(57)【要約】【課題】上部画素電極が短絡しにくく安定した性能の薄膜トランジスタ、表示装置及び薄膜トランジスタの製造方法を提供とすることを目的とする。【解決手段】薄膜トランジスタアレイは、ゲート電極の層と、ソース電極およびドレイン電極の層と、それら２層の間に設けられたゲート絶縁膜と、ソース電極とドレイン電極とをつなぐように形成された半導体層と、それらの上に形成されドレイン電極上に開口を有する層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成され開口を介してドレイン電極に接続された上部画素電極とを有する薄膜トランジスタをマトリクス状に複数配列した薄膜トランジスタアレイであって、平面視おいて、上部画素電極の輪郭線が、正方形及び長方形を除く多角形、または少なくとも一部に曲線を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極の層と、ソース電極およびドレイン電極の層と、それら２層の間に設けられたゲート絶縁膜と、ソース電極とドレイン電極とをつなぐように形成された半導体層と、それらの上に形成されドレイン電極上に開口を有する層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成され前記開口を介してドレイン電極に接続された上部画素電極とを有する薄膜トランジスタをマトリクス状に複数配列した薄膜トランジスタアレイであって、
平面視において、前記上部画素電極の輪郭線が、正方形及び長方形を除く多角形、または少なくとも一部に曲線を含む、薄膜トランジスタアレイ。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜トランジスタアレイと、別基板上の対向電極との間に電気泳動体を挟んだ、表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜トランジスタアレイの上部画素電極をスクリーン印刷で形成する工程を含む、薄膜トランジスタアレイの製造方法。
【請求項４】
スクリーンの開口幅をＤ、線径をｄとした時、乳剤の開口の平面視における形状が円であり、前記開口の直径が（Ｄ＋ｄ）の１．１倍以上１．３５倍以下、または１．９倍以上である、請求項３記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
【請求項５】
スクリーンの開口幅をＤ、線径をｄとした時、乳剤の開口の平面視における形状が円であり、前記開口の直径が（Ｄ＋ｄ）の２．１２５倍以上２．４倍以下、または２．９倍以上である、請求項４記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
【請求項６】
スクリーンの開口幅をＤ、線径をｄとした時、乳剤の開口の平面視における形状が円であり、前記開口の直径が（Ｄ＋ｄ）の２．１７５倍以上２．３７５倍以下、３．０５倍以上３．５倍以下、または４倍以上である、請求項５記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
【請求項７】
前記上部画素電極間のピッチをＰ、平面視において薄膜トランジスタの配列された方向とメッシュとのなす角をθ（≦４５°）、スクリーンの開口幅をＤとした時、乳剤の開口が円であり、前記開口の直径がＰｃｏｓθ−Ｄ以下である、請求項３〜６のいずれか１項記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
【請求項８】
スクリーンの線径をｄとした時、前記開口の直径がＰｃｏｓθ−（Ｄ＋ｄ）以下である、請求項７記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ、表示装置及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フレキシブル化、軽量化、低コスト化等の観点から、印刷法による薄膜トランジスタの研究が盛んであり、有機ＥＬや電子ペーパー等の駆動回路や電子タグ等への応用が期待されている。しかしながら、一般に印刷法はフォトリソ法よりパターン解像度が劣る。従って、印刷法で種々ディスプレイを作製した場合、上部画素電極の微細形成が重要な技術課題の一つである。
【０００３】
上部画素電極の印刷法として、これまで、スクリーン印刷やインクジェット印刷を用いた例が数多く報告されているが、従来は四角形（正方形か長方形）である。その場合、各画素領域を密に表示できるが、上部画素電極間の短絡が起こりやすいという欠点がある。この欠点は、フォトリソを用いた場合にも起こるが、特に印刷を用いた場合に顕著である。
【０００４】
一方、インクジェットは、インクの着弾精度は微細パターン形成には十分とは言えず、さらにインクジェット用のインクは低粘度で流動性が大きいため、パターン解像度はスクリーン印刷より悪い。この問題に対し、予め基材表面にインクの流動を制限するための各種パターニング処理を施すことで、微細パターンを形成した例もある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５１６７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法において印刷法で上部画素電極を形成する場合、工程が複雑となるため低コスト化や大面積化に対する有効性は限られたものとなる。なおかつ、表示品質を向上させる為には高精細で大面積であっても上部画素電極間で短絡のないパターン形成が求められる。
【０００７】
