JP5066846B2 - Organic transistor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、例えば表示装置に用いる有機トランジスタおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、プラスチックフィルム基板を用いるとともに、塗布または印刷的手法で有機半導体層上に封止層を形成する有機トランジスタおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic transistor used for, for example, a display device and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an organic transistor that uses a plastic film substrate and forms a sealing layer on an organic semiconductor layer by coating or printing, and a method for manufacturing the same.
各種の半導体装置のうち、液晶表示装置、電界発光表示装置、電気泳動型表示装置等のアクティブマトリックス基板は、絶縁表面を有する基板の表面にフォトリソグラフィーなどの方法を用いて薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記述する）を形成する。
一般的にＴＦＴを作製する際の金属や半導体、絶縁体を成膜する工程は高温処理を伴うため、用いる基板には耐熱性の優れる材質が必要であり、石英ガラスや耐熱ガラスが用いられている。
また、これらの表示装置の応用例として携帯機器や大型壁掛テレビへの利用が注目されている。現在、ＴＦＴの基板として用いられている石英ガラスや耐熱ガラスは耐熱性に優れるが重く割れやすい欠点があり、基板を軽量化、薄型化するためガラス基板などに代えてプラスチックフィルムを基板として用いた半導体装置の作製が試みられている。
Among various semiconductor devices, active matrix substrates such as liquid crystal display devices, electroluminescent display devices, and electrophoretic display devices are thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs) using a method such as photolithography on the surface of a substrate having an insulating surface. Form).
In general, the process of forming a metal, semiconductor, or insulator when forming a TFT involves high-temperature processing, and therefore, the substrate to be used requires a material having excellent heat resistance, and quartz glass or heat-resistant glass is used. Yes.
In addition, the application of these display devices to mobile devices and large-sized wall-mounted televisions has attracted attention. Currently, quartz glass and heat-resistant glass used as TFT substrates have excellent heat resistance but have the disadvantage of being heavy and easily broken. Plastic substrates were used instead of glass substrates to reduce the weight and thickness of the substrates. Attempts have been made to manufacture semiconductor devices.
ＴＦＴの作製工程には、４００℃から５００℃程度の熱がかかる工程が存在する。一方、一般的なプラスチックのガラス転移温度（Ｔｇ）は２００℃以下である。
プラスチックフィルムに熱をかけずにＴＦＴを形成する方法として、ガラス基板上にＴＦＴを形成した後に、ガラス基板からプラスチックフィルムにＴＦＴを転写する方法が考案されているが、プラスチックフィルムに直接ＴＦＴを作製する方法と比較して製造方法が複雑となりコストが高くなる欠点がある。
The TFT manufacturing process includes a process in which heat of about 400 ° C. to 500 ° C. is applied. On the other hand, a general plastic has a glass transition temperature (Tg) of 200 ° C. or lower.
As a method of forming TFTs without applying heat to the plastic film, a method has been devised in which TFTs are formed on a glass substrate and then transferred from the glass substrate to the plastic film. Compared with the method, the manufacturing method is complicated and the cost is high.
プラスチックフィルム上に、安価な製造コストで、比較的低温の工程を用いてフレキシブルなＴＦＴを形成する方法として、印刷的手法で有機トランジスタを形成する試みがなされている。
有機トランジスタに用いる有機半導体はＳｉ系の無機半導体と比較して、プラスチック基板上に比較的低温で容易かつ安い製造コストで形成することができるが、有機半導体は酸素や水分の影響を受け易く、耐薬品性に劣る。特に、表示装置に用いる有機トランジスタにおいては、有機半導体上に表示素子を形成する必要があり、表示素子を形成する製造工程中や、作製した表示デバイスを動作させるときにも、表示素子が有機半導体に物理的、化学的悪影響を与え、有機トランジスタの特性を劣化させる恐れがある。
Attempts have been made to form organic transistors by a printing method as a method for forming flexible TFTs on a plastic film by using a relatively low temperature process at a low production cost.
The organic semiconductor used for the organic transistor can be formed on a plastic substrate at a relatively low temperature and easily and at a low manufacturing cost as compared with a Si-based inorganic semiconductor, but the organic semiconductor is easily affected by oxygen and moisture. Poor chemical resistance. In particular, in an organic transistor used in a display device, it is necessary to form a display element on an organic semiconductor, and the display element is an organic semiconductor during the manufacturing process for forming the display element and when the manufactured display device is operated. This may have a physical and chemical adverse effect on the organic transistor and may deteriorate the characteristics of the organic transistor.
