有機物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００２１】
より具体的に、前記絶縁層が有機物からなる場合、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルフェノール、ポリフェノール、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、脂肪族ポリアミド、脂肪族−芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアセタール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エポキシ樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリビニリデン、ベンゾシクロブテン、パリレン、シアノセルロース、ポリ(エーテルエーテル）ケトン、ポリエチレンテレフタレート 、ポリブチレンテレフタレート、ポリジヒドロキシメチルシクロヘキシルテレフタレート 、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロフェニレン、パーフルオロビフェニレン及びパーフルオロナフタニレンからなる群から選択される一種以上の有機物を含むことができる。好ましくは、ポリビニルフェノールまたはポリビニルアルコールである。
【００２２】
前記絶縁層１３上には、自己組織化単分子膜(Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：以下、ＳＡＭとも言う)１６を形成する。前記ＳＡＭ１６は、前記絶縁層１３と、以下で説明する有機半導体層１５との間の接着力を向上させる役割を行う。また、有機ＴＦＴ製造時、熱による有機半導体物質の相分離も防止する役割を果たす。
【００２３】
前記ＳＡＭ１６は、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物から形成される。
【００２４】
本発明の化学式において、アリール基は、一つ以上の環を有する炭素環芳香族系を意味し、前記環はペンダント方法で共に付着されるか、または融合される。
【００２５】
本発明の化学式において、ヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、Ｐ、及びＳから選択される一種以上のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである、単環式または二環式芳香族有機基を意味する。
【００２６】
さらに具体的に、前記末端基は、テトラセニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、ビフェニレニル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、エチル−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基、チオフェニル基、インドリル基、プリニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリニル基、ベンゾチオフェニル基、パラチアジニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、イミダゾリニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、チアントレニル基、オキシラニル基、ピロリジニル基、ピラゾリジニル基、イミダゾリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、及びモルホリニル基からなる群から選択されうるが、これに限定されるものではない。好ましくは、テトラセニル基、ナフチル基またはアントラセニル基である。
【００２７】
前記ＳＡＭ１６を形成する化合物の末端基である前記Ｃ６−Ｃ３０のアリール基、Ｃ２−Ｃ３０のヘテロアリール基またはＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基の置換基は、ハロゲン原子と；シアノ基と；ヒドロキシル基と；アミノ基と；スルホニル基と；ハロゲン化スルホニル基と；非置換、またはハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホニル基、若しくはハロゲン化スルホニル基により置換されたＣ１−Ｃ２０のアルキル基と；非置換、またはハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホニル基、若しくはハロゲン化スルホニル基により置換されたＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基からなる群から選択される一種以上でありうるが、これに限定されるものではない。好ましくは、ハロゲン原子、シアノ基、あるいは非置換、またはハロゲン原子若しくはシアノ基により置換されたＣ１−Ｃ２０のアルキル基である。
【００２８】
本発明によるＳＡＭを形成する化合物の一実施形態は、以下の化学式１により示すことができる：
【００２９】
【化１】
2007116170.tif 000002
【００３０】
前記化学式１中、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、互いに独立して、水素；ハロゲン原子；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基；非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基；または、非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基であり、好ましくは、ハロゲン原子、または非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基である。また、前記Ｑ１、Ｑ２及びＱ３のうち一以上は、非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；または非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基である。