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、上部画素電極が短絡しにくく安定した性能の薄膜トランジスタ、表示装置及び薄膜トランジスタの製造方法を提供とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一局面は、ゲート電極の層と、ソース電極およびドレイン電極の層と、それら２層の間に設けられたゲート絶縁膜と、ソース電極とドレイン電極とをつなぐように形成された半導体層と、それらの上に形成されドレイン電極上に開口を有する層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成され開口を介してドレイン電極に接続された上部画素電極とを有する薄膜トランジスタをマトリクス状に複数配列した薄膜トランジスタアレイであって、平面視において、上部画素電極の輪郭線が、正方形及び長方形を除く多角形、または少なくとも一部に曲線を含む、薄膜トランジスタアレイである。
【０００９】
また、本発明の他の局面は、上記薄膜トランジスタアレイと、別基板上の対向電極との間に電気泳動体を挟んだ、表示装置である。
【００１０】
また、本発明の他の局面は、薄膜トランジスタアレイの上部画素電極をスクリーン印刷で形成する工程を含む、薄膜トランジスタアレイの製造方法である。
【００１１】
また、スクリーンの開口幅をＤ、線径をｄとした時、乳剤の開口の平面視における形状が円であり、開口の直径が（Ｄ＋ｄ）の１．１倍以上１．３５倍以下、または１．９倍以上であってもよい。
【００１２】
また、スクリーンの開口幅をＤ、線径をｄとした時、乳剤の開口の平面視における形状が円であり、開口の直径が（Ｄ＋ｄ）の２．１２５倍以上２．４倍以下、または２．９倍以上であってもよい。
【００１３】
また、スクリーンの開口幅をＤ、線径をｄとした時、乳剤の開口の平面視における形状が円であり、開口の直径が（Ｄ＋ｄ）の２．１７５倍以上２．３７５倍以下、３．０５倍以上３．５倍以下、または４倍以上であってもよい。
【００１４】
また、上部画素電極間のピッチをＰ、平面視において薄膜トランジスタの配列された方向とメッシュとのなす角をθ（≦４５°）、スクリーンの開口幅をＤとした時、乳剤の開口が円であり、開口の直径がＰｃｏｓθ−Ｄ以下であってもよい。
【００１５】
また、スクリーンの線径をｄとした時、開口の直径がＰｃｏｓθ−（Ｄ＋ｄ）以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上部画素電極が短絡しにくく安定した性能の薄膜トランジスタ、これを用いた表示装置及び薄膜トランジスタの製造方法を提供とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタアレイの平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタアレイを用いた表示装置の断面図。
【図４】本発明一実施形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造に用いるスクリーン版の乳剤開口部とメッシュの開口部の位置関係を示す平面図。
【図５】円形パターン部に占めるメッシュ開口部の割合を示すグラフ。
【図６】円形パターン部に占めるメッシュ開口部の割合を示すグラフ。
【図７】円形パターン部に占めるメッシュ開口部の割合を示すグラフ。
【図８】円形パターン部に占めるメッシュ開口部の割合を示すグラフ。
【図９】乳剤開口の配置とメッシュの位置関係を示す平面図。
【図１０】乳剤開口の配置とメッシュの位置関係を示す平面図。
【図１１】変形例に係る平面図。
【図１２】変形例に係る平面図。
【図１３】変形例に係る平面図。
【図１４】従来技術に係る薄膜トランジスタアレイの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態において、同一または対応する構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。
【００１９】
なお、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイ１１０の構成は、下層のドレイン電極に電気的に接続された上部画素電極を有する以外は特に限定されない。ゲート電極がソース・ドレイン電極より下層にあるボトムゲート構造でもよいし、ゲート電極がソース・ドレイン電極より上層にあるトップゲート構造でもよい。また、ソース・ドレイン電極が半導体層の下にあるボトムコンタクト構造でもよいし、ソース・ドレイン電極が半導体の上にあるトップコンタクト構造でもよい。
【００２０】
図１に、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタアレイ１１０を構成する薄膜トランジスタ１００の断面図を示し、図２に、複数の薄膜トランジスタ１００をマトリクス状に配列した薄膜トランジスタアレイ１１０の一部を表した平面図を示す。薄膜トランジスタアレイ１１０は、図１、２のように基板１上に形成されたゲート電極２の層と、ソース電極５およびドレイン電極６の層と、それら２層の間に設けられたゲート絶縁体層４と、ソース電極５とドレイン電極６をつなぐように形成された半導体層７と、それらの上に形成されドレイン電極６上に開口を有する層間絶縁膜９と、層間絶縁膜９上に形成された開口を介してドレイン電極６に接続された上部画素電極１０を含む薄膜トランジスタ１００をマトリクス状に複数配列して構成され、上部画素電極１０の平面視における輪郭線が円形であることを特徴とする。平面視における、上部画素電極１０の輪郭線は、円形に限定されず、正方形及び長方形を除く多角形、または少なくとも一部に曲線を含めばよい。
