JP2008140786A - Methods of manufacturing gate insulating film, organic transistor, and organic electroluminescent display device, and display - Google Patents
Methods of manufacturing gate insulating film, organic transistor, and organic electroluminescent display device, and display Download PDFInfo
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- H10K59/125—Active-matrix OLED [AMOLED] displays including organic TFTs [OTFT]
Abstract
Description
本発明は、ゲート絶縁膜の製造方法、有機トランジスタの製造方法、有機EL表示装置の製造方法、ディスプレイに関する。 The present invention relates to a gate insulating film manufacturing method, an organic transistor manufacturing method, an organic EL display device manufacturing method, and a display.
有機トランジスタ(以下、有機TFT(Thin Film Transistors)ともいう)は様々な用途に用いられている。例えば、有機TFTは、有機EL表示装置における有機EL素子を駆動する手段として用いられている。 Organic transistors (hereinafter also referred to as organic TFTs) are used in various applications. For example, organic TFTs are used as means for driving organic EL elements in organic EL display devices.
有機EL素子は、基板上に、電極及び電極間に少なくとも発光層を備えた有機固体層を備え、両側の電極から有機固体層中の発光層に電子と正孔を注入し、有機発光層で発光を起こさせる素子であり、高輝度発光が可能である。また有機化合物の発光を利用しているため発光色の選択範囲が広いなどの特徴を有し、光源や有機EL表示装置などとして期待されている。特に有機EL表示装置は、一般に、広視野、高コントラスト、高速応答性および視認性に優れ、薄型・軽量で、低消費電力のフラットパネルディスプレイなどとして期待されている。 An organic EL device includes an electrode and an organic solid layer having at least a light emitting layer between the electrodes, and injects electrons and holes from the electrodes on both sides into the light emitting layer in the organic solid layer. It is an element that causes light emission, and can emit light with high brightness. In addition, since it uses light emission of an organic compound, it has characteristics such as a wide selection range of emission colors, and is expected as a light source or an organic EL display device. In particular, an organic EL display device is generally expected as a flat panel display having a wide field of view, high contrast, high-speed response and visibility, thin and light, and low power consumption.
有機EL表示装置は、少なくとも陽極、有機発光層、陰極を備える有機EL素子からなる画素と前記有機EL素子を点灯・制御する有機トランジスタが備えられるものである。有機EL表示装置において、マトリクス状に配置した有機EL素子を、互いに直交したストライプ状の走査電極およびデータ電極(信号電極)により外部から駆動するパッシブマトリクス方式と、画素ごとに有機トランジスタからなるスイッチング素子とメモリ素子を備え、有機EL素子を点灯させるアクティブマトリクス方式とがある。 The organic EL display device includes a pixel composed of an organic EL element including at least an anode, an organic light emitting layer, and a cathode, and an organic transistor that lights and controls the organic EL element. In an organic EL display device, a passive matrix system in which organic EL elements arranged in a matrix are driven from the outside by stripe-shaped scanning electrodes and data electrodes (signal electrodes) orthogonal to each other, and a switching element composed of an organic transistor for each pixel And an active matrix system in which an organic EL element is lit.
有機トランジスタを用いたアクティブマトリクス方式は、一般に、画素数の増大に伴いパッシブマトリックス方式に比べ、TFTにより有機EL素子が駆動されるアクティブマトリクス方式のほうが優位とされている。これは、パッシブマトリクス方式は、走査電極が選択された期間のみ各画素の有機EL素子が点灯し、画素数が多くなるに従い、有機EL素子の点灯期間が短くなって平均輝度が低下する傾向にあるのに対し、アクティブマトリクス方式は、画素ごとにTFTからなるスイッチング素子とメモリ素子を備えているため有機EL素子の点灯状態が保持され、高輝度、高効率で長寿命の動作が可能であり、ディスプレイの高精細化や大型化に有利である傾向にあるなどの理由による。 In general, an active matrix method using an organic transistor is superior to an active matrix method in which an organic EL element is driven by a TFT as compared with a passive matrix method as the number of pixels increases. This is because in the passive matrix method, the organic EL element of each pixel is lit only during the period when the scanning electrode is selected, and as the number of pixels increases, the lighting period of the organic EL element becomes shorter and the average luminance tends to decrease. On the other hand, the active matrix system has a switching element and a memory element made up of TFTs for each pixel, so that the lighting state of the organic EL element is maintained, and operation with high brightness, high efficiency and long life is possible. This is because the display tends to be advantageous for high definition and large size.
図1には、背景技術に係る有機EL表示装置PAが示される。有機EL表示装置PAは、基板10と、基板10上に形成されたバリア膜12と、バリア膜12上に形成された有機EL素子100および有機TFT50と、有機EL素子100および有機TFT50を覆う保護膜(パッシベーション膜)20とを有する。
FIG. 1 shows an organic EL display device PA according to the background art. The organic EL display device PA includes a
有機TFT50は、ソース電極58及びドレイン電極60は、互いに分離して設けられ、ソース電極58とドレイン電極60の間に有機半導体層56を介在させ、ゲート絶縁膜54を介してソース電極58、ドレイン電極60、有機半導体層56と対向されて配置されたゲート電極52を有する構造である。
In the
有機TFT自体の性能は、アモルファスシリコンTFT程度である場合が多いが、液晶や電気泳動型の駆動用の素子として用いる分には、有機TFTの性能としては、on/off比がある程度あれば低電流駆動が可能であるため、ゲート絶縁膜における絶縁性の確保などの問題ない場合が多い。 The performance of the organic TFT itself is often about the same as that of an amorphous silicon TFT. However, the performance of the organic TFT is low if it has a certain on / off ratio for use as a liquid crystal or electrophoretic drive element. Since current driving is possible, there are many cases where there is no problem of ensuring insulation in the gate insulating film.
ところが一方で、自発光素子である有機EL素子をアクティブマトリクス方式により駆動するには、発光させるために大電流を供給できるトランジスタが必要となる。このため、ゲート絶縁膜としてTa2O5といった高比誘電率の材料を用い、誘引されて発生する多くのキャリアによる大電流を供給できる有機TFTの開発が進められている。 On the other hand, in order to drive an organic EL element which is a self-luminous element by an active matrix system, a transistor capable of supplying a large current is required to emit light. Therefore, development of an organic TFT that uses a material having a high relative dielectric constant such as Ta 2 O 5 as a gate insulating film and can supply a large current due to many carriers that are attracted and generated is underway.
一方で様々な利点があることから、塗布液を被塗布材表面に塗布して、固化させることでゲート絶縁膜を形成させる印刷技術でゲート絶縁膜を形成させる方法も検討されている。印刷技術で高比誘電率のゲート絶縁膜を形成するためには、固化後ゲート絶縁膜となる塗布液の選定が問題となる。塗布液としてはバインダー樹脂だけでは一般的に高比誘電率を確保できない傾向にあるので、バインダー樹脂よりも高比誘電率を有する高比誘電率物質を含有させた塗布液を採用する。下記特許文献1には、バインダー樹脂中に単に比誘電率の高い金属酸化物粒子を分散させる方法が挙げられる。
しかしながら、上記特許文献1のようにバインダー樹脂中に単に金属酸化物粒子を分散させる塗布液でゲート絶縁膜を形成した場合には、含有される金属酸化物粒子により不具合が生じる場合がある。例えば、ゲート絶縁膜表面に突き出した金属酸化物粒子により、ゲート絶縁膜の表面が粗くなり、有機TFTの性能が低下する原因となる場合がある。 However, when the gate insulating film is formed with a coating solution in which metal oxide particles are simply dispersed in a binder resin as in Patent Document 1, problems may occur due to the metal oxide particles contained therein. For example, the metal oxide particles protruding from the surface of the gate insulating film may cause the surface of the gate insulating film to become rough and cause the performance of the organic TFT to deteriorate.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より高品質なゲート絶縁膜の製造方法、高性能な有機トランジスタの製造方法、有機EL表示装置の製造方法、ディスプレイを提供することを主な目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and mainly provides a method for manufacturing a higher-quality gate insulating film, a method for manufacturing a high-performance organic transistor, a method for manufacturing an organic EL display device, and a display. With a purpose.
