晶体管和包括该晶体管的显示器件制造技术

一种晶体管包括第一电极、第二电极、设置在第一和第二电极之间的有机层以及用于给有机层施加电场的第三电极。有机层包括聚合物包合配合物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶体管和包括该晶体管的显示器件。特别是，本专利技术涉及具有有机层作为包括导电聚合物的半导体层的晶体管，还涉及包括这种晶体管的显示器件。如这里使用的，术语“导电聚合物”指的是用做导体或半导体的新型聚合物。
技术介绍
近年来，使用有源元件如薄膜晶体管(TFT)作为其开关元件的有源矩阵液晶显示器件(LCD)已被广泛地用作显示器用于笔记本计算机、台式计算机、工作站等中，并用在液晶电视机中。这是因为有源矩阵LCD可显示具有高质量的图像，这至少可与在CRT上显示的图像相比或比其更好，同时功耗低并且占据的空间比CRT小。尽管具有这些优点，有源矩阵LCD仍然比CRT的价格高。相应地，为了更普遍地使用这种类型的显示器件，必须降低它的价格。同时，近年来还强有力地研究和发展了有源矩阵有机EL(场致发光)显示器件。在有源矩阵有机EL显示器件中，它的发光元件(即有源矩阵有机发光二极管(OLED))由有源元件驱动。因此，用于这种有机EL器件的有源元件也必须以低价格制造。为了降低有源矩阵LCD或有机EL器件的制造成本而提出的方法之一是使用有机场效应晶体管(FET)或有机薄膜晶体管(TFT)作为它的有源元件。有机FET或有机TFT包括有机半导体薄膜，该有机半导体薄膜很容易通过目前可获得的薄膜淀积技术来形成。然而，今天通常用于形成非晶硅(a-Si)或多晶硅(p-Si)TFT的绝缘层或者半导体层的等离子体增强化学汽相淀积(CVD)系统和用于形成这种TFT的电极的溅射系统都非常昂贵。而且，在CVD工艺中，必须在高到约230℃到约350℃的温度下淀积绝缘层或半导体层。此外，CVD或溅射系统通常需要频繁的维护，如清洗，因此导致产量下降。相反，例如用于形成有机FET的涂覆器或喷墨打印机的价格便宜，并需要比CVD或溅射系统更简单的维护。而且，在比通过CVD工艺形成的常规绝缘或半导体层更低的温度下淀积有机半导体薄膜。相应地，当液晶显示器件或有机EL显示器件使用有机FET时，大大降低了成本。有机TFT通常包括透明基板(例如玻璃基板)、栅极、栅极绝缘膜、源极、漏极和有机半导体膜。在有机TFT中，通过改变施加于栅极的电压，可以调整存在于栅极绝缘膜和有机半导体膜之间的界面中的电荷量，并由此可以改变从源极经过有机半导体膜流进漏极的电流量。通过这种方式，有机TFT可以选择地导通或关断，并且还被称为“有机FET”。例如，Yen-Yi Lin、David J.Gundlach、Shelby F.Nelson和Thomas N.Jackson在IEEE Transaction on Electronic Devices的第44卷、第8号、第1325页(1997)中公开了使用并五苯形成有机TFT。然而，并五苯形成的有机半导体膜必须通过蒸发工艺来淀积。因而，为了提高这种膜的性能，该膜必须被充分结晶。另一方面，根据另一种已提出的技术，并五苯衍生物用做替代的有机膜材料，以便构成更容易地溶解和可构图的最终有机膜。为了淀积低分子量有机半导体材料的薄膜，如并五苯，必须进行蒸发处理。因此，不能有效地制造有机TFT。而且，由于这种材料通常不能充分地结晶，因此不能总是实现所希望的性能。此外，日本特许公开专利公报No.63-76378公开了一种使用聚噻吩或其衍生物作为有机半导体膜来制造有机TFT的方法。由聚噻吩、聚噻吩衍生物或噻吩低聚物制成的有机半导体薄膜可以通过电化学聚合反应或溶液涂覆技术很容易形成。也就是说，这种有机半导体是一种容易构图的材料。然而，这种材料仍然正在研发之中，其性能并没有完全令人满意。一般来说，很多常规导电聚合物是刚性的、不溶的和和难熔的。因而，为了引入或增加可熔性或溶解度，有时使用聚合物衍生物或具有附加侧链的低聚物(例如参见日本特许公开公报No.4-133351、63-76378和5-110069)。然而，当引入侧链时，聚合物链将大大增加它的柔性。然后，玻璃转变点将被包含于工作温度范围内。结果是，由于微型布朗运动将产生热色现象，π电子将增加它们的共轭长度，并且相对于温度的特性稳定性将下降。另一方面，当使用低聚物时，导电聚合物的可靠性有害地下降。此外，具有附加低聚物的材料不能确保足够的迁移率。因而，为了增加迁移率，该导电有机化合物的聚合反应程度或对准性能应该提高。通过另外提供对准膜可提高导电有机化合物的对准性能，如在日本特许公报No.7-206599中所公开的。此外，π共轭聚合物很容易被空气中的氧气或水影响并使其退化。如上所述，常规有机TFT呈现不足的电性能，缺乏化学稳定性并具有短寿命。