有機半導体の特性劣化を防ぐために、ポリビニルアルコール（封止層）水溶液を有機半導体上に塗布することが報告されている（特許文献１参照）。
しかしながら、ポリビニルアルコール水溶液による封止方法を用いた場合、封止を行う際の有機半導体の特性劣化が問題となっている。また、上記封止層のバリア性が高くないため、半導体の経時劣化を防ぐことは難しい。
However, when a sealing method using a polyvinyl alcohol aqueous solution is used, deterioration of the characteristics of the organic semiconductor during sealing is a problem. Moreover, since the barrier property of the sealing layer is not high, it is difficult to prevent deterioration of the semiconductor over time.
本発明の課題は、有機半導体層の封止層形成時、および、封止層形成後に有機半導体の特性劣化が起こらない有機トランジスタおよびその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an organic transistor which does not cause deterioration of characteristics of an organic semiconductor at the time of forming a sealing layer of the organic semiconductor layer and after the sealing layer is formed, and a method for manufacturing the same.
請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極および有機半導体層を含んでなる有機トランジスタにおいて、
少なくともチャネル部上を覆うようにして前記有機半導体層上に封止層が形成され、
前記封止層は、少なくとも樹脂および無機微粒子を用いて構成され、
前記封止層を構成する樹脂が、含フッ素化合物であることを特徴とする有機トランジスタである。
請求項２に記載の発明は、前記封止層の体積抵抗率が、１×１０１２Ωｃｍ以上であ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である。
請求項３に記載の発明は、有機トランジスタがボトムゲート構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機トランジスタである。
請求項４に記載の発明は、前記無機微粒子が酸化珪素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機トランジスタである。
請求項５に記載の発明は、前記封止層が第１封止層および第２封止層の複数層からなり、前記有機半導体層に接する第１封止層が、含フッ素化合物のみからなり、前記有機半導体層に接しない第２封止層が、酸化珪素を含むエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項４に記載の有機トランジスタである。
請求項６に記載の発明は、基板上に、ゲート電極とゲート絶縁膜とをこの順で設け、前記ゲート絶縁膜上にチャネル部が形成されるようにソース電極とドレイン電極とを対向して設け、前記チャネル部上に有機半導体層を設け、少なくとも前記チャネル部を覆うようにして前記有機半導体層上に封止層を設ける有機トランジスタの形成方法であって、
前記封止層は、少なくとも樹脂および無機微粒子を用いて構成され、かつ前記封止層は、塗布法もしくは印刷法により形成され、
前記封止層を塗布法もしくは印刷法により形成する工程が、前記封止層を構成する樹脂を溶解する含フッ素系溶媒を用い、前記含フッ素系溶媒に前記封止層を形成する材料を溶解または分散し、これを用いて前記塗布法もしくは印刷法を行うことを特徴とする有機トランジスタの製造方法である。
請求項７に記載の発明は、前記無機微粒子が酸化珪素であることを特徴とする請求項６に記載の有機トランジスタの製造方法である。
The invention according to claim 1 is an organic transistor comprising a substrate and a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode and an organic semiconductor layer formed on the substrate.
A sealing layer is formed on the organic semiconductor layer so as to cover at least the channel portion,
The sealing layer is configured using at least a resin and inorganic fine particles ,
The organic transistor is characterized in that the resin constituting the sealing layer is a fluorine-containing compound .
According to a second aspect of the invention, the volume resistivity of the sealing layer is an organic transistor according to claim 1, characterized in that 1 × 10 12 [Omega] cm or more.
The invention described in claim 3 is the organic transistor according to claim 1 or 2 , characterized in that the organic transistor has a bottom gate structure.
The invention according to claim 4 is the organic transistor according to any one of claims 1 to 3 , wherein the inorganic fine particles are silicon oxide.
In the invention according to claim 5 , the sealing layer is composed of a plurality of layers of a first sealing layer and a second sealing layer, and the first sealing layer in contact with the organic semiconductor layer is composed of only a fluorine-containing compound. The organic transistor according to claim 4 , wherein the second sealing layer not in contact with the organic semiconductor layer is made of an epoxy resin containing silicon oxide.