【００２１】
ここでゲート電極２と同層に、キャパシタ電極３を有してもよい。キャパシタ電極３は、ゲート絶縁体層４を挟んでドレイン電極６と重なり、ドレイン電極６の電位を保つ蓄積容量の働きをする。しかし後述する表示媒体１１の静電容量を利用できる場合には、キャパシタ電極３は不要である。また、ゲート電極２、キャパシタ電極３、ソース電極５は、各画素相当部（薄膜トランジスタ１００）内で各々の役割を果たす主要部分と、各画素相当部の複数の主要部分を接続する配線部分からなる。
【００２２】
円を等ピッチで並べた形状は、空間周波数が低い為、原理的にパターン形成しやすい。これは印刷に限ったことではなく、フォトリソについても適用される。具体的には、印刷インクが表面張力の効果によって円形になり易いことや、露光像がピントのずれにより円形になり易いこと等により、一般的にパターンは円形になり易い。
【００２３】
基板１は可撓性を有することが望ましい。基板１の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネートなどのプラスチック材料が挙げられる。石英などのガラス基板も絶縁性の基板として用いることができるが、薄型化、軽量化、フレキシブル化を考慮するとプラスチック基板が好ましい。また、各製造プロセスに用いられる温度などを考慮すると、基板１としては、特にＰＥＮやポリイミドなどを用いることが望ましい。
【００２４】
基板１が可撓性を有することで、フレキシブル、軽量、薄型な薄膜トランジスタを形成することができ、ひいては薄膜トランジスタを用いたデバイスにおいてもこれらの利点を生かすことができる。
【００２５】
ゲート電極２、キャパシタ電極３の材料としては特に限定されるものではないが、例えば金、白金、銀、銅、アニミニウム、ニッケル、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの金属あるいは酸化物の薄膜若しくはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリアニリンなどの導電性高分子が挙げられる。
【００２６】
更には、ゲート電極２、キャパシタ電極３は印刷法で形成されることが望ましい。薄膜トランジスタアレイ１１０を低コストで形成するためには、印刷法が有用であるからである。例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、フォトリソグラフィ、エッチングを用いて形成する場合に比べ、工程数を削減することができ、且つ真空プロセスを用いないことでコストを下げることができる。印刷法は特に限定されるものではないが、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、インクジェット法などがある。インクには、金や銀、銅、ニッケルなどの金属コロイド粒子を分散させた溶液あるいは金属化合物を含有する液体、若しくは銀などの金属粒子を導電材料として用いた厚膜ペーストなどを用いることができる。
【００２７】
ゲート絶縁体層４の材料は、例えばポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチルなどの有機材料、アルミナやシリカゲルなどの無機材料などを用いることができる。ゲート絶縁体層４の形成方法はスピンコート法やダイコート法などの方法を用いることができる。また、ＰＥＴやＰＥＮ、ＰＥＳなどの薄膜フィルムをゲート絶縁体層４として用いてもよい。また、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３等の各種絶縁材料を用い、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、真空蒸着法等で形成することもできる。
【００２８】
ソース電極５、ドレイン電極６の材料としては特に限定されるものではないが、例えば金、白金、アニミニウム、ニッケル、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの金属あるいは酸化物の薄膜若しくはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリアニリンなどの導電性高分子が挙げられる。
【００２９】
更には、ソース電極５、ドレイン電極６は印刷法で形成されることが望ましい。印刷法は特に限定されるものではないが、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、インクジェット法などがある。インクには、金や銀、銅、ニッケルなどの金属コロイド粒子を分散させた溶液あるいは金属化合物を含有する液体、若しくは銀などの金属粒子を導電材料として用いた厚膜ペーストなどを用いることができる。
【００３０】
半導体層７は有機半導体材料や酸化物半導体材料を用いることが望ましい。有機半導体や酸化物半導体の前駆体は一部の有機溶媒に可溶であるため、半導体層７を印刷法により形成することができる。但し、半導体材料を溶媒に溶解させず粒子の状態で分散し、分散液を印刷した後、乾燥や焼成することにより半導体層７を形成してもよい。有機半導体材料にはポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、およびそれらの誘導体のような高分子系有機半導体材料、およびペンタセン、テトラセン、銅フタロシアニン、ペリレン、およびそれらの誘導体のような低分子系有機半導体材料を用いてもよい。しかしながら、低コスト化、フレキシブル化、大面積化を考慮すると印刷法が適用できる有機半導体材料を用いることが望ましい。また、カーボンナノチューブあるいはフラーレンなどの炭素化合物や半導体ナノ粒子分散液なども半導体材料として用いてもよい。また、酸化物半導体前駆体として亜鉛やインジウム、ガリウムなどの金属塩化物、金属アセテート、金属硝酸塩などを用いることも出来る。上述のように、半導体層７は印刷法で行われることが望ましい。印刷法は特に限定されるものではないが、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、インクジェット法などがある。