近年来，通过将多种不同的聚合物或高分子量化合物和低分子量化合物经过非共价相互反用配合在一起而获得的聚合物配合物在不涉及晶体管技术或显示技术的某些特定领域中作为新的功能材料已经引起人们的注意。例如，包括作为客体分子的导电聚合物和环糊精(CD，是一种绝缘环状分子)的聚合物包合配合物，或由环糊精合成的作为主体分子的分子纳米管，分别被希望用作分子导体。例如，参见Abe等人的“由聚苯胺和分子纳米管构成的分子线的结构和物理性能”、Polymer Preprints，Japan，vol.50，No.13 2980(2001)和Shimomura等人的“由导电聚合物和分子纳米管构成的分子涂覆线”，PolymerPreprints，Japan，Vol.50 No.13，3265(2001)。然而，没有人曾经报道或建议有机TFT或显示器件能够或应当使用由聚合物包合配合物制成的半导体层形成。
技术实现思路
为了克服上述问题，通过在晶体管中形成聚合物包合配合物的有机层，本专利技术的优选实施方案改进了晶体管的性能和可靠性，大大简化了晶体管的制造工艺并降低了其制造成本。本专利技术的优选实施方案还提供了包括这种新型晶体管的显示器件。如下所述，本专利技术的各种优选实施方案提供了一种晶体管和显示器件，它们具有显著改进的性能，包括非常高的载流子迁移率、优异的导通-截止比和电流-电压比、大大简化的制造工艺、降低的制造成本、提高的孔隙率、提高的亮度、提高的对比率、改进的视角、高稳定性、高可靠性、高耐久性并具有纳米级的有机TFT结构。根据本专利技术的一个优选实施方案，晶体管包括第一电极、第二电极、设置在第一和第二电极之间的有机层、以及用于给有机层施加电场的第三电极，其中有机层包括聚合物包合配合物。优选，有机层是具有纳米级尺寸的有机层。还优选，包括聚合物包合配合物的有机层包括包含在主体分子中的客体聚合物，该客体聚合物具有导电性。主体分子可具有为交联结构的聚合物，并且客体聚合物的至少一端优选包括大端基，其设置成用于稳定化其中在主体分子中包括客体聚合物的状态。客体聚合物优选可具有反应性端基，其中相邻客体聚合物的反应性端基优选键合在一起。在另一优选实施方案中，客体聚合物可以是π共轭聚合物，其中端基和客体聚合物形成π共轭聚合物。此外，客体聚合物可以是线性聚合物，并且主体分子可以是圆筒形主体分子，其中圆筒形主体分子是低分子量化合物和高分子量化合物中的一种。在另一优选实施方案中，客体聚合物优选具有至少为10-200的聚合度。根据本专利技术的各种优选实施方案的晶体管可以是具有底栅排列、顶栅排列和平面排列中的任何一种排列的场效应晶体管。根据上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，包括：第一电极；第二电极；设置在第一和第二电极之间的有机层；和用于给所述有机层施加电场的第三电极；其中所述有机层包括聚合物包合配合物。

【技术特征摘要】
JP 2001-12-25 391526/20011.一种晶体管，包括第一电极；第二电极；设置在第一和第二电极之间的有机层；和用于给所述有机层施加电场的第三电极；其中所述有机层包括聚合物包合配合物。2.根据权利要求1的晶体管，其中所述聚合物包合配合物具有包含于主体分子中的客体聚合物，该客体聚合物具有导电性。3.根据权利要求2的晶体管，其中所述主体分子包括具有交联结构的聚合物。4.根据权利要求2和3中任一项的晶体管，其中所述客体聚合物的至少一端包括大端基，该大端基设置成可以稳定化客体聚合物包含于主体分子中的状态。5.根据权利要求2-4中任一项的晶体管，其中所述客体聚合物具有反应性端基，相邻客体聚合物的反应端基结合在一起。6.根据权利要求2-5中任一项的晶体管，其中所述客体聚合物是π共轭聚合物，并且所述端基和所述客体聚合物形成π共轭系统。7.根据权利要求2-5中任一项的晶体管，其中所述客体聚合物是线性聚合物。8.根据权利要求2-7中任一项的晶体管，其中所述主体分子是圆筒形主体分子。9.根据权利要求8的晶体管，其中所述圆筒形主体分子是低分子量化合物和高分子量化合物中的一种。10.根据权利要求2-9中任一项的晶体管，其中所述客体聚合物具有至少10-200的聚合度。11.根据权利要求2-10中任一项的晶体管，其中所述晶体管是场效应晶体管。12.根据权利要求11的晶体管，其中所述场效应晶体管具有底栅型设置、项栅型设置和平面型设置中的一种。13.根据权利要求1-12中任一项的晶体管，其中所述晶体管是纳米级有机晶体管。14.一种显示器件，包括根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：水崎真伸，山原基裕，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]