According to a sixth aspect of the present invention, a gate electrode and a gate insulating film are provided in this order on a substrate, and a source electrode and a drain electrode are opposed to each other so that a channel portion is formed on the gate insulating film. A method of forming an organic transistor, wherein an organic semiconductor layer is provided on the channel portion, and a sealing layer is provided on the organic semiconductor layer so as to cover at least the channel portion,
The sealing layer is configured using at least a resin and inorganic fine particles, and the sealing layer is formed by a coating method or a printing method ,
The step of forming the sealing layer by a coating method or a printing method uses a fluorine-containing solvent that dissolves the resin constituting the sealing layer, and dissolves the material that forms the sealing layer in the fluorine-containing solvent. Alternatively, it is a method for producing an organic transistor, characterized in that the coating method or the printing method is performed using the dispersion .
The invention according to claim 7, wherein the inorganic fine particles are a manufacturing method of an organic transistor according to claim 6, characterized in that the silicon oxide.
本発明では、有機半導体層上に、水蒸気バリア性の高い封止層を形成することにより、有機半導体の特性劣化が起こらない有機トランジスタおよびその製造方法を提供することができる。 In the present invention, by forming a sealing layer having a high water vapor barrier property on the organic semiconductor layer, it is possible to provide an organic transistor in which the characteristics of the organic semiconductor do not deteriorate and a method for manufacturing the same.
本発明の有機トランジスタの構成例を、図面を基に説明する。
図１は、本実施の形態に係る有機トランジスタの断面図である。
図１の有機トランジスタは、基板００１の上に形成されたトランジスタ層１０１が封止層２００で覆われている。封止層２００は、少なくとも樹脂２０１および無機微粒子２０２を用いて構成されている。またトランジスタ層１０１は、後述のゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極および有機半導体層を含んでなる。
封止層２００は単層でも複数層で構成されていても良く、少なくとも有機半導体層に接する封止層２００の樹脂材料は、含フッ素化合物が好ましく、例えば含フッ素アクリル樹脂、含フッ素ポリイミドなどの縮合系含フッ素ポリマー、含フッ素エーテルポリマー、含フッ素環状エーテルポリマーなどを用いることができる。これらは、全フッ素置換されたペルフルオロ体でもよく、フッ素置換残部を塩素などで置換したものでもよい。さらにトリフロロメタン置換基などを有していてもよい。有機半導体層に接する封止層２００は、有機半導体層を劣化させない材料であることが好ましい。
A structural example of the organic transistor of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic transistor according to this embodiment.
In the organic transistor of FIG. 1, a
The
上記含フッ素化合物を溶解する含フッ素系溶媒としては、フッ素化デカリン、フッ素化シクロヘキサン、フッ素化ヘキサン、フッ素化オクタン、フッ素化デカン等の含フッ素脂肪族炭化水素類、または、フッ素化トリペンチルアミン、フッ素化トリブチルアミン、フッ素化トリプロピルアミン等の含フッ素アルキルアミン類、または、２−ブチルテトラヒドロフラン等の含フッ素環状エーテルなどの含フッ素有機溶媒を用いることができる。これらは全フッ素置換されたペルフルオロ体でもよく、フッ素置換残部を塩素などで置換したものでもよい。また、これらを２種以上混合して使用してもよい。 Examples of the fluorine-containing solvent that dissolves the fluorine-containing compound include fluorine-containing aliphatic hydrocarbons such as fluorinated decalin, fluorinated cyclohexane, fluorinated hexane, fluorinated octane, and fluorinated decane, or fluorinated tripentylamine. Fluorine-containing organic solvents such as fluorine-containing alkylamines such as fluorinated tributylamine and fluorinated tripropylamine, and fluorine-containing cyclic ethers such as 2-butyltetrahydrofuran can be used. These may be perfluoro compounds substituted with all fluorine, or may be those obtained by replacing the fluorine substitution residue with chlorine or the like. Moreover, you may use these in mixture of 2 or more types.