【００３１】
半導体層７を封止するために保護層８を形成してもよく、材料は特に限定されるものではないが、一般的に用いられる材料としてはフッ素系樹脂やポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００３２】
更には、保護層８の形成は印刷法で行われることが望ましい。印刷法は特に限定されるものではないが、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、インクジェット法などがある。
【００３３】
層間絶縁膜９の材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア及び酸化チタン等の無機材料、または、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリアクリレート、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ樹脂及びポリビニルフェノールなどの有機材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるものではない。層間絶縁膜９はゲート絶縁体層４と同じ材料であっても構わないし、異なる材料であっても構わない。層間絶縁膜９は単層で構成しても構わないし、複数の層を積層して構成しても構わない。
【００３４】
層間絶縁膜９は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法などの方法を用いて形成することができるが本発明ではこれらに限定されるものではない。
【００３５】
上部画素電極１０の材料としては特に限定されるものではないが、例えば金、白金、銀、銅、アニミニウム、ニッケル、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの金属あるいは酸化物の薄膜若しくはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリアニリンなどの導電性高分子が挙げられる。上部画素電極１０はソース電極５、ドレイン電極６と同じ材料であっても構わないし、異なる材料であっても構わない。
【００３６】
上部画素電極１０は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法で形成後にフォトリソ法で加工する方法や、スクリーン印刷法などの方法を用いて直接パターン形成することができるが、特にスクリーン印刷法が好適である。スクリーン印刷法は、厚膜形成が容易であり、層間絶縁膜９の開口を介しての接続がしやすい。インクには、金や銀、銅、ニッケルなどの金属コロイド粒子を分散させた溶液あるいは金属化合物を含有する液体、若しくは銀などの金属粒子を導電材料として用いた厚膜ペーストなどを用いることができる。
【００３７】
上部画素電極１０は薄膜トランジスタ１００のドレイン電極６と電気的に接続していなければならない。具体的には、層間絶縁膜９をスクリーン印刷法などの方法でパターン印刷する際にドレイン電極６に対応する部分に層間絶縁膜９を設けない方法や、層間絶縁膜９を全面に塗布し、そのあとフォトリソグラフィ法等を用いて層間絶縁膜９に穴を空ける方法などが挙げられるが本発明ではこれらに限定されるものではない。
【００３８】
図３に、薄膜トランジスタアレイ１１０を用いた画像表示装置の例を示す。薄膜トランジスタアレイ１１０と、別基板１３上に形成した対向電極１２との間に表示媒体１１を挟みこんだ構造にすることで、図３のような画像表示装置１２０とすることができる。表示媒体１１としては、例えば液晶、特にポリマー分散液晶や、電気泳動体などが好適である。
【００３９】
薄膜トランジスタアレイ１１０を、従来の薄膜トランジスタアレイ１６０と比較する。図１４に、従来技術に係る薄膜トランジスタアレイ１６０の平面図を示す。図２と図１４を比較すると、図１４の場合、全ての隣接する上部画素電極１４間領域で短絡が起き易いのに対し、図２で短絡が起き易い箇所はパターン間距離が最小である領域Ａに限定される。これによって、隣接パターン間で短絡する可能性を低減できる。
【００４０】
図３のような表示装置１２０に薄膜トランジスタアレイ１６０を用いた場合、上部画素電極１４が各画素領域の大部分を覆っているため画素間の色変化が明確になる。薄膜トランジスタアレイ１１０の場合、上部画素電極１０が各画素領域を覆っていない部分が薄膜トランジスタアレイ１６０と比較して増加するが、上部画素電極１０と対向電極１２との距離が上部画素パターン間距離に比べて同等以上に大きい場合、上部画素電極１０の電位の影響が外側に広がり、上部画素電極１０の間の領域についても表示媒体の色変化を起こすことができる。
【００４１】
また、特に高精細な表示装置の場合、上部画素電極パターン間に色変化が少ない場所があっても、人間の目では認識できず良好な表示として認識される。
【００４２】