請求項1に記載の発明は、有機トランジスタにおけるゲート絶縁膜の製造方法であって、金属酸化物粒子とバインダー樹脂とを含み、前記ゲート絶縁膜の構成材料となる塗布液を塗布する塗布工程と、前記塗布された塗布膜の表面を押圧する表面押圧工程と、を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a method for producing a gate insulating film in an organic transistor, the method comprising: applying a coating liquid that includes metal oxide particles and a binder resin and that is a constituent material of the gate insulating film; And a surface pressing step of pressing the surface of the applied coating film.
請求項6に記載の発明は、ゲート絶縁膜を含む有機トランジスタの製造方法であって、前記ゲート絶縁膜は、請求項1から5のいずれか1つに記載のゲート絶縁膜の製造方法により製造されてなることを特徴とする。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、少なくとも陽極、有機発光層、陰極を備える有機EL素子と前記有機EL素子を駆動する有機トランジスタを含む有機EL表示装置の製造方法であって、前記有機トランジスタは、請求項6に記載の有機トランジスタの製造方法によって製造されてなることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is a method of manufacturing an organic EL display device including an organic EL element including at least an anode, an organic light emitting layer, and a cathode, and an organic transistor for driving the organic EL element. It is manufactured by the method for manufacturing an organic transistor according to
請求項8に記載の発明は、請求項6に記載の有機トランジスタの製造方法で製造された有機トランジスタを含むディスプレイであることを特徴とする。
The invention described in claim 8 is a display including the organic transistor manufactured by the method of manufacturing an organic transistor according to
「ゲート絶縁膜の製造工程の改良」
本発明者は、有機TFTにおけるバインダー樹脂中に金属酸化物粒子を分散させた塗布液を塗布して形成したゲート絶縁膜をより高品質なゲート絶縁膜とするべく改良を行った。
"Improvement of gate insulating film manufacturing process"
The present inventor has improved the gate insulating film formed by applying a coating liquid in which metal oxide particles are dispersed in a binder resin in an organic TFT to make it a higher quality gate insulating film.
その結果、本発明者が一例として考察するに、バインダー樹脂中に金属酸化物粒子を分散させた塗布液を塗布して形成したゲート絶縁膜では、金属酸化物粒子によるゲート絶縁膜表面の粗度増加がその性能劣化を生じさせている要因であることを見いだすに至った。すなわち、金属酸化物粒子によるゲート絶縁膜表面の粗度増加が起こると、その粗面が形成されることで、平坦面と比較して電荷移動度が減少するなどが起こることを見いだした。 As a result, the present inventors consider as an example, in the gate insulating film formed by applying a coating liquid in which metal oxide particles are dispersed in a binder resin, the roughness of the surface of the gate insulating film due to the metal oxide particles It has been found that the increase is a factor causing the performance deterioration. That is, it has been found that when the roughness of the surface of the gate insulating film due to the metal oxide particles occurs, the rough surface is formed, resulting in a decrease in charge mobility compared to the flat surface.
図2には、バインダー樹脂中に金属酸化物粒子30を分散させた塗布液を塗布して形成したゲート絶縁膜54を有する有機TFT50が示される。なお、以下、同符号は同様の部材を示すこととし、その説明を省略する。ゲート絶縁膜54と有機半導体層56との界面40を超えて、金属酸化物粒子30が有機半導体層56、ソース電極58、ドレイン電極60側へ突出し、金属酸化物粒子30により、界面40が粗面化されている様子がわかる。
FIG. 2 shows an
本発明者は、この金属酸化物粒子30により、界面40が粗面化されるのを防止する方法を鋭意検討した結果、金属酸化物粒子30を含有する、塗布した塗布膜をインプリンティング法などで表面を押圧することで界面40から金属酸化物粒子30が有機半導体層56側へ突出してしまうことを防止することができることを見いだすに至った。その結果、より高品質なゲート絶縁膜を提供でき、これを備える高性能な有機トランジスタ、さらにはこの有機トランジスタを備える有機EL表示装置の製造方法、ディスプレイを見いだすことができた。
As a result of intensive studies on a method for preventing the
「有機EL表示装置」
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態については、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。
"Organic EL display device"
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about this embodiment, it is only one form for implementing this invention, and this invention is not limited by this embodiment.
図3には、本実施形態に係る有機EL表示装置P1の概略断面図が示される。有機EL表示装置P1は、フィルム基板10と、基板10上に形成されたバリア膜12と、バリア膜12上に形成された有機EL素子100および有機TFT50と、有機TFT50を覆い、有機EL素子100および有機TFT50を外部からの浸食から保護する保護膜20とを有する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the organic EL display device P1 according to this embodiment. The organic EL display device P <b> 1 covers the
<基板>
基板10は、その構成する材料は適宜選択して用いればよい。例えば、樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタレートポリエステル、ポリプロピレン、セロファン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン・酢酸ビニル共重合体けん化物、フッ素樹脂、塩化ゴム、アイオノマー、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体等として様々な基板を用いることができる。また、樹脂を主成分とする基板ではなく、ガラス基板や、ガラスとプラスティックの貼り合せ基板でもよく、また基板表面にアルカリバリア膜や、ガスバリア膜がコートされていてもよい。また、これら透明基板に反対側から光を射出するトップエミッション型である場合などには、基板10は必ずしも透明でなくともよい。
<Board>
The
<バリア膜>
バリア膜12は必ずしも形成しなくともよいが、形成すると基板側からの水分や酸素などによる浸食から保護することができるので好適である。バリア膜12を形成する場合には、材料は適宜選択して用いることができる。
<Barrier film>
The
バリア膜12は、多層構造であってもよく単層構造であってもよく、無機膜であってもよく、有機膜であってもよいが無機膜が含まれていると水分や酸素などによる浸食からのバリア性が向上するので好適である。
The
無機膜としては、例えば、窒化膜、酸化膜又は炭素膜又はシリコン膜等が採用可能であり、より具体的には、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、又はダイヤモンド状カーボン(DLC)膜、アモルファスカーボン膜などが挙げられる。すなわち、SiN、AlN、GaN等の窒化物、SiO、Al2O3、Ta2O5、ZnO、GeO等の酸化物、SiON等の酸化窒化物、SiCN等の炭化窒化物、金属フッ素化合物、金属膜、等があげられる。 As the inorganic film, for example, a nitride film, an oxide film, a carbon film, a silicon film, or the like can be adopted. More specifically, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or diamond-like carbon (DLC) ) Film and amorphous carbon film. That is, nitrides such as SiN, AlN and GaN, oxides such as SiO, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZnO and GeO, oxynitrides such as SiON, carbonitrides such as SiCN, metal fluorine compounds, Examples thereof include metal films.
有機膜としては、例えば、フラン膜、ピロール膜、チオフェン膜或いは、ポリパラキシレン膜エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリパラキシレン、フッ素系工分子(パーフルオロオレフィン、パーフルオロエーテル、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ジクロロジフルオロエチレン等)、金属アルコキシド(CH3OM、C2H5OM等)、ポリイミド前駆体、ペリレン系化合物などの重合膜等があげられる。 Examples of the organic film include a furan film, a pyrrole film, a thiophene film, a polyparaxylene film, an epoxy resin, an acrylic resin, polyparaxylene, a fluorine-based polymer (perfluoroolefin, perfluoroether, tetrafluoroethylene, chlorotriethylene). Fluoroethylene, dichlorodifluoroethylene, etc.), metal alkoxides (CH 3 OM, C 2 H 5 OM, etc.), polyimide precursors, polymer films such as perylene compounds, and the like.