有機半導体層に接する封止層２００の形成方法としては、塗布法もしくは印刷法が挙げられ、例えば凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、リバースグラビアコート法、バーコート法、ディップコート法、ブレードコート法、ラミネート法、ディスペンサ法を用いることができる。上記形成方法では、上記含フッ素系溶媒を用い、これに前記封止層を形成する材料を溶解または分散した塗工液を用いるのが好ましい。
Examples of the method for forming the
封止層２００は、有機半導体層上に形成されていることから、絶縁性が必要である。封止層２００の体積抵抗率は、１０１２Ωｃｍ以上が好ましく、より好ましくは１０１４Ωｃｍ以上、さらに好ましくは１０１６Ωｃｍ以上である。封止層２００の体積抵抗率が１０１２Ωｃｍより小さいと、有機半導体に接している封止層にソース電極およびドレイン電極間のオフ電流が生じてしまう。
Since the
封止層２００が複数層で構成されている場合、有機半導体層に接しない封止層の樹脂材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ弗化ビニリデン、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂や、これらの樹脂のポリマーアロイや共重合体を用いることができる。また、可視光やＵＶ、ＥＢなどの電磁波によって硬化させる可視光硬化樹脂、ＵＶ硬化樹脂、ＥＢ硬化樹脂もしくは、熱によって硬化する熱硬化樹脂を用いることもできる。
When the
有機半導体に接しない封止層の形成方法としては、凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、リバースグラビアコート法、バーコート法、ディップコート法、ブレードコート法、ディスペンサ法などにより、上記材料を有機半導体に接する封止層上に塗工した後、可視光やＵＶ、ＥＢなどの電磁波、および、熱によって硬化させる方法を用いることができる。 As a method for forming a sealing layer not in contact with an organic semiconductor, a relief printing method, a reverse offset printing method, an ink jet printing method, a screen printing method, a spray coating method, a spin coating method, a die coating method, a roll coating method, a reverse gravure coating method. After coating the above material on the sealing layer in contact with the organic semiconductor by the bar coating method, dip coating method, blade coating method, dispenser method, etc., it is cured by electromagnetic waves such as visible light, UV, EB, and heat. Can be used.
封止層２００を構成する無機微粒子２０２は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＢｅＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｇＳｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、Ｃａ２ＳｉＯ３、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＦｅＣｒ２Ｏ４、ＭｇＦｅ２Ｏ４、ＭｇＣｒ２Ｏ４、ＦｅＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｂａ２ＳｉＯ４、ＰｂＯ、ＳｎＯ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢａＴｉＯ３、ＢａＳｎＯ３、ＣａＳｎＯ３、ＢａＺｒＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＴｉＯ４、ＰｂＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、Ｋ２Ｔｉ４Ｏ９、Ｋ２Ｔｉ６Ｏ１３、Ｎａ２Ｔｉ６Ｏ１３等の酸化物やＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、Ｂ４Ｃ等の炭化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＡｌＮ等の窒化物、ＴｉＢ２、ＢＮなどのホウ化物、カオリナイト、スメクタイト、蛇紋石、雲母、ハイドロタルサイト、層状ポリケイ酸塩などの粘土の材料から選ばれる一種以上の材料が適宜利用できる。中でも、酸化珪素ＳｉＯ２がとくに好ましい。
The inorganic
本発明における無機微粒子２０２の粒径としては、５μｍより小さいものであって、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲であることが望ましい。５μｍを超えると樹脂中に添加しても粒子径が大きいため均一に分散せずバリア性機能発現が不安定になる。また、下限値はなるべく小さい方が好ましいが分散方法に制約をうけたり、分散に時間がかかったりする。無機微粒子２０２は、１次粒子のまま用いても、また、２次凝集粒子を形成した状態で使用することもできる。
The particle diameter of the inorganic
無機微粒子の形状は、球状や、葉状もしくは鱗片状のものを用いることができる。 As the shape of the inorganic fine particles, a spherical shape, a leaf shape, or a scale shape can be used.
封止層２００に含まれる無機微粒子の量は、封止層中に１重量％から５０重量％であることが好ましいが、これに限定されない。
The amount of inorganic fine particles contained in the
封止層２００が樹脂２０１と無機微粒子２０２とを用いて構成されることで、無機微粒子２０２が気体分子を遮断する作用により封止層２００のバリア性が向上する。よって本発明の封止層２００は、樹脂単独で構成される封止層よりも高いバリア性の封止層を得ることができる。また、スパッタリング法やCVD法などの真空成膜法で封止層を形成するよりも、本発明の封止層は低コスト、高速形成が可能である。
When the
封止層２００が複数層で構成されている場合、無機微粒子はいずれか一方の封止層、あるいは両方の封止層に添加することができる。
When the
無機微粒子を含む封止層は、５０ｎｍから５０００ｎｍ程度の膜厚に形成するが、これに限定するものではない。 The sealing layer containing inorganic fine particles is formed to a thickness of about 50 nm to 5000 nm, but is not limited thereto.