なお、本明細書では「薄膜トランジスタ１００をマトリクス状に複数配列した薄膜トランジスタアレイ１１０」と記載しているが、これらは実質的に画素、すなわち、薄膜トランジスタ１００及び上部画素電極１０の配列ピッチが等しく、実質的に直交方向に並ぶ場合や、行方向と列方向のピッチがわずかに異なる場合や、行と列の並びがわずかに９０°から外れている場合も本発明に含まれる。  
【００４３】
薄膜トランジスタアレイ１１０の上部画素電極１０は、スクリーン印刷で形成することができる。スクリーン印刷で薄膜トランジスタアレイ１６０の上部画素電極１４のような四角形形状を形成する場合、粘度が高く流動性の低い印刷ペーストを用いる必要がある。しかしこのようなペーストを用いた場合、かすれ（部分的にインクが少ない箇所ができる）、凹凸（膜厚ムラ）が残り易い、ヒゲのように細かい突起がパターン間に出やすい、等の問題が発生する。しかし、薄膜トランジスタアレイ１１０の上部画素電極１０のような円形パターンにすることで、粘度がやや低く流動性の高い印刷ペーストを用いることができ、かすれが少なく、表面平坦性が良好で、ヒゲのない上部画素電極を形成できる。
【００４４】
図４は、薄膜トランジスタアレイ１１０の製造に用いるスクリーン版１３０の乳剤開口部２２Ｈとメッシュ２１の開口部２１Ｈの位置関係示す平面図である。スクリーン印刷法で円形パターンを形成した場合、乳剤２２の開口２２Ｈも円形になる。このとき、図４に示したとおり、スクリーン版１３０の面内で円形パターンとメッシュ開口２１Ｈの位置関係によってペースト量のばらつきが生じてしまう。可能な限りばらつきを抑制する為には、円形パターンの径の大きさをメッシュ２１の開口幅Ｄとメッシュの線径ｄで規定する必要がある。
【００４５】
スクリーン印刷では、パターン部とメッシュ開口部２１Ｈとの重なり面積と、（メッシュ厚＋乳剤厚）の積が、ペースト量を規定する。パターンが円形の場合の重なり面積を、パターンとメッシュとの位置関係を変えて計算した結果を図５〜図８に示す。図５〜図８は、円形パターン部に占めるメッシュ開口部の割合を示すグラフである。開口幅Ｄ、線径ｄとした時、図５はＤ＝２５μｍ、ｄ＝１５μｍの場合である。図６はＤ＝１９μｍ、ｄ＝２１μｍの場合である。図７はＤ＝３３μｍ、ｄ＝１８μｍの場合である。図８はＤ＝２７μｍ、ｄ＝２４μｍの場合である。
【００４６】
図５〜図８の横軸は円形パターンの直径である。左の縦軸は円形パターンに対してメッシュ開口部が占める面積の割合を示し、最大と最小とをそれぞれ点線および一点鎖線で示している。右の縦軸は当該割合の最小値を最大値で割った値であり、この値の変化を実線で示している。この値が１に近いほど最大と最小との差が小さくなる為、ペースト吐出量のばらつきも小さくなる。
【００４７】
図５〜図８を比較すると、図５と図６では、最小／最大の値は、円の直径がほぼ同じ値になる場合に極大または極小となる。また、図７と図８では、図５や図６をＸ軸方向に１．２７５倍に伸ばしたような形状になっている。即ち、最小／最大の値の、円形パターンの直径に対する依存性は、主にＤ＋ｄの値によって決まる。
【００４８】
そこで、図５に注目すると、可能な限りペースト量のばらつきを抑制する為には、乳剤パターンの径は（Ｄ＋ｄ）の１．１倍以上１．３５倍以下、または１．９倍以上であることが好ましい。例えば、Ｄ＝２５μｍ、ｄ＝１５μｍの場合、乳剤パターンの径が（２５μｍ＋１５μｍ）×１．１＝４４μｍと（２５μｍ＋１５μｍ）×１．３５＝５４μｍの間にあるか、もしくは（２５μｍ＋１５μｍ）×１．９＝７６μｍ以上であれば、最大と最小の差が小さくなりペースト量のばらつきを抑制することができる。
【００４９】
さらに望ましくは、乳剤開口パターンの径は（Ｄ＋ｄ）の２．１２５倍以上２．４倍以下、または２．９倍以上が望ましい。例えばＤ＝１９μｍ、ｄ＝２１μｍの場合、乳剤開口パターンの径が（１９μｍ＋２１μｍ）×２．１２５＝８５μｍと（１９μｍ＋２１μｍ）×２．４＝９６μｍの間にあるか、もしくは（１９μｍ＋２１μｍ）×２．９＝１１６μｍ以上であれば、最大と最小の差が小さくなりペースト量のばらつきを抑制することができる。
【００５０】
さらに望ましくは、乳剤開口パターンの径は（Ｄ＋ｄ）の２．１７５倍以上２．３７５倍以下、または３．０５倍以上３．５倍以下、または４倍以上が望ましい。例えばＤ＝３３μｍ、ｄ＝１８μｍの場合、乳剤開口パターンの径が（３３μｍ＋１８μｍ）×２．１７５＝１１１μｍと（３３μｍ＋１８μｍ）×２．３７５＝１２１μｍの間にあるか、もしくは（３３μｍ＋１８μｍ）×３．０５＝１５６μｍと（３３μｍ＋１８μｍ）×３．５＝１７９μｍの間にあるか、もしくは（３３μｍ＋１８μｍ）×４＝２０４μｍ以上であれば、最大と最小の差が小さくなりペースト量のばらつきを抑制することができる。
【００５１】
一般的に、スクリーン版を製版する場合、パターンに対してメッシュを傾けて紗張りする。しかし乳剤の機械強度、及び磨耗劣化を考えると、パターン間にはメッシュが存在した方が良い。
【００５２】
図９、１０に、乳剤開口の配置とメッシュの位置関係を表す平面図を示す。図９は、円形パターン間の乳剤２２にメッシュ２１の一部がかかる状態を示し、図１０は、乳剤２２のどこかにメッシュ２１がかからない部分が存在する状態を示す。図９に示すように、画素ピッチ（平面視における、上部画素電極１０間の間隔）をＰ、薄膜トランジスタ１００の配列された方向とメッシュのなす角をθ（≦４５°）とした時、乳剤の開口部２２Ｈの直径がＰｃｏｓθ−Ｄ以下ならば、パターン間の乳剤２２に必ずメッシュ２１の一部がかかることになる。この配列の場合、印刷を実施しても乳剤２２に負荷を与えない為、スクリーン版１４０の機械強度が保たれ、かつ磨耗劣化を抑制できる。