【００３１】
一方、Ｚは、単結合またはＣ１−Ｃ２０のアルキレン基である。好ましくは、Ｃ１−Ｃ１０のアルキレン基である。
【００３２】
前記化学式１のうち、＊は、前記絶縁層との結合を表す。このように、前記化学式１を有する化合物は、前記絶縁層の上部と結合して、ＳＡＭを形成する。
【００３３】
前記ＳＡＭ１６は、絶縁層１３の表面全体に形成されることができ、絶縁層１３と有機半導体層１５とが互いに接触する領域にのみ形成されることもできるなど、多様な変形例が可能である。
【００３４】
前記ＳＡＭ１６の上部（図３には示していないが、選択的には、前記絶縁層１３の上部もありうる）には、ソース及びドレイン電極１４ａ、１４ｂがそれぞれ形成される。前記ソース及びドレイン電極は、前記ゲート電極から離隔される。前記ソース及びドレイン電極１４ａ、１４ｂは、通常、有機半導体層１５を形成する物質の仕事関数を考慮して、５．０ｅＶ以上の仕事関数を有する貴金属などから形成することができる。これを考慮して、前記ソース及びドレイン電極に含まれる物質は特に制限されず、例として、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓの以外にも、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｌ：Ｎｄ合金、Ｍｏ：Ｗ合金などの２種以上の金属からなる合金を使用でき、金属の酸化物としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＮｉＯ、Ａｇ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３−Ａｇ２Ｏ、ＣｕＡｌＯ２、ＳｒＣｕ２Ｏ２、及びＺｒによりドーピングされたＺｎＯなどを使用できるが、これに限定されるものではない。前記のような金属または金属酸化物のうち２種以上を組み合わせて使用できるということは言うまでもない。前記ソース及びドレイン電極１４ａ、１４ｂは、図１に示すように、一定部分ゲート電極１２と重畳させうるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３５】
一方、前記ソース及びドレイン電極１４ａ、１４ｂの上部には、有機半導体層１５が形成される。前記有機半導体層１５は、前記ゲート電極から離隔され、前記ソース及びドレイン電極と電気的に連結される。前記有機半導体層１５を形成する有機半導体物質としては、ペンタセン、チオフェン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン−複素環芳香族共重合体及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びその誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びその誘導体、金属を含有または非含有のフタロシアニン及びその誘導体、ピロメリット酸二無水物及びその誘導体、ピロメリット酸ジイミド及びその誘導体からなる群から選択される一種以上が使われうるが、これに限定されることはない。好ましくは、ペンタセンまたはルブレンである。
【００３６】
本発明による有機ＴＦＴは、以上説明したような積層構造を有する形態のみならず、多様な積層構造を有するように形成されうる。以下に限定されることはないが、例えば、本発明のＴＦＴは、図２に示すように、基板１１、ゲート電極１２、絶縁層１３、ＳＡＭ１６、有機半導体層１５、及びソース及びドレイン電極１４ａ、１４ｂが順次に積層された構造を有しうる。または、本発明のＴＦＴは、図３に示すように、基板１１、ゲート電極１２、絶縁層１３、ソース及びドレイン電極１４ａ、１４ｂ、ＳＡＭ１６、及び有機半導体層１５が順次に積層された構造を有しうる。図２及び図３のうち、各層についての詳細な説明は、図１についての説明と重複するため省略する。
【００３７】
本発明のＴＦＴは、多様な方法で形成されうる。本発明によるＴＦＴ製造方法の一実施形態によれば、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絶縁層を形成する段階と；前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階と；前記酸素含有基が形成された前記絶縁層の表面を、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有するＳＡＭ形成用の化合物を含むＳＡＭ形成用の溶液と接触させて、前記絶縁層の表面に非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物を含むＳＡＭを形成する段階と；前記ゲート電極に対応するソース及びドレイン電極を形成する段階と；前記ソース及びドレイン電極を覆う有機半導体層を形成する段階と、を含むことができる。なお、前記酸素含有基は、以下に限定されることはないが、例えば酸素基または水酸基などがありうる。また、前記ＳＡＭ形成用の溶液に使用する溶媒としては、以下に限定されることはないが、例えばトルエン、ヘキサン、ハロメタン（より具体的にはクロロホルム）、またはイソプロパノールなどがありうる。このような製造方法によれば、通常、図１に示すように、基板、ゲート電極、絶縁層、ＳＡＭ、ソース及びドレイン電極、並びに有機半導体層が順次に備えられた有機ＴＦＴを得ることができる。
【００３８】