バリア膜12は、2種類以上の物質からなる積層構造、無機保護膜、シランカップリング層、樹脂封止膜からなる積層構造、無機材料からなるバリア層、有機材料からなるカバー層からなる積層構造、Si−CXHY等の金属または半導体と有機物との化合物、無機物からなる積層構造、無機膜と有機膜を交互に積層した構造、Si層上にSiO2またはSi3N4を積層した構造等の積層構造としたものなどが挙げられる。
The
<有機EL素子>
図4には有機EL表示装置P1の有機EL素子100付近の拡大図が示される。有機EL素子100は、バリア膜12側から陽極14/有機固体層16/陰極18とから積層されて構成されている。
<Organic EL device>
FIG. 4 shows an enlarged view of the vicinity of the
陽極14は、正孔を注入しやすいエネルギーレベルを持つ層を用いればよく、ITO(Indium tin oxide:酸化インジウム錫膜)などの透明電極を用いることができるが、有機EL表示装置がトップエミッション型である場合には透明電極でなくとも一般的な電極を用いればよい。
The
ITOなどの透明導電性材料を例えば150nmの厚さにスパッタリングなどによって形成する。ITOに限らず、代わりに酸化亜鉛(ZnO)膜、IZO(インジウム−亜鉛合金)金、よう化銅等を採用することもできる。 A transparent conductive material such as ITO is formed to a thickness of, for example, 150 nm by sputtering or the like. Instead of ITO, a zinc oxide (ZnO) film, IZO (indium-zinc alloy) gold, copper iodide, or the like may be employed instead.
有機固体層16は、陽極14側から正孔注入層162/正孔輸送層164/発光層166/電子輸送層168とから構成されている。
The organic
正孔注入層162は、陽極14と発光層166との間に設けられ、陽極14からの正孔の注入を促進させる層である。正孔注入層162により、有機EL素子100の駆動電圧は低電圧化することができる。また、正孔注入を安定化し素子を長寿命化するなどの役割を担ったり、陽極14の表面に形成された突起などの凹凸面を被覆し素子欠陥を減少させる、などの役割を担う場合もある。
The
正孔注入層162の材質については、そのイオン化エネルギーが陽極14の仕事関数と発光層166のイオン化エネルギーの間になるように適宜選択すればよい。例えば、トリフェニルアミン4量体(TPTE)、銅フタロシアニンなどを用いることができる。
The material of the
正孔輸送層164は、正孔注入層162と発光層166の間に設けられ、正孔の輸送を促進させる層であり、正孔を発光層166まで適切に輸送する働きを持つ。
The
正孔輸送層164の材質については、そのイオン化エネルギーが正孔注入層162と発光層166の間になるように適宜選択すればよい。例えば、TPD(トリフェニルアミン誘導体)を採用することができる。
The material of the
発光層166は、輸送された正孔と同じく輸送された後述の電子とを再結合させ、蛍光発光または燐光発光させる層のことである。発光層166は上記発光態様に対応できる性質を満たすものになるようにその材料を適宜選択すればよい。例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq)や、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体(BeBq)、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体(Eu(DBM)3(Phen))、ジトルイルビニルビフェニル(DTVBi)、ポリ(p−フェニレンビニレン)や、ポリアルキルチオフェンのようなπ共役高分子などを用いることができる。例えば緑色に発光させたければアルミキノリノール錯体(Alq3)を用いることができる。
The
例えば、燐光発光型素子においては、陰極18と陽極14からそれぞれ電子と正孔を燐光発光層166に注入してここで再結合させると、ホスト材料を介して再結合エネルギがドーパント材料に供給され、このドーパントが燐光を発光する。ここで、注入電流密度が低い条件下では、この燐光発光型の有機EL素子は、ドーパントに起因した赤色発光が得られる。また、注入電流密度の高い条件下では、発光機能を備える本発明にかかるホスト材料も発光し、ホスト材料の発光色とドーパント材料の発光色の加色光が得られる。例えば、水色に発光する化合物を用いると、ドーパントは、赤色に発光するため、この有機EL素子では、水色と赤色が合成された白色光を外部に射出することができる。
For example, in a phosphorescent device, when electrons and holes are injected from the
電子輸送層168は、陰極18と発光層166との間に設けられ、陰極18からの電子の注入を促進する機能を有し、有機EL素子100の駆動電圧を低電圧化する。また、電子注入を安定化し素子を長寿命化したり、陰極18と発光層166との密着性を強化したり、発光面の均一性を向上させ素子欠陥を減少させたりする場合がある。
The
電子輸送層168の材質については、陰極18の仕事関数と発光層166の電子親和力の間になるように適宜選択すればよい。例えば、電子輸送層168はLiF(フッ化リチウム)、Li2O(酸化リチウム)などの薄膜(例えば0.5nm)などが採用できる。
The material of the
これら有機固体層16を構成する各層は通常、有機物からなり、更に、低分子の有機物からなる場合、高分子の有機物からなる場合がある。低分子の有機物からなる有機機能層は一般に蒸着法等のドライプロセス(真空プロセス)によって、高分子の有機物からなる有機機能層は一般にスピンコート法、ブレードコート法、ディップ法、スプレー法そして印刷法等のウエットプロセスによって、それぞれ形成するなどすることができる。
Each layer constituting the organic
有機固体層16を構成する各層に用いる有機材料として、例えば高分子材料として、PEDOT、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリアルキルフェニレン、ポリアセチレン誘導体、などが挙げられる。
Examples of the organic material used for each layer constituting the organic
なお、本実施形態において、有機固体層16は、正孔注入層162、正孔輸送層164、発光層166、電子輸送層168から構成されるものを挙げたがこの構成に限定されることはなく、少なくとも発光層166を含んで構成されていればよい。
In the present embodiment, the organic
例えば、採用する有機材料等の特性に応じて、発光層の単層構造等の他、正孔輸送層/発光層、発光層/電子輸送層等の2層構造、正孔輸送層/発光層/電子輸送層の3層構造や、更に電荷(正孔、電子)注入層などを備える多層構造などから構成することができる。 For example, depending on the characteristics of the organic material employed, etc., in addition to a single layer structure of the light emitting layer, etc., a two-layer structure such as a hole transport layer / light emitting layer, a light emitting layer / electron transport layer, etc., a hole transport layer / light emitting layer / A three-layer structure of an electron transport layer, or a multilayer structure including a charge (hole, electron) injection layer and the like.