【００５３】
更に、乳剤の開口部２２Ｈの直径がＰｃｏｓθ−（Ｄ＋ｄ）以下を満たすとき、パターン間の乳剤２２に必ずメッシュ２１の線径の中心がかかることになる。この配列の場合も上述した条件以上に、印刷を実施しても乳剤２２に負荷を与えない為、スクリーン版１４０の機械強度が保たれ、かつ磨耗劣化を抑制できる。
【００５４】
逆に、乳剤の開口部２２Ｈの直径がＰｃｏｓθ−（Ｄ＋ｄ）を超えた場合や、さらにはＰｃｏｓθ−Ｄを越えた場合には、図１０に示すように、乳剤開口２２Ｈとメッシュ２１との位置関係により、乳剤２２のどこかに、メッシュ２１がかからない部分２２Ｘが存在することになる。乳剤２２のうちメッシュ２１がかからない部分２２Ｘは機械的に弱いため、印刷時や版洗浄時に損傷し易く、スクリーン版１５０の寿命が著しく短くなる。
【００５５】
尚、薄膜トランジスタアレイ１１０は、必要に応じてガスバリア層、平坦化膜、遮光膜などを有してもよい。
【００５６】
また、平面視における、上部画素電極１０の輪郭線は、円形に限定されず、正方形及び長方形を除く多角形、または少なくとも一部に曲線を含めばよい。図１１〜図１３に、上部画素電極１０の変形例に係るスクリーン版の平面図を示す。図１１は、楕円形状の上部画素電極１０Ａを形成するためのスクリーン版１６０である。図１２は、八画形状の上部画素電極１０Ａを形成するためのスクリーン版１７０である。図１３は、六画形状の上部画素電極１０Ａを形成するためのスクリーン版１８０である。
【実施例１】
【００５７】
本発明者は、薄膜トランジスタアレイ１１０において、図２に示した半径ｒの円形の上部画素電極１０をスクリーン印刷法で形成した。画素ピッチＰ＝２１２μｍ、パターン直径２ｒ＝１８０μｍ、メッシュ開口幅Ｄ＝３３μｍ、メッシュ線径ｄ＝１８μｍにした。その後、画像表示装置として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【００５８】
まず、基板１の材料として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、厚さ１２５μｍを用いた。
【００５９】
次に、ナノ銀とポリエチレングリコールとの重量比が８：１であるナノ銀インキを転写印刷法によりＰＥＮ基板１上に印刷し、１８０℃で１時間ベークしてゲート電極２、キャパシタ電極３を形成した。
【００６０】
次に、ポリビニルフェノールをシクロヘキサノンに１０重量％溶解させた溶液をダイコータ法により塗布し、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁体層４を形成した。
【００６１】
次に、モリブデンをスパッタ法で成膜し、レジストとしてＯＦＰＲをスピンコート法により塗布し、所望のパターンのついたフォトマスクで露光後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）で現像後、モリブデンエッチング液でエッチングを行った。その後、アセトンでＯＦＰＲを剥離してソース電極５及びドレイン電極６を形成した。
【００６２】
次に、フルオレン−ビチオフェンコポリマー（Ｆ８Ｔ２）をテトラリンで溶解した溶液を、感光性樹脂凸版を用いて印刷し、１００℃で６０分乾燥させて半導体層７を形成した。
【００６３】
次に、フッ素系樹脂をスクリーン印刷法により印刷し、１２０℃、３０分で乾燥して封止層８を形成した。
【００６４】
次に、ポリビニルフェノールをシクロヘキサノンに溶解させた溶液をダイコータ法により塗布し、１００℃１５分でベークした。その後、レジストとしてＯＦＰＲをスピンコート法により塗布し、所望のパターンの形成されたフォトマスクで露光後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）で現像し、ドライエッチング法によりエッチングして層間絶縁層９を形成した。その後、アセトンでＯＦＰＲを剥離し、ドレイン電極６と上部画素電極１０を導通する為の開口部を形成した。その後、１８０℃で１時間乾燥した。
【００６５】
次に、銀ペーストをスクリーン印刷法で印刷して上部画素電極１０を形成した。この際、ドレイン電極６と導通を取る為、層間絶縁膜９の開口部を埋めるようにパターン形成した。その後、１５０℃で１時間焼成した。
【００６６】
最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動した。その結果、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であり、良好な表示特性が得られた。
【実施例２】
【００６７】
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタアレイ１１０を作製した。メッシュの寸法はＤ＝２５μｍ、ｄ＝１５μｍとし、上部画素電極の寸法は表１の条件１から６として印刷した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【００６８】
【表１】
2017203880.tif 000003
【００６９】
条件１の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００７０】
条件２の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００７１】
条件３の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００７２】