図２は、本実施の形態に係る有機トランジスタをさらに説明するための断面図である。
図２に示される有機トランジスタは、ボトムゲート型の構造を有する。図２において、絶縁基板００２上にトランジスタ層１０２が設けられ、このトランジスタ層１０２は、絶縁基板００２上に、ゲート電極１１１とゲート絶縁膜１１２とをこの順で設け、ゲート絶縁膜１１２上にチャネル部が形成されるようにソース電極１１３とドレイン電極１１４とを対向して設け、チャネル部上に有機半導体層１１５を設けて構成されている。さらに、少なくともチャネル部を覆うようにして有機半導体層１１５上に封止層２１０が設けられている。ゲート電極１１１やソース電極１１３に接続する配線、ゲート電極１１１、ソース電極１１３およびドレイン電極１１４の一部が封止層２１０に覆われていない構成であってもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view for further explaining the organic transistor according to the present embodiment.
The organic transistor shown in FIG. 2 has a bottom-gate structure. In FIG. 2, a
絶縁基板００２の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、シクロオレフィンポリマー、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂などの材料を用いることができ、これらの樹脂を組み合わせたポリマーアロイや、２種以上積層した物でも良い。またガラスエポキシ積層板などの繊維や粒子を含有したプラスチック基板でも良い。
Materials for the insulating
ゲート電極１１１、ソース電極１１３、ドレイン電極１１４の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｇなどの金属ペースト、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎの金属からなるナノ粒子、または、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎの金属から選択される２種類以上の金属からなる合金のナノ粒子、ポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリピロールなどの導電性高分子を用いることができる。
As materials of the gate electrode 111, the
ゲート電極１１１、ソース電極１１３、ドレイン電極１１４の形成方法としては、前記の導電性材料をＰＶＤやＣＶＤで製膜した後に、フォトリソグラフィーなどでパターン形成する方法を用いることができる。
As a method for forming the gate electrode 111, the
また、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液などを印刷する方法を用いることもできる。印刷方法は凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などを用いることができる。 Alternatively, a method of printing a metal paste, a metal nanoparticle dispersion, a conductive polymer solution, or the like can be used. As a printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, a lithographic printing method, a reverse offset printing method, a screen printing method, an ink jet method, a thermal transfer printing method, a dispenser method, and the like can be used.
ゲート絶縁膜１１２の材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ弗化ビニリデン、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリル樹脂、およびこれらの樹脂のポリマーアロイや共重合体を用いることができる。
Materials for the
ゲート絶縁膜１１２の形成方法としては、凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷等の印刷法や、スプレーコート法、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、リバースグラビアコート法、バーコート法、ディップコート法、ブレードコート法等の塗布法を用いることができる。
As a method for forming the
有機半導体層１１５の材料としては、π共役ポリマーが広く用いられ、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリアリルアミン類、フルオレン類、ポリカルバゾール類、ポリインドール類、ポリフェニレンビニレン類などを用いることができる。また、有機溶媒への溶解性を有する低分子物質、例えば、ペンタセンなどの多環芳香族の誘導体、フタロシアニン誘導体、ペリレン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、フラーレン類、カーボンナノチューブ類などを用いても良い。
As a material of the
有機半導体層１１５の形成方法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などを用いることができる。
As a method for forming the
有機トランジスタ上に表示層を形成して表示装置を作製した場合、封止層は層間絶縁膜や配向膜として機能しても良く、封止層の上に層間絶縁膜や配向膜が形成された構成でも良い。 When a display device is manufactured by forming a display layer on an organic transistor, the sealing layer may function as an interlayer insulating film or an alignment film, and the interlayer insulating film or the alignment film is formed on the sealing layer. It may be configured.
以下に実験例、実施例および比較例を挙げて、本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to experimental examples, examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.