一方、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絶縁層を形成する段階と；前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階と；前記酸素含有基が形成された絶縁層の表面を、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有するＳＡＭ形成用の化合物を含むＳＡＭ形成用の溶液と接触させて、前記絶縁層の表面に非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物を含むＳＡＭを形成する段階と；前記ＳＡＭ上に有機半導体層を形成する段階と；前記ゲート電極に対応するソース及びドレイン電極を形成する段階と、を含むことができる。なお、前記酸素含有基は、以下に限定されることはないが、例えば酸素基または水酸基などがありうる。また、前記ＳＡＭ形成用の溶液に使用する溶媒としては、以下に限定されることはないが、例えばトルエン、ヘキサン、ハロメタン（より具体的にはクロロホルム）、またはイソプロパノールなどがありうる。このような製造方法によれば、通常、図２に示すように、基板、ゲート電極、絶縁層、ＳＡＭ、有機半導体層、及びソース及びドレイン電極が順次に備えられた有機ＴＦＴを得ることができる。
【００３９】
その他にも、形成しようとする有機ＴＦＴの構造によって、前記製造方法を多様に変形させることができる。
【００４０】
前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する段階は、絶縁層の表面にＳＡＭを形成するために必要な段階の一つである。前記酸素含有基は、例えば−Ｏ基（酸素基）または−ＯＨ基（水酸基）であって、後述するＳＡＭ形成用の化合物を含む混合物と接触して、脱水反応などの化学反応を通じて、ＳＡＭを絶縁層の表面に形成させる。
【００４１】
まず、前述したような基板を準備して、ゲート電極及び絶縁層を形成する、前記ゲート電極及び絶縁層をなす物質は、前述したため省略する。
【００４２】
次に、前記絶縁層の表面に酸素含有基を形成する。これは、公知の多様な方法が利用されうる。例えば、絶縁層の表面はＯ２プラズマで処理されうる。または、前記絶縁層が無機物からなる場合、過酸化水素水などの酸化剤で化学的に処理する方法が利用されうる。一方、前記絶縁層をガス、好ましくは、酸素雰囲気下でアニールする方法を利用することもできるなど、公知の多様な方法が利用されうる。
【００４３】
その後、このような酸素含有基が形成された絶縁層の表面を、非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有するＳＡＭ形成用の化合物を含むＳＡＭ形成用の溶液と接触させて、前記絶縁層上に非置換または置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基と、非置換または置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基とからなる群から選択される一種以上の末端基を有する化合物からなるＳＡＭを形成する。
【００４４】
本発明による有機ＴＦＴ製造方法の一実施形態によれば、前記ＳＡＭ形成用の化合物は、下記化学式２を有することができる：
【００４５】
【化２】
2007116170.tif 000003
【００４６】
前記化学式２中、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３は、互いに独立して、水素；ハロゲン原子；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基；非置換若しくは置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基；非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基；または、非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基であり、好ましくは、ハロゲン原子、または非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基である。また、前記Ｑ１、Ｑ２及びＱ３のうち一以上は、非置換若しくは置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基；非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基；または、非置換若しくは置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基である。
【００４７】
前記化学式２のうち、Ｑ４は、ハロゲン原子でありうる。前記Ｑ４は、前記絶縁層の表面に形成された酸素含有基と脱水縮合反応などを通じて結合されて、ＳＡＭをなす化合物が絶縁層の表面に固定されてＳＡＭを形成できるようにする。
【００４８】
前記化学式２のうち、Ｚは、単結合またはＣ１−Ｃ２０のアルキレン基である。
【００４９】
前記ＳＡＭを形成する段階は、前記ＳＡＭ形成用の溶液またはこの蒸気を前記酸素含有基が形成された絶縁層の表面にコーティングし、縮合反応触媒を前記絶縁層の表面にコーティングし、得られた構造体を加熱することを含みうるが、これに限定されるものではない。前記縮合反応触媒は、公知の縮合反応触媒のうち本発明によって選択されたＳＡＭ形成用の化合物と酸素含有基とを結合させるに適した縮合反応触媒を利用でき、前記縮合反応触媒は、当業者に容易に選択されうる。この後、ソース及びドレイン電極、並びに有機半導体層を前記ＳＡＭ上に形成する。
【００５０】
前記のような構造の有機ＴＦＴ、及び表示素子は、液晶表示素子または有機発光表示素子などの平板表示素子に備えられうる。
【００５１】
図４は、平板表示素子の一実施形態である有機発光表示素子に前記ＴＦＴを適用したところを示す断面図である。なお、前記有機発光表示素子に前記ＴＦＴを適用する方法としては、従来公知の方法が使用可能であり、当業者により適宜、改良及び変更されうる。
【００５２】
図４は、有機電界発光表示素子の一つの副画素を示す図面であって、このような各副画素は、自発光素子としての有機発光素子(ＯＬＥＤ)、及び一以上のＴＦＴを含む。
【００５３】
このような有機発光表示素子は、有機発光素子の発光色によって多様な画素パターンを有するが、好ましくは、赤色、緑色、青色の画素を有する。
【００５４】
図４に示すように、基板２１上には、所定パターンのゲート電極２２が形成され、前記ゲート電極２２を覆うように絶縁層２３が形成される。前記絶縁層２３の上部には、ＳＡＭ２６が備えられ、前記ＳＡＭ２６の上部には、ソース及びドレイン電極２４ａ、２４ｂ、並びに有機半導体層２５がそれぞれ形成される。前記基板２１、ゲート電極２２、絶縁層２３、ＳＡＭ２６、ソース及びドレイン電極２４ａ、２４ｂ、並びに有機半導体層２５を形成する物質は、前述したため省略する。