さらに有機固体層16には発光層166と電子輸送層168の間に正孔ブロック層を設けてもよい。正孔は発光層166を通り抜け、陰極18へ到達する可能性がある。例えば、電子輸送層168にAlq3等を用いている場合、電子輸送層に正孔が流れ込むことでこのAlq3が発光したり、正孔を発光層に閉じこめることができずに発光効率が低下する可能性がある。そこで、正孔ブロック層を設け、発光層166から電子輸送層168に正孔が流れ出てしまうことを防止してもよい。
Further, a hole blocking layer may be provided between the light emitting
陰極18は、有機固体層16への電子注入を良好にするため、仕事関数又は電子親和力の小さな材料を選定すればよい。例えば、Mg:Ag合金、Al:Li合金などの合金型(混合金属)等を好適に用いることができる。陰極18は、AlやMgAgなどの金属材料を例えば150nmの厚さに真空蒸着などで形成することができる。
For the
<有機トランジスタ(有機TFT)>
図5には、有機EL表示装置P1の有機TFT50付近の拡大図が示される。有機TFT50は、バリア膜12側からバリア膜12上に形成されたゲート電極52と、ゲート電極52の表面を覆うように形成されたゲート絶縁膜54とを有している。ゲート絶縁膜54上には有機半導体層56、左端縁側にソース電極58、右端縁側にドレイン電極60が形成されている。ここで、ドレイン電極60は、有機EL素子100の陽極14に電気的に接続される。すなわち、有機TFT50は、ソース電極58及びドレイン電極60は、互いに分離して設けられ、ソース電極58とドレイン電極60の間に有機半導体層56を介在させ、ゲート絶縁膜54を介してソース電極58、ドレイン電極60、有機半導体層56と対向されて配置されたゲート電極52を有する構造である。
<Organic transistor (organic TFT)>
FIG. 5 shows an enlarged view of the vicinity of the
ゲート電極52は、ゲート電極材料としては陽極酸化可能な金属であれば良く、Al、Mg、Ti、Nb、Zr等の単体もしくはそれらの合金を用いることができるがこれに限定されない。ゲート電極としては、十分な導電性があればよく、例えば、Pt、Au、W、Ru、Ir、Al、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、Cd、Ln、Sn、Ta、Re、Os、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属単体もしくは積層もしくはその化合物でも良い。また、ITO、IZOのような金属酸化物粒子、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類などの共役性高分子化合物を含む有機導電材料でもよい。
The
ゲート電極52の製造方法は、基板10上に、ゲート電極52の配線パターンを形成する一般的な方法であればよい。スパッタリング法やCVD法等があげられるが、特に限定されることはなく、適宜適切なものを用いればよい。例えば、真空蒸着、イオンプレーティング、ゾルゲル法、スピンコート法、スプレー法、CVD等の一般的な薄膜作成方法にても可能である。
The manufacturing method of the
ゲート絶縁膜54は、後述で説明されるようにバインダー樹脂中に金属酸化物粒子を分散させた塗布液を塗布して形成される。
As will be described later, the
バインダー樹脂としては、塗布液のバインダーとなる樹脂成分を適宜選択して用いることができ、特に限定されることはないが、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、メラミン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド、エチレンー酢酸ビニル共重合体、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエンゴム等の熱可塑性エラストマー等の樹脂などが使用できる。例えば、ポリビニルフェノールとメチル化メラミンホルムアルデヒド共重合体の混合物または、ポリメチルメタアクリレート、絶縁性であればよい。その他の例として、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、フェノールノボラック、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、ポリクロロピレン、ポリエステル、ポリオキシメチレン、ポリサルフォン、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール等、ポリアクリレートなどを用いることができる。 As the binder resin, a resin component serving as a binder of the coating liquid can be appropriately selected and used, and is not particularly limited, but is not limited to an olefin resin, an acrylic resin, a cellulose resin, a melamine resin, or a polyester resin. Resins such as resins, polyamide resins, acrylic resins, styrene resins, polyamides, ethylene-vinyl acetate copolymers, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, and thermoplastic elastomers such as styrene-butadiene rubber can be used. For example, a mixture of polyvinylphenol and methylated melamine formaldehyde copolymer, polymethyl methacrylate, or insulating property may be used. Other examples include polyethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyimide, phenol novolac, polyamide, benzocyclobutene, polychloropyrene, polyester, polyoxymethylene, Polysulfone, epoxy resin, polyvinyl alcohol, polyacrylate, or the like can be used.
バインダー樹脂には、塗布液を固化する際に、好適なものを選定すると好適である。すなわち、塗布液の硬化方法に基づいて光硬化法、熱硬化法、電子線硬化法、冷却法、乾燥法、などが挙げられるが、これらに好適なバインダー樹脂を選定すると好適である。 It is preferable to select a suitable binder resin when the coating liquid is solidified. That is, a photocuring method, a thermosetting method, an electron beam curing method, a cooling method, a drying method, and the like can be cited based on the curing method of the coating solution, and it is preferable to select a binder resin suitable for these.
光硬化法を用いる場合には、光硬化性樹脂として適宜選択して用いることができる。例えば、主成分として紫外線硬化性の樹脂を用いることが好適例としてあげられる。 When using a photocuring method, it can select and use suitably as photocurable resin. For example, a preferable example is to use an ultraviolet curable resin as a main component.
電子線硬化法を用いる場合には、電子線硬化性樹脂として適宜選択して用いることができる。電子線硬化法は、塗布液に電子線を照射して硬化させる方法である。主成分として電子線硬化性樹脂を用いることが好適例としてあげられる。 When the electron beam curing method is used, it can be appropriately selected and used as the electron beam curable resin. The electron beam curing method is a method in which a coating solution is irradiated with an electron beam and cured. A preferred example is the use of an electron beam curable resin as the main component.
これら電子線硬化性樹脂、光効硬化性樹脂は、電磁波又は荷電粒子線のうち分子を重合、架橋し得るエネルギー量子を有する、紫外線などの光、電子線等の電離放射線により硬化し得る樹脂であって、分子中に重合性不飽和結合又はエポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー、及び/又は単量体を適宜混合した組成物などが用いられる。これらの組成物としては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等のアクリレート、シロキサン等の珪素樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン系樹脂等が挙げられる。 These electron beam curable resins and photocurable resins are resins that have energy quanta capable of polymerizing and crosslinking molecules of electromagnetic waves or charged particle beams, and can be cured by light such as ultraviolet rays or ionizing radiation such as electron beams. A composition in which prepolymers, oligomers, and / or monomers having a polymerizable unsaturated bond or an epoxy group in the molecule are appropriately mixed is used. Examples of these compositions include acrylates such as urethane acrylate, polyester acrylate, and epoxy acrylate, silicon resins such as siloxane, polyester resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, phenol resins, and polyurethane resins.
熱硬化法を用いる場合には、熱硬化性樹脂として適宜選択して用いることができる。熱硬化法は、塗布液を高温化して熱硬化させる方法である。主成分として熱硬化性樹脂を用いることが好適例としてあげられる。 When using a thermosetting method, it can select and use suitably as a thermosetting resin. The thermosetting method is a method in which a coating solution is heated to be cured. A preferred example is to use a thermosetting resin as the main component.
熱硬化性樹脂としては、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。例えばエポキシ樹脂の一例として、ビスフェノール−A型エポキシ樹脂、ビスフェノール−F型エポキシ樹脂、ビスフェノール−AD型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール−A型エポキシ樹脂等を挙げることができる。 Examples of the thermosetting resin include polyurethane, phenol resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, silicon resin, and epoxy resin. For example, as an example of epoxy resin, bisphenol-A type epoxy resin, bisphenol-F type epoxy resin, bisphenol-AD type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, cyclic aliphatic epoxy resin, glycidyl ester resin Glycidylamine epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, urethane-modified epoxy resin, brominated bisphenol-A type epoxy resin, and the like.
冷却法を用いる場合には、冷却により硬化する樹脂を適宜選択して用いることができる。冷却法は、塗布液を冷却して硬化させる方法であって、送風による気化熱の利用、周囲温度低下などの冷却手段で冷却する方法、冷却手段によらず時間を経過させて自然冷却させる方法ともに含むものである。 When the cooling method is used, a resin that is cured by cooling can be appropriately selected and used. The cooling method is a method in which the coating liquid is cooled and cured, and is a method of cooling by a cooling means such as the use of heat of vaporization by blowing or a decrease in ambient temperature, or a method of naturally cooling over time regardless of the cooling means. Both are included.
主成分として熱可塑性樹脂を用いることが好適例としてあげられる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエステル(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等)、ポリブタジエン、スチレン樹脂、耐衝撃性ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン樹脂(MBS樹脂)、メチルメタクリレート−アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(MABS樹脂)、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹脂(AAS樹脂)、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリチオエーテルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリベンズイミダゾール、ポリカルボジイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、複合プラスチック等が挙げられる。 A preferred example is the use of a thermoplastic resin as the main component. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polyisoprene, polyester (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, etc.), polybutadiene, styrene resin, impact polystyrene, acrylonitrile-styrene resin (AS resin), and acrylonitrile-butadiene-styrene resin. (ABS resin), methyl methacrylate-butadiene-styrene resin (MBS resin), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene resin (MABS resin), acrylonitrile-acrylic rubber-styrene resin (AAS resin), polymethyl (meth) acrylate, polycarbonate , Modified polyphenylene ether (PPE), polyamide, polyphenylene sulfide, polyimide, polyetheretherke Emissions, polysulfone, polyarylate, polyether ketone, polyether nitrile, polythioether sulfone, polyether sulfone, polybenzimidazole, polycarbodiimide, polyamideimide, polyetherimide, liquid crystal polymers, composite plastics and the like.