ポリエチレンナフタレート（PEN)フィルムを基板として用い、基板表面に銀電極インク(真空冶金製Agナノメタルインク:Aldrich製ポリエチレングリコール=8:１)を凸版印刷で印刷し、150℃の熱処理によりゲート電極を形成した。つぎに、ゲート電極を覆うようにゲート絶縁剤インク(Aldrich製ポリビニルフェノールのIPA溶液)をダイコート法にて塗布し、180℃の熱処理を行ってゲート絶縁膜を形成した。つぎに、ゲート絶縁膜上に銀ペーストをスクリーン印刷で印刷し、150℃の熱処理を行ってソース電極とドレイン電極を形成した。さらに、有機半導体（９,９−ジオクチルフルオレンコビチオフェン溶液）をインクジェット印刷にて形成することにより、有機トランジスタ層を形成した。有機トランジスタ層の形成後に、後述する手法で封止層を形成し、40℃相対湿度90％雰囲気中に100時間保存する処理を行った後、室温常湿雰囲気に戻した。 Using a polyethylene naphthalate (PEN) film as the substrate, silver electrode ink (vacuum metallurgy Ag nanometal ink: Aldrich polyethylene glycol = 8: 1) is printed on the substrate surface by letterpress printing, and the gate electrode is formed by heat treatment at 150 ° C. Formed. Next, a gate insulating ink (IPA solution of polyvinylphenol made by Aldrich) was applied by a die coating method so as to cover the gate electrode, and a heat treatment at 180 ° C. was performed to form a gate insulating film. Next, a silver paste was printed on the gate insulating film by screen printing, and heat treatment at 150 ° C. was performed to form a source electrode and a drain electrode. Furthermore, the organic transistor layer was formed by forming an organic semiconductor (9,9-dioctylfluorenecobithiophene solution) by inkjet printing. After the formation of the organic transistor layer, a sealing layer was formed by the method described later, and after storing in a 40 ° C. and 90% relative humidity atmosphere for 100 hours, the atmosphere was returned to room temperature and humidity.
また、上記の構成で作製した有機トランジスタをKeithley製の半導体パラメータアナライザーSCS4200を用いて測定することにより、I-V特性を求め、封止を行うことによるトランジスタ特性の変化を評価した。
得られた有機トランジスタで以下の条件における測定値を得た。ドレイン電圧を−40Vとした時のドレイン電流について、ゲートバイアス−40V時および0V時の比と、I−Vカーブの飽和領域から電界効果移動度を算出した。Onoff比と移動度が高い値を示すほど高特性の素子である。
In addition, by measuring an organic transistor manufactured with the above configuration using a semiconductor parameter analyzer SCS4200 manufactured by Keithley, IV characteristics were obtained, and changes in transistor characteristics due to sealing were evaluated.
The obtained organic transistor was measured under the following conditions. For the drain current when the drain voltage was −40 V, the field effect mobility was calculated from the ratio of the gate bias at −40 V and 0 V and the saturation region of the IV curve. The higher the Onoff ratio and mobility, the higher the characteristics of the device.
実施例１
有機トランジスタ層の上に封止材料(旭硝子製フッ素樹脂、サイトップ、樹脂分：シリカ微粒子＝80wt％：20wt％)をスクリーン印刷法で印刷し、真空中90℃で1時間乾燥させて封止層を作製した。印刷に用いた溶媒はパーフルオロトリブチルアミンであり、シリカ微粒子の粒径は８０ｎｍであり、封止層全体の体積抵抗率は４．５×１０１５Ωｃｍであり、封止層の膜厚は０．９μｍであった。
Example 1
A sealing material (Fluorine resin from Asahi Glass, Cytop, resin content: silica fine particles = 80wt%: 20wt%) is printed on the organic transistor layer by screen printing, and dried in a vacuum at 90 ° C for 1 hour for sealing. A layer was made. The solvent used for printing was perfluorotributylamine, the particle size of the silica fine particles was 80 nm, the volume resistivity of the entire sealing layer was 4.5 × 10 15 Ωcm, and the film thickness of the sealing layer was 0 .9 μm.