条件４の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００７３】
条件５の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００７４】
条件６の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【実施例３】
【００７５】
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタアレイ１１０を作製した。メッシュの寸法はＤ＝１９μｍ、ｄ＝２１μｍとし、部画素電極の寸法は表１の条件１から６として印刷した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【００７６】
条件１の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００７７】
条件２の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００７８】
条件３の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００７９】
条件４の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００８０】
条件５の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００８１】
条件６の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【実施例４】
【００８２】
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタアレイ１１０を作製した。メッシュの寸法はＤ＝３３μｍ、ｄ＝１８μｍとし、上部画素電極の寸法は表１の条件１から６として印刷した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【００８３】
条件１の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００８４】
条件２の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００８５】
条件３の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００８６】
条件４の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００８７】
条件５の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００８８】
条件６の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【実施例５】
【００８９】
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタアレイ１１０を作製した。メッシュの寸法はＤ＝２７μｍ、ｄ＝２１μｍとし、上部画素電極の寸法は表１の条件１から６として印刷した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【００９０】
条件１の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００９１】
条件２の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００９２】
条件３の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００９３】
条件４の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００９４】
条件５の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡はなかったが、膜厚とパターン形状が不均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、膜厚とパターン形状の不均一性に起因する表示むらを確認した。
【００９５】
条件６の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【実施例６】
【００９６】
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタアレイ１１０を作製した。メッシュの寸法はＰ＝１２７μｍ、２ｒ＝９０μｍ、上部画素電極の寸法はＤ＝２５μｍ、ｄ＝１５μｍとして、薄膜トランジスタ１００の配列された方向とメッシュのなす角θをθ＝０°と４５°の２条件で印刷を実施した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【００９７】
θ＝０°の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【００９８】
θ＝４５°の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。しかし、乳剤開口間にメッシュ線が存在しない箇所で乳剤が欠けたり変形したりする版の破損を確認した。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、版の破損箇所の一部で表示むらと画素間の短絡が発生した。
【実施例７】