乾燥法を用いる場合には、乾燥により硬化しやすい樹脂を適宜選択して用いることができる。乾燥法は、塗布液中の揮発成分を揮発させる方法であって、加熱などの揮発エネルギー付与による乾燥手段により乾燥させる方法、加熱手段によらず時間を経過させて自然乾燥させる方法ともに含むものである。揮発性溶媒を用いた塗布液であると好適である。 When the drying method is used, a resin that is easily cured by drying can be appropriately selected and used. The drying method is a method for volatilizing a volatile component in the coating liquid, and includes both a method of drying by a drying means by applying volatile energy such as heating, and a method of naturally drying over time regardless of the heating means. A coating solution using a volatile solvent is preferred.
これらバインダー樹脂は、高比誘電率を有する樹脂であると好適である。高比誘電率を有する有機高分子またはオリゴマー材料としては、例えば、シアノエチルセルロース(比誘電率16)、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース(比誘電率18)、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース(比誘電率14)、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース(比誘電率23)、シアノエチルアミロース(比誘電率17)、シアノエチルスターチ(比誘電率17)、シアノエチルジヒドロキシプロピルスターチ(比誘電率18)、シアノエチルプルラン(比誘電率18)、シアノエチルグリシドールプルラン(比誘電率20)、シアノエチルポリビニルアルコール(比誘電率20)、シアノエチルポリヒドロキシメチレン(比誘電率10)、シアノエチルシュクロース(比誘電率25)、シアノエチルソルビトール(比誘電率40)等のシアノエチル基含有高分子またはオリゴマー、ポリフッ化ビニリデン(比誘電率11)、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体(55/45:比誘電率18、75/25:比誘電率10)等のビニリデン系高分子が挙げられる。 These binder resins are preferably resins having a high relative dielectric constant. Examples of the organic polymer or oligomer material having a high relative dielectric constant include cyanoethyl cellulose (relative dielectric constant 16), cyanoethyl hydroxyethyl cellulose (relative dielectric constant 18), cyanoethyl hydroxypropyl cellulose (relative dielectric constant 14), and cyanoethyl dihydroxypropyl. Cellulose (dielectric constant 23), cyanoethyl amylose (dielectric constant 17), cyanoethyl starch (dielectric constant 17), cyanoethyl dihydroxypropyl starch (dielectric constant 18), cyanoethyl pullulan (dielectric constant 18), cyanoethyl glycidol pullulan ( Dielectric constant 20), cyanoethyl polyvinyl alcohol (dielectric constant 20), cyanoethyl polyhydroxymethylene (dielectric constant 10), cyanoethyl sucrose (dielectric constant 25), cyanoethyl sorbi A cyanoethyl group-containing polymer or oligomer such as a polyol (relative dielectric constant 40), a polyvinylidene fluoride (relative dielectric constant 11), a vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer (55/45: relative dielectric constant 18, 75 / 25: Specific dielectric constant 10) and the like.
塗布液に含まれる金属酸化物粒子としては特に限られず、適宜選択して用いればよい。 The metal oxide particles contained in the coating solution are not particularly limited and may be appropriately selected and used.
金属酸化物粒子に含まれる金属酸化物としては適宜選択して用いることができ、特に限られないが、例えば、Ta2O5、TiO2、ZrO2、BaTiO3、PbTiO3、CaTiO3、MgTiO3、BaZrO3、PbZrO3、SrZrO3、CaZrO3、LaTiO3、LaZrO3、BiTiO3、LaPbTiO3、Y2O3等、または、これらの固溶体、より具体的にはチタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、ジルコニウム酸鉛、ジルコニウム酸バリウム、ジルコニウム酸ストロンチウム、ジルコニウム酸カルシウムが挙げられる。他にも、ジルコニウム酸チタン酸鉛ランタン、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ビスマス、チタン酸ランタン、フッ化バリウムマグネシウム等の複合酸化物粒子や、二酸化チタン、五酸化二タンタル、三酸化二イットリウム等の金属酸化物粒子が挙げられる。これらの金属酸化物粒子は1種類のみを用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。 The metal oxide contained in the metal oxide particles can be appropriately selected and used, and is not particularly limited. For example, Ta 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 , PbTiO 3 , CaTiO 3 , MgTiO 3 can be used . 3 , BaZrO 3 , PbZrO 3 , SrZrO 3 , CaZrO 3 , LaTiO 3 , LaZrO 3 , BiTiO 3 , LaPbTiO 3 , Y 2 O 3 etc. Strontium, barium titanate, lead titanate, calcium titanate, magnesium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead zirconate, barium zirconate, strontium zirconate, calcium zirconate That. In addition, composite oxide particles such as lead lanthanum zirconate titanate, lead lanthanum titanate, bismuth titanate, lanthanum titanate, barium magnesium fluoride, titanium dioxide, tantalum pentoxide, yttrium trioxide, etc. A metal oxide particle is mentioned. Only one type of these metal oxide particles may be used, or a plurality of types may be used in combination.
金属酸化物粒子の比誘電率としてはTiO2など高比誘電率であるほど好ましく、具体的には比誘電率が10以上のものが好適である。なお本願において比誘電率とはJISC6481による比誘電率測定法で得られるものである。 As the relative dielectric constant of the metal oxide particles, a higher relative dielectric constant such as TiO 2 is preferable, and specifically, a dielectric constant having a relative dielectric constant of 10 or more is preferable. In the present application, the relative dielectric constant is obtained by a relative dielectric constant measurement method according to JIS C6481.
金属酸化物粒子の形状は特に限られず、例えば楕円状、鱗片形状、針状、球状、平板状、針状、不定形などいずれであっても良い。また、長径と短径の平均値を金属酸化物粒子の粒径とした時、平均粒径が500nm以下のものを使用することが望ましく、さらには平均粒径が100nm以下のものを使用することがより望ましい。平均粒径が500nmよりも大きいと、ゲート絶縁膜54中の金属酸化物粒子の分散が均一にならず、その結果ゲート絶縁膜54の比誘電率が均一にならなる場合や、ゲート絶縁膜54の表面平滑性が損なわれる恐れがある。この粒子の平均粒径は、小さいほどゲート絶縁膜54の平滑性や、比誘電率の均一性は向上するので好適であるが、平均粒径が5nmよりも小さいと金属酸化物粒子の比誘電率が低下する恐れがある。したがって、平均粒径が5nm以上の高比誘電率無機化合物粒子を使用することが望ましい。
など適宜選択して用いればよい。
The shape of the metal oxide particles is not particularly limited, and may be any shape such as an elliptical shape, a scale shape, a needle shape, a spherical shape, a flat plate shape, a needle shape, and an indefinite shape. In addition, when the average value of the major axis and the minor axis is taken as the particle diameter of the metal oxide particles, it is desirable to use those having an average particle diameter of 500 nm or less, and more preferably those having an average particle diameter of 100 nm or less. Is more desirable. When the average particle size is larger than 500 nm, the dispersion of the metal oxide particles in the
Etc. may be appropriately selected and used.
塗布液中に配合される金属酸化物粒子は、塗布液100重量部に対して2〜8重量部であることが好適である。 The metal oxide particles blended in the coating solution is preferably 2 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating solution.