実施例２
有機トランジスタ層の上に封止材料(旭硝子製フッ素樹脂、サイトップCTL−809M)をディスペンサ法で印刷して一層目の封止層を形成し、さらに熱硬化樹脂（エポキシ樹脂：シリカ粒子＝60wt%：40wt%）をスクリーン印刷法で印刷して二層目の封止層を形成した。印刷に用いた溶媒はパーフルオロトリブチルアミンであり、シリカ微粒子の粒径は８０ｎｍであり、封止層全体の体積抵抗率は４．５×１０１５Ωｃｍであり、封止層の膜厚は一層目が０．５μｍ、二層目が１２．６μｍであった。
Example 2
A sealing material (Fluorine resin from Asahi Glass, Cytop CTL-809M) is printed on the organic transistor layer by a dispenser method to form a first sealing layer, and a thermosetting resin (epoxy resin: silica particles = 60 wt. %: 40 wt%) was printed by a screen printing method to form a second sealing layer. The solvent used for printing is perfluorotributylamine, the particle diameter of the silica fine particles is 80 nm, the volume resistivity of the entire sealing layer is 4.5 × 10 15 Ωcm, and the film thickness of the sealing layer is one layer. The eyes were 0.5 μm and the second layer was 12.6 μm.
比較例１
実施例１において、封止層を形成しないものを比較例１の有機トランジスタとした。
Comparative Example 1
In Example 1, the organic transistor of Comparative Example 1 was not formed with a sealing layer.
比較例２
実施例１において、シリカ微粒子を用いなかったものを比較例２の有機トランジスタとした。
Comparative Example 2
In Example 1, the organic transistor of Comparative Example 2 was obtained without using silica fine particles.
以上の有機トランジスタを評価した結果を表１に示す。 The results of evaluating the above organic transistors are shown in Table 1.
実施例と比較例を比較すると、比較例はオンオフ比と移動度が低いが、実施例の素子は高特性を保っている。 Comparing the example and the comparative example, the comparative example has a low on-off ratio and mobility, but the element of the example maintains high characteristics.
本発明の有機トランジスタは、液晶表示装置、電気泳動型表示装置、電界発光表示装置などの表示デバイスやRFIDタグ、圧力センサ、温度センサ、湿度センサなど広い用途で利用できる。 The organic transistor of the present invention can be used in a wide range of applications such as display devices such as liquid crystal display devices, electrophoretic display devices, electroluminescent display devices, RFID tags, pressure sensors, temperature sensors, and humidity sensors.
００１、００２……基板、１０１、１０２……トランジスタ層、１１１……ゲート電極、１１２……ゲート絶縁膜、１１３……ソース電極、１１４……ドレイン電極、１１５……有機半導体層、２００、２１０……封止層、２０１……樹脂、２０２……無機微粒子。
001, 002 ... Substrate, 101, 102 ... Transistor layer, 111 ... Gate electrode, 112 ... Gate insulating film, 113 ... Source electrode, 114 ... Drain electrode, 115 ... Organic semiconductor layer, 200, 210 ... sealing layer, 201 ... resin, 202 ... inorganic fine particles.
Claims (7)
少なくともチャネル部上を覆うようにして前記有機半導体層上に封止層が形成され、
前記封止層は、少なくとも樹脂および無機微粒子を用いて構成され、
前記封止層を構成する樹脂が、含フッ素化合物であることを特徴とする有機トランジスタ。 In an organic transistor comprising a substrate and a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode and an organic semiconductor layer formed on the substrate,
A sealing layer is formed on the organic semiconductor layer so as to cover at least the channel portion,
The sealing layer is configured using at least a resin and inorganic fine particles ,
An organic transistor, wherein the resin constituting the sealing layer is a fluorine-containing compound .
前記封止層は、少なくとも樹脂および無機微粒子を用いて構成され、かつ前記封止層は、塗布法もしくは印刷法により形成され、
前記封止層を塗布法もしくは印刷法により形成する工程が、前記封止層を構成する樹脂を溶解する含フッ素系溶媒を用い、前記含フッ素系溶媒に前記封止層を形成する材料を溶解または分散し、これを用いて前記塗布法もしくは印刷法を行うことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。 A gate electrode and a gate insulating film are provided in this order on the substrate, and a source electrode and a drain electrode are provided to face each other so that a channel part is formed on the gate insulating film, and an organic semiconductor is provided on the channel part. A method of forming an organic transistor comprising: providing a sealing layer on the organic semiconductor layer so as to cover at least the channel portion;
The sealing layer is configured using at least a resin and inorganic fine particles, and the sealing layer is formed by a coating method or a printing method ,
The step of forming the sealing layer by a coating method or a printing method uses a fluorine-containing solvent that dissolves the resin constituting the sealing layer, and dissolves the material that forms the sealing layer in the fluorine-containing solvent. Alternatively, a method for producing an organic transistor, comprising dispersing and performing the coating method or the printing method using the dispersion .
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