【００５５】
有機半導体層２５が形成された後には、前記ＴＦＴ２０を覆うようにパッシベーション層２７を形成する。前記パッシベーション層２７は、単層または多層として形成され、有機物、無機物、または有機物と無機物の混合物から形成されうる。
【００５６】
前記パッシベーション層２７の上部には、画素定義膜２８に沿って、有機発光素子３０の有機発光膜３２を形成する。
【００５７】
前記有機発光素子３０は、電流のフローによって赤色、緑色、青色の光を発光して所定の画像情報を表示するものであって、ＴＦＴ２０のソース及びドレイン電極２４ａ、２４ｂのうち、いずれか一つの電極に連結された画素電極３１と、全体画素を覆うように備えられた対向電極３３と、画素電極３１と対向電極３３との間に配置されて発光する有機発光膜３２とから構成される。本発明は、必ずしも前記のような構造に限定されるものではなく、多様な有機発光表示素子の構造がそのまま適用されうるということは言うまでもない。
【００５８】
前記有機発光膜３２の構成材料としては、低分子または高分子有機膜が使われうるが、低分子有機膜を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ）、発光層（ＥＭＬ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）などが単層または多層として形成され、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などをはじめとして多様に適用可能である。これらの低分子有機膜は、真空蒸着により形成される。
【００５９】
前記有機発光膜３２が高分子有機膜の場合には、ＨＴＬまたはＥＭＬが可能である。この際、前記ＨＴＬとしてＰＥＤＯＴを使用し、ＥＭＬとしてポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系及びポリフルオレン系などの高分子有機物質を使用し、これらをスクリーン印刷やインクジェット印刷などの方法で形成できる。
【００６０】
前記のような有機膜は、必ずしもそれらに限定されるものではなく、多様な実施例が適用されうるということは言うまでもない。
【００６１】
前記画素電極３１は、アノード電極の機能を行い、前記対向電極３３は、カソード電極の機能を行うが、もちろん、それらの画素電極３１と対向電極３３の極性は、反対になっても良い。
【００６２】
液晶表示素子の場合、これとは違って、前記画素電極３１を覆う下部配向膜（図示せず）を形成することによって、液晶表示素子の下部基板の製造を完成する。
【００６３】
このように本発明によるＴＦＴは、図４のように、各副画素に搭載されてもよく、画像が具現されないドライバ回路（図示せず）にも搭載可能である。
【００６４】
そして、有機発光表示素子は、基板２１として軟質のプラスチック基板を使用するのに適している。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例を利用して本発明をさらに詳細に説明する。
【００６６】
Ｍｏ：Ｗからなるゲート電極（１００ｎｍの厚さ）及びポリビニルアルコールからなる絶縁層（２００ｎｍの厚さ）が形成された基板を準備した。前記絶縁層の表面に対して０．１ｔｏｒｒの圧力下でＯ２プラズマ処理を１０秒間行った。前記Ｏ２プラズマ処理された絶縁層の表面をＳＡＭ形成用の溶液である４−（クロロメチル）ナフチルトリクロロシラン溶液（５０ｍＭ無水トルエン溶液）に浸漬させた後、トルエン、アセトン及イソプロパノールで順次に洗浄し、１２０℃で１時間乾燥及び硬化させて、前記絶縁層の表面に４−（クロロメチル）ナフチルトリクロロシランをコーティングした。この後、脱水縮合触媒として酢酸を、そして脱水剤としてモレキュラーシーブ（０．４ｎｍ）を加えて５０℃で３時間攪拌した後、トルエン及びメタノールで順次に洗浄し、１２０℃で１時間乾燥させて、末端基として４−（クロロメチル）ナフチル基を有するＳＡＭを前記絶縁層の表面に形成した。この後、Ｍｏ：Ｗ（１００ｎｍの厚さ）からなるソース及びドレイン電極を形成した後、ペンタセン（７０ｎｍ）を蒸着して有機半導体層を形成することによって、本発明による有機ＴＦＴを製造した。前記有機ＴＦＴでは、絶縁層と有機半導体層との間の接着力が向上し、電気的特性も向上したことが確認できる。
【００６７】
前記では、本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させうるということを理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、平板発光関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態による有機ＴＦＴの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による有機ＴＦＴの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による有機ＴＦＴの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による有機ＴＦＴを備えた平板表示素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０    有機ＴＦＴ、
１１、２１    基板、
１２、２２    ゲート電極、
１３、２３    絶縁層、
１４ａ、１４ｂ；２４ａ、２４ｂ    ソース及びドレイン電極、
１５、２５    有機半導体層、
１６、２６    ＳＡＭ、
２０    ＴＦＴ、
２７    パッシベーション層、
２８    画素定義膜、
２８ａ    開口部、
３０    有機発光素子、
３１    画素電極、
３２    有機発光膜、
３３    対向電極。
【図１】
2007116170.tif 000006
【図２】
2007116170.tif 000007
【図３】
2007116170.tif 000008
【図４】
2007116170.tif 000009