ゲート絶縁膜54は、ゲート電極52の表面に直接接すると好適であるが、ゲート絶縁膜54とゲート電極52との層間に例えば、チャネル生成半導体層など他の層が形成されていてもよい。ゲート絶縁膜54は、有機半導体層56、ソース電極58、ドレイン電極60の少なくとも1つ、好適には有機半導体層56と表面が接していればよい。
The
ソース電極58、ドレイン電極60は、Al、Mg、Ti、Nb、Zr等の単体もしくはそれらの合金を用いることができるがこれに限定されない。ゲート電極としては、十分な導電性があればよく、例えば、Pt、Au、W、Ru、Ir、Al、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、Cd、Ln、Sn、Ta、Re、Os、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属単体もしくは積層もしくはその化合物でも良い。また、ITO、IZOのような金属酸化物粒子、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類などの共役性高分子化合物を含む有機導電材料でもよい。
The
ソース電極58、ドレイン電極60は一般的な方法により製造すればよい。スパッタリング法やCVD法等があげられるが、特に限定されることはなく、適宜適切なものを用いればよい。例えば、真空蒸着、イオンプレーティング、ゾルゲル法、スプレー法、スピンコート法、CVD、リフトオフ、等の一般的な薄膜作成方法にても可能である。
The
有機半導体56としては、ペンタセンなど半導体特性を示す有機材料であれば良く、特に限定されないが、例えば、フタロシアニン系誘導体、ナフタロシアニン系誘導体、アゾ化合物系誘導体、ペリレン系誘導体、インジゴ系誘導体、キナクリドン系誘導体、アントラキノン類などの多環キノン系誘導体、シアニン系誘導体、フラーレン類誘導体、あるいはインドール、カルバゾール、オキサゾール、インオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾール、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾールなどの含窒素環式化合物誘導体、ヒドラジン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、スチルベン類、アントラキノンジフェノキノン等のキノン化合物誘導体、アントラセン、ビレン、フェナントレン、コロネンなどの多環芳香族化合物誘導体などでその構造がポリエチレン鎖、ポリシロキサン鎖、ポリエーテル鎖、ポリエステル鎖、ポリアミド鎖、ポリイミド鎖等の高分子の主鎖中に用いられた物あるいは側鎖としてペンダント状に結合したもの、もしくはポリパラフェニレン等の芳香族系共役性高分子、ポリアセチレン等の脂肪族系共役性高分子、ポリピノールやポリチオフェン率の複素環式共役性高分子、ポリアニリン類やポリフェニレンサルファイド等の含ヘテロ原子共役性高分子、ポリ(フェニレンビニレン)やポリ(アニーレンビニレン)やポリ(チェニレンビニレン)等の共役性高分子の構成単位が交互に結合した構造を有する複合型共役系高分子等の炭素系共役高分子が用いられる。また、ポリシラン類やジシラニレンアリレンポリマー類、(ジシラニレン)エテニレンポリマー類、(ジシラニレン)エチニレンポリマー類のようなジシラニレン炭素系共役性ポリマー構造などのオリゴシラン類と炭素系共役性構造が交互に連鎖した高分子類などが用いられる。他にもリン系、窒素系等の無機元素からなる高分子鎖でも良く、さらにフタロシアナートポリシロキサンのような高分子鎖の芳香族系配位子が配位した高分子類、ペリレンテトラカルボン酸のようなペリレン類を熱処理して縮環させた高分子類、ポリアクリロニトリルなどのシアノ基を有するポリエチレン誘導体を熱処理して得られるラダー型高分子類、さらにペロブスカイト類に有機化合物がインターカレートした複合材料を用いてもよい。
The
有機半導体56の形成方法としては、スパッタリング法やCVD法等があげられるが、特に限定されることはなく、適宜適切なものを用いればよい。例えば、真空蒸着、イオンプレーティング、ゾルゲル法、スプレー法、スピンコート法、CVD等の一般的な薄膜作成方法にても可能である。
Examples of the method for forming the
<保護膜>
保護膜20は、必ずしも形成しなくともよいが、形成すると水分や酸素などによる浸食から保護することができるので好適である。保護膜20は、多層構造であってもよく単層構造であってもよく、無機膜であってもよく、有機膜であってもよいが無機膜が含まれていると水分や酸素などによる浸食からのバリア性が向上するので好適である。
<Protective film>
The
無機膜としては、例えば、窒化膜、酸化膜又は炭素膜又はシリコン膜等が採用可能であり、より具体的には、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、又はダイヤモンド状カーボン(DLC)膜、アモルファスカーボン膜などが挙げられる。すなわち、SiN、AlN、GaN等の窒化物、SiO、Al2O3、Ta2O5、ZnO、GeO等の酸化物、SiON等の酸化窒化物、SiCN等の炭化窒化物、金属フッ素化合物、金属膜、等があげられる。 As the inorganic film, for example, a nitride film, an oxide film, a carbon film, a silicon film, or the like can be adopted. More specifically, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or diamond-like carbon (DLC) ) Film and amorphous carbon film. That is, nitrides such as SiN, AlN and GaN, oxides such as SiO, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZnO and GeO, oxynitrides such as SiON, carbonitrides such as SiCN, metal fluorine compounds, Examples thereof include metal films.
有機膜としては、例えば、フラン膜、ピロール膜、チオフェン膜或いは、ポリパラキシレン膜エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリパラキシレン、フッ素系工分子(パーフルオロオレフィン、パーフルオロエーテル、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ジクロロジフルオロエチレン等)、金属アルコキシド(CH3OM、C2H5OM等)、ポリイミド前駆体、ペリレン系化合物などの重合膜等があげられる。 Examples of the organic film include a furan film, a pyrrole film, a thiophene film, a polyparaxylene film, an epoxy resin, an acrylic resin, polyparaxylene, a fluorine-based polymer (perfluoroolefin, perfluoroether, tetrafluoroethylene, chlorotriethylene). Fluoroethylene, dichlorodifluoroethylene, etc.), metal alkoxides (CH 3 OM, C 2 H 5 OM, etc.), polyimide precursors, polymer films such as perylene compounds, and the like.
保護膜20は、2種類以上の物質からなる積層構造、無機保護膜、シランカップリング層、樹脂封止膜からなる積層構造、無機材料からなるバリア層、有機材料からなるカバー層からなる積層構造、Si−CXHY等の金属または半導体と有機物との化合物、無機物からなる積層構造、無機膜と有機膜を交互に積層した構造、Si層上にSiO2またはSi3N4を積層した構造等の積層構造としたものなどが挙げられる。
The
バリア膜12、保護膜20は、その構成される有機膜が無機膜に形成されたピンホールや表面凹凸を埋め、表面を平坦化させる。また、無機膜の膜応力を緩和させたりする役割を担う場合もある。
As for the
保護膜20の製造方法は、スパッタリング法やCVD法等があげられるが、特に限定されることはなく、適宜適切なものを用いればよい。例えば、真空蒸着、イオンプレーティング、ゾルゲル法、スプレー法、スピンコート法、CVD等の一般的な薄膜作成方法にても可能である。
The manufacturing method of the
<有機EL表示装置の発光態様>
上述の有機EL表示装置P1の発光態様について説明する。
<Light emission mode of organic EL display device>
The light emission mode of the organic EL display device P1 will be described.
ゲート電極52とソース電極58の間に電圧が印加されると有機半導体56とゲート絶縁膜54との界面40(数nm程度の領域)に正孔が生成する。正孔が生成後、ソース電極58とドレイン電極60間に電圧をかけると正孔を輸送させることができる。一方で、ゲート電極52とソース電極58の間に電圧が印加されないと正孔は輸送されない。このように非導通状態(スイッチがオフの状態)と導通状態(スイッチがオン状態)を利用して、スイッチングを行うことができる。
When a voltage is applied between the
ソース電極58からホール(正孔)がゲート絶縁膜54を通じて、ドレイン電極60へ供給される。ドレイン電極60を通じて正孔は、有機EL素子100の陽極14へ伝えられる。
Holes (holes) are supplied from the
有機EL素子100において、陽極14から正孔が有機固体層16中の正孔注入層162へと輸送される。輸送された正孔は、正孔輸送層164へと注入される。正孔輸送層164へ注入された正孔は、発光層166へと輸送される。
In the
また、有機EL素子100において、陰極18から電子が有機固体層16中の電子輸送層168へと輸送される。輸送された電子は、発光層166へと輸送される。
In the
輸送された正孔および電子は、発光層166中で再結合する。再結合の際、発せられるエネルギーにより、ELによる発光が発生する。この発光は、順に正孔輸送層164、正孔注入層162、陽極14、バリア膜12、基板10を通じて外部へと導出され、その発光を視認することができる。
The transported holes and electrons recombine in the
陰極18にAlが用いられている場合などは、陰極層18と電子輸送層168との界面が反射面となり、この界面で反射され、陽極14側へと進み、基板10を透過して外部へと射出される。したがって、以上のような構成の有機EL素子をディスプレイなどに採用した場合、基板10側が表示の観察面となる。
When Al is used for the
例えば、有機ELパネルで、フルカラーディスプレイを実現しようとする場合、例えば、RGB各色を発光する有機EL素子を塗り分けにより製造する方式(塗り分け法)、白色発光の単色発光の有機EL素子とカラーフィルタを組み合わせた方式(カラーフィルタ法)、青色発光若しくは白色発光等の単色発光の有機EL素子と色変換層とを組み合わせた方式(色変換法)、単色の有機EL素子であって、有機発光層に電磁波を照射する等して複数発光を実現する方式(フォトブリーチング方式)などが挙げられるが特に限定されない。 For example, when a full-color display is to be realized with an organic EL panel, for example, a method of separately manufacturing organic EL elements that emit RGB colors (painting method), an organic EL element that emits white light with a single color, and a color A method combining a filter (color filter method), a method combining a single color organic EL element such as blue light emission or white light emission and a color conversion layer (color conversion method), a single color organic EL element, and organic light emission A method of realizing multiple light emission by irradiating the layer with electromagnetic waves (photo bleaching method) or the like can be mentioned, but it is not particularly limited.