【００９９】
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタアレイ１１０を作製した。メッシュの寸法はＰ＝２１２μｍ、２ｒ＝１６５μｍ、上部画素電極の寸法はＤ＝２５μｍ、ｄ＝１５μｍとして、薄膜トランジスタ１００の配列された方向とメッシュのなす角θをθ＝０°と４５°の２条件で印刷を実施した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【０１００】
θ＝０°の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【０１０１】
θ＝４５°の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。しかし、乳剤開口間にメッシュ線が存在しない箇所で乳剤が欠けたり変形したりする版の破損を確認した。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、版の破損箇所の一部で表示むらと画素間の短絡が発生した。
【実施例８】
【０１０２】
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタを作製した。メッシュの寸法はＰ＝１２７μｍ、２ｒ＝６５μｍ、上部画素電極の寸法はＤ＝３３μｍ、ｄ＝１８μｍとして、薄膜トランジスタ１００の配列された方向とメッシュのなす角θをθ＝０°と４５°の２条件で印刷を実施した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【０１０３】
θ＝０°の場合（実施例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、良好な表示特性が得られた。
【０１０４】
θ＝４５°の場合（比較例）、上部画素電極１０間の短絡、膜厚の不均一性はなく、またパターン形状も均一であった。しかし、乳剤開口間にメッシュ線が存在しない箇所で乳剤が欠けたり変形しれたりする版の破損を確認した。最後に、薄膜トランジスタアレイ１１０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、版の破損箇所の一部で表示むらと画素間の短絡が発生した。
【０１０５】
（比較例）
層間絶縁膜９を形成する工程までは実施例１と全く同様な方法で薄膜トランジスタを作製した。上部画素電極１４の形状を１８０μｍ角の四角形とし、Ｐ＝２１２μｍ、Ｄ＝３３μｍ、ｄ＝１８μｍで印刷を実施した。その後、画像表示装置１２０として電子ペーパーを駆動し、表示特性について検討した。
【０１０６】
上部画素電極１４が四角形の場合、上部画素電極１４間の短絡が多発した。最後に、薄膜トランジスタアレイ１６０を使用した電子ペーパーを駆動した結果、短絡による表示不良が発生した。
【０１０７】
以上説明したように、本発明によれば、上部画素電極の形状を円形にすることで、上部画素電極が短絡しにくく安定した性能の薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供とすることができるとともに、この薄膜トランジスタを用いた画素駆動回路を有するアクティブマトリックス駆動の表示装置を提供することができる。
【０１０８】
更に、円形パターン形状とメッシュの関係を制御することで、ペースト吐出量が安定し、膜厚ばらつきの小さい平坦性の高いパターンを形成することができる。
【０１０９】
加えて、乳剤面の非パターン部、特に円形パターン間がメッシュ上に存在するように配置することで、乳剤損傷によるパターン不良を抑制することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、薄膜トランジスタアレイおよびそれを用いた画像表示装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１    基板
２    ゲート電極
３    キャパシタ電極
４    ゲート絶縁体層
５    ソース電極
６    ドレイン電極
７    半導体層
８    保護層
９    層間絶縁層
１０    上部画素電極
１１    表示媒体
１２    共通電極
１３    前面基板
１４    上部画素電極（従来技術）
２１    スクリーンメッシュ線
２１Ｈ    メッシュ開口
２２    乳剤
２２Ｈ    乳剤開口
２２Ｘ    乳剤の弱い部分
１００    薄膜トランジスタアレイ
１１０    薄膜トランジスタアレイ
１２０    画像表示装置
１３０〜１８０    スクリーン版
２００    従来の薄膜トランジスタアレイ
【図１】
2017203880.tif 000004
【図２】
2017203880.tif 000005
【図３】
2017203880.tif 000006
【図４】
2017203880.tif 000007
【図５】
2017203880.tif 000008
【図６】
2017203880.tif 000009
【図７】
2017203880.tif 000010
【図８】
2017203880.tif 000011
【図９】
2017203880.tif 000012
【図１０】
2017203880.tif 000013
【図１１】
2017203880.tif 000014
【図１２】
2017203880.tif 000015
【図１３】
2017203880.tif 000016
【図１４】
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