本実施形態の有機EL表示装置P1は、高品質なゲート絶縁膜54を含む高性能な有機TFTにより、有機EL素子100が駆動されるので、より高性能な有機EL表示装置を提供できる。
Since the
上記実施形態では、有機EL素子を備える有機EL表示装置およびこれに用いられる有機TFTを示したが、これに限られることなく、有機EL素子以外を駆動する有機トランジスタであっても本実施形態は適用できる。すなわち、上記実施形態において、有機EL素子を他の有機トランジスタによって駆動される駆動素子に置き換えてもよく、有機EL素子などの駆動素子を省略して有機トランジスタ単独としてもよい。このような有機トランジスタは、ディスプレイ一般、例えば、液晶ディスプレイ、電気泳動型ディスプレイ、電子ペーパー、トナーディスプレイなどに適用できる。 In the said embodiment, although the organic electroluminescent display apparatus provided with an organic electroluminescent element and the organic TFT used for this were shown, even if it is an organic transistor which drives other than an organic electroluminescent element, this embodiment is not restricted to this. Applicable. That is, in the above embodiment, the organic EL element may be replaced with a driving element driven by another organic transistor, or the driving element such as the organic EL element may be omitted and the organic transistor alone may be used. Such an organic transistor can be applied to a display in general, for example, a liquid crystal display, an electrophoretic display, electronic paper, a toner display, and the like.
「有機EL表示装置の製造方法」
図2に示される有機EL表示装置P1の製造方法を説明する。基板10上にバリア膜12を形成し、バリア膜12上に有機EL素子および有機TFT50を作製する。有機TFT50のドレイン電極60と有機EL素子100の陽極14とは電気的に導通するように、接触させて作製する。次に、有機EL素子100、有機TFT50の表面を覆うように保護膜20を形成して有機EL表示装置P1を製造する。
"Method for manufacturing organic EL display device"
A method for manufacturing the organic EL display device P1 shown in FIG. 2 will be described. A
「ゲート絶縁膜の形成方法」
有機TFT50のゲート絶縁膜54の製造方法について一例を述べる。バインダー樹脂を液化させ、液化したバインダー樹脂中に金属酸化物30を投入し、攪拌して、溶液中に金属酸化物30を分散させ、塗布液32を作製する。
"Method of forming gate insulating film"
An example of a method for manufacturing the
塗布液32のバインダー樹脂の液化方法はバインダー樹脂自体を液化させる方法(無溶剤タイプの塗布液)、バインダー樹脂とは別にバインダー樹脂を溶かす溶媒を用いる方法が挙げられる。
Examples of the method for liquefying the binder resin of the
溶媒は、適宜選択して用いればよく特に限定されるものではないが、例えば、アセトン、が用いられる。 The solvent is not particularly limited as long as it is appropriately selected and used. For example, acetone is used.
水系塗布液の溶媒としては、水やアルコール等の水溶性有機溶剤を用いることができる。水としては、通常の工業用水を使用することができる。また、水とアルコール等からなる水溶性有機溶剤として、水のほかにメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、N−プロピルアルコール等の低級アルコール、グリコール類およびそのエステル類等を使用して調整することができる。なお、該低級アルコール、グリコール類およびそのエステル類等は、5〜20重量%位の割合で含有していることが望ましい。なお、これら低級アルコール、グリコール類およびそのエステル類等の溶剤は、インキの流動性改良、被印刷体である基材シートへの濡れの向上、乾燥性の調整等の目的で使用されるものであり、その目的に応じてその種類、使用量等が決定されるものである。 As a solvent for the aqueous coating solution, a water-soluble organic solvent such as water or alcohol can be used. As the water, ordinary industrial water can be used. Further, as a water-soluble organic solvent composed of water and alcohol, it can be prepared using water, lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol and N-propyl alcohol, glycols and esters thereof, and the like. . The lower alcohol, glycols and esters thereof are preferably contained in a proportion of about 5 to 20% by weight. These solvents such as lower alcohols, glycols and esters thereof are used for the purpose of improving the fluidity of the ink, improving the wetness of the substrate sheet as the printing medium, and adjusting the drying property. Yes, the type, amount used, etc. are determined according to the purpose.
溶剤系塗布液の溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等の非水溶性有機溶剤、またはこれらの混合溶剤等が用いられる。 The solvent of the solvent-based coating solution is not particularly limited, but for example, water-insoluble such as toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, etc. Organic solvents or mixed solvents thereof are used.
図6に示されるように、作製した塗布液32をゲート電極52表面およびゲート電極52が形成された基板10上、バリア膜12表面に塗布する(塗布工程)。
As shown in FIG. 6, the
塗布液32の塗布方式としては、適宜選択して用いればよく特に限定されるものではないが、インクジェット、グラビアコート、グラビアリバースコート、コンマコート、ダイコート、リップコート、キャストコート、ロールコート、エアーナイフコート、メイヤーバーコート、押し出しコート、オフセット、紫外線硬化オフセット、フレキソ、孔版、シルク、カーテンフローコート、ワイヤーバーコート、リバースコート、グラビアコート、キスコート、ブレードコート、スムーズコート、スプレーコート、かけ流しコート、刷毛塗り等の各種印刷方式が適用できる。
The coating method of the
塗布液32を塗布後、図7に示されるように、表面平坦化を行うモールド45を用意する。作製した塗布膜32(塗布液の塗布後の塗布状態としても塗布膜という表現を用いている)表面であって、表面平坦化したい位置にモールド表面42が来るようにモールド45の位置調整を行う。
After the
モールド45は、適宜選択して用いればよく特に限定されないが、例えば、モールド表面がSi製のモールドを用いたが、金属、金属酸化物、ダイヤモンドなどであってもよい。例えば、石英、サファイアなどの光線、特に紫外線を透過するものであれば、光硬化性樹脂を用い光硬化により、後述の固化工程を行う場合などに光線、特に紫外線を照射させやすく、好適である。
The
モールド表面42は、塗布膜32の表面を押圧できればよく、特に限られるものではないが、ゲート絶縁膜54の界面と対応した形状にすると好適である。また、表面形状は、フラットであることに限られず、微細でない表面凹凸があってもよいが、表面が平坦であるほど好適である。
The
次にモールド表面42を塗布膜32中へ押し下げて、図8の状態とする。図8の状態ではモールド表面42によって、塗布膜32表面は押圧される(表面押圧工程)。表面押圧工程によって、塗布膜32表面(界面40)に突出していた金属酸化物30は塗布膜32内部へ移動させられる。この移動によって、塗布膜32の表面から金属酸化物30が突出することを防止でき、界面における金属酸化物30の突出を防止している。
Next, the
本実施形態では、前記塗布膜が液状状態である場合に表面押圧工程を行っているがこれに限られることがない。表面押圧工程は、前記塗布膜が液状状態である場合、固体となった状態の両方に行うことができる。 In this embodiment, the surface pressing step is performed when the coating film is in a liquid state, but the present invention is not limited to this. When the coating film is in a liquid state, the surface pressing step can be performed both in a solid state.
例えば、図6の状態で固体となった状態であっても、モールド表面42で押圧するまでに表面が液状化していればよく、例えば熱可塑性樹脂であれば、モールド表面42によって熱溶融させ、界面40に突出していた金属酸化物30を塗布膜32内部へ移動させることができる。
For example, even if it is in a solid state in the state of FIG. 6, the surface only needs to be liquefied before being pressed by the
次に、図8の状態を保ったまま、図9に示されるようにゲート絶縁膜とするべき箇所34を固化させる(固化工程)。
Next, while maintaining the state of FIG. 8, as shown in FIG. 9, the
固化工程は、ゲート絶縁膜54を形成する所望の箇所34の全体を固化すると好適であるがこれに限られない。少なくとも前記押圧された塗布膜の表面を固化させる工程であれば塗布膜32の表面から金属酸化物30が突出することを防止でき、界面における金属酸化物30の突出を防止できる。
In the solidification process, it is preferable to solidify the entire desired
この固化は、特に限られるものではないが、紫外線硬化法などの光硬化法、熱硬化法、電子線硬化法、冷却法、乾燥法のうち少なくとも一つ、複数組み合わせた硬化法により固化すると固化しやすいなどの観点から好適である。 This solidification is not particularly limited, but is solidified when solidified by a curing method combining at least one of a photocuring method such as an ultraviolet curing method, a heat curing method, an electron beam curing method, a cooling method, and a drying method. It is preferable from the viewpoint of easy handling.
例えば、紫外線の発生源としては超高圧水銀燈、高圧水銀燈、低圧水銀燈、カーボンアーク、ブラックライトランプ、メタルハライドランプ等を用いることができる。また、電子線源としてはコックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、或いは直線型、ダイナミトロン型、高周波等の各種電子線加速器を用い、100〜1000keVのエネルギーを持つ電子線を照射することができる。 For example, an ultra-high pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a carbon arc, a black light lamp, a metal halide lamp, or the like can be used as a source of ultraviolet rays. In addition, as the electron beam source, various electron beam accelerators such as a Cochloft Walton type, a bandegraph type, a resonant transformer type, an insulated core transformer type, a linear type, a dynamitron type, and a high frequency are used, and energy of 100 to 1000 keV is obtained. It can be irradiated with an electron beam.
なお、固化工程は必須となる工程ではない。表面押圧工程において、界面40の金属酸化物30の突出は防止することができ、固化工程はその突出防止などをさらに好適に防止することができるものである。
The solidification process is not an essential process. In the surface pressing step, protrusion of the
固化後、モールド45を引き上げ、図10の状態とする。
After solidification, the
図10の状態となった後、酸素リアクティブイオンエッチングなどエッチング工程によって塗布膜32の部分を溶剤で洗い流すなどして除去し(除去工程)、固化して洗い流されなかった箇所34が図11に示されるゲート絶縁膜54となり、ゲート絶縁膜54が形成される。
After the state shown in FIG. 10, the
エッチング用の溶剤としては適宜選択して用いればよい。シリコーンラダーポリマーに対して良溶媒である芳香族系有機溶剤(アニソール、トルエン等)、アルコール系有機溶剤(ブタノール等)、エステル系有機溶剤(酢酸ブチル等)、エーテル系有機溶剤(テトラヒドロフラン等)、及び、ケトン系有機溶剤(メチルイソブチルケトン等)などが挙げられる。具体例を挙げれば、芳香族系有機溶剤としては、ベラトール、トルエン、及び、フェネトールなどがあり、その他の材料として、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラリン、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、及び、ジメチルホルムアミドなども挙げられる。 An etching solvent may be appropriately selected and used. Aromatic organic solvents (anisole, toluene, etc.) that are good solvents for silicone ladder polymers, alcohol organic solvents (butanol, etc.), ester organic solvents (butyl acetate, etc.), ether organic solvents (tetrahydrofuran, etc.), And ketone organic solvents (such as methyl isobutyl ketone). Specific examples include aromatic organic solvents such as veratol, toluene, and phenetole. Other materials include diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetralin, and methyl isobutyl. Ketones, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide and the like are also included.
このゲート絶縁膜54を形成した後、フォトリソグラフィーなどによって有機半導体層56、ソース電極58、ドレイン電極60を形成し有機TFT50が形成される。
After forming the
本実施形態における有機TFTはこのように粒子が分散されており比誘電率が大きく、かつ、表面粗度が悪くなる原因である金属酸化物粒子が表面に突出することを防止されているゲート絶縁膜を備えているので電荷移動度が大きいなど高性能な有機TFTを提供期できる。 The organic TFT according to the present embodiment is such that the particles are dispersed, the relative dielectric constant is large, and the metal oxide particles that cause the deterioration of the surface roughness are prevented from protruding to the surface. Since the film is provided, a high-performance organic TFT having a high charge mobility can be provided.
また、押圧工程と固化工程とを行えば、有機TFTのゲート絶縁膜をより簡単にパターニングできる。 Further, if the pressing step and the solidifying step are performed, the gate insulating film of the organic TFT can be more easily patterned.
10 基板
16 有機固体層
18 陰極
20 保護膜
50 有機TFT
54 ゲート絶縁膜
100 有機EL素子
P1,PA 有機EL表示装置
10
54
Claims (8)
金属酸化物粒子とバインダー樹脂とを含み、前記ゲート絶縁膜の構成材料となる塗布液を塗布する塗布工程と、
前記塗布された塗布膜の表面を押圧する表面押圧工程と、を含むゲート絶縁膜の製造方法。 A method of manufacturing a gate insulating film in an organic transistor,
A coating step that includes a metal oxide particle and a binder resin, and that coats a coating solution that is a constituent material of the gate insulating film;
A surface pressing step of pressing the surface of the applied coating film.
少なくとも前記押圧された塗布膜の表面を固化させる固化工程を含むゲート絶縁膜の製造方法。 It is a manufacturing method of the gate insulating film according to claim 1,
A method for producing a gate insulating film, comprising a solidification step of solidifying at least a surface of the pressed coating film.
前記固化は、光硬化法、熱硬化法、電子線硬化法、冷却法、乾燥法のうち少なくとも一つの硬化法により固化するゲート絶縁膜の製造方法。 A method for manufacturing a gate insulating film according to claim 2,
The solidification is a method for manufacturing a gate insulating film which is solidified by at least one of a photocuring method, a heat curing method, an electron beam curing method, a cooling method, and a drying method.
前記固化後に、固化していない塗布膜を除去する除去工程を含むゲート絶縁膜の製造方法。 A method for manufacturing a gate insulating film according to any one of claims 1 to 3,
A method for producing a gate insulating film, comprising a removing step of removing a non-solidified coating film after the solidification.
前記金属酸化物粒子の比誘電率が10以上であるゲート絶縁膜の製造方法。 A method for manufacturing a gate insulating film according to any one of claims 1 to 4,
A method for producing a gate insulating film, wherein the metal oxide particles have a relative dielectric constant of 10 or more.
前記ゲート絶縁膜は、請求項1から5のいずれか1つに記載のゲート絶縁膜の製造方法により製造されてなる有機トランジスタの製造方法。 A method of manufacturing an organic transistor including a gate insulating film,
The said gate insulating film is a manufacturing method of the organic transistor manufactured by the manufacturing method of the gate insulating film as described in any one of Claim 1 to 5.
前記有機トランジスタは、請求項6に記載の有機トランジスタの製造方法によって製造されてなる有機EL表示装置の製造方法。 An organic EL display device comprising an organic EL element comprising at least an anode, an organic light emitting layer, and a cathode and an organic transistor for driving the organic EL element,
The said organic transistor is a manufacturing method of the organic electroluminescence display manufactured by the manufacturing method of the organic transistor of Claim 6.
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