電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステム
【課題】低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示す電界効果型トランジスタなどの提供。
【解決手段】絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成された酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層を被覆するように形成された保護層とを有し、前記保護層が、フッ素樹脂を含有し、前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下である電界効果型トランジスタである。
【解決手段】絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成された酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層を被覆するように形成された保護層とを有し、前記保護層が、フッ素樹脂を含有し、前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下である電界効果型トランジスタである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一種である電界効果型トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＦＥＴ）は、チャネルに電界を印加した状態で、ゲート電圧を印加し半導体内のキャリアを誘起させることにより、ソースとドレイン間に流れる電流を制御することが可能なトランジスタである。
【０００３】
ＦＥＴは、ゲート電圧を印加することによりスイッチングが可能であることから、様々なスイッチング素子や増幅素子として利用されている。また、ＦＥＴは、ゲート電流が低いことに加え、構造が平面的であることから、バイポーラトランジスタと比較して容易に作製することができ、更に、高集積化も容易に行うことができる。このため、現在の電子機器内において用いられている集積回路の多くには、ＦＥＴが用いられている。
その中でもＦＥＴは、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）として、アクティブマトリックス方式のディスプレイなどに応用されている。
【０００４】
近年、アクティブマトリックス方式の平面薄型ディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）としては、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、電子ペーパーなどが実用化されている。
【０００５】
これらＦＰＤは、通常、非晶質シリコンや多結晶シリコンを活性層に用いたＴＦＴを含む駆動回路により駆動されている。そして、ＦＰＤは、更なる大型化、高精細化、高速駆動性が求められており、それに伴って、キャリア移動度が高く、特性の経時変化が小さく、素子間のばらつきが小さいＴＦＴが求められている。
【０００６】
近年、シリコンに代わる半導体材料として、酸化物半導体が注目されている。その中でもＩｎＧａＺｎＯ４（ａ−ＩＧＺＯ）は、室温成膜が可能、アモルファス状態、移動度１０ｃｍ２／Ｖ・ｓ前後の高移動度特性、という特徴を持ち、実用化へ向けて開発が盛んに行われている（非特許文献１参照）。
【０００７】
酸化物半導体は、酸素欠損によりキャリアを発生させており、後工程での酸素濃度の変化による特性劣化や、大気中の酸素や水分の影響による特性劣化が起こりやすい。そのため、酸化物半導体を保護層により保護することが検討されている。
【０００８】
一方、近年、スパッタ法や、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ドライエッチング法などの高価な設備を必要とする真空プロセスに対して、低コスト化が可能であるウェットプロセスを用いたプリンタブルエレクトロニクスの開発が活発化している。
【０００９】
酸化物半導体を保護する保護層の形成方法についても、真空プロセスにより形成したＳｉＯ２やＳｉＮｘが主流であるが、低コスト化を目的として、プリンタブルエレクトロニクスを用いた報告が増え始めている。
【００１０】
例えば、保護層材料としてシリコン系樹脂を用いた方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、シリコン系樹脂は、低吸湿性が十分ではないという問題があり、より低吸湿性の材料による酸化物半導体の保護層が求められている。
また、ポリシラザンやアルコキシシランを前駆体とした金属酸化物薄膜、又はポリイミドやフェノール樹脂を用い、塗布法によって酸化物半導体の保護層を形成する方法が提案されている（特許文献２参照）。しかし、ポリシラザンやアルコキシシランといった前駆体は、大気中の水と反応して加水分解反応を起こす材料であり、低吸湿性に乏しく不十分であるという問題がある。また、ポリイミドやフェノール樹脂は、低吸湿性が十分でなく、また、焼成プロセスによる酸化反応によって酸化物半導体のキャリア濃度を変化させてしまうという問題がある。発明者らの検討では、アルコキシシランを前駆体とした金属酸化物や、ポリイミドを酸化物半導体の保護層として用いると、−５Ｖ以上の閾値電圧のシフト（デプレッション）が起こるという問題があった。
【００１１】
そこで、酸化物半導体の保護層として、低吸湿材料であり、かつ酸化などが起こりにくい安定な材料であるフッ素樹脂を用いる方法が提案されている。
例えば、保護層として全フッ素化樹脂を用いることで、ＴＦＴ特性の閾値のシフトを抑制する方法が提案されている（特許文献３参照）。
一般的に、フッ素樹脂は、結合エネルギーが高く安定したＣ−Ｆ結合を有しているため、その表面は撥液性を示す。特にすべてのＣ−Ｈ基がＣ−Ｆ基に置換された全フッ素化樹脂は、Ｃ−Ｆ基がより高密度に表面に露出するため、高撥液性を示し、水に対する接触角は１００°以上となる。また、全フッ素化樹脂は、その安定さ故に、表面改質が難しい。
上記で提案の技術では、全フッ素化樹脂を保護層として用いていることから、ＵＶオゾン処理や酸素プラズマ処理といった親水化処理を施しても表面改質が困難となり、後工程にて保護層の上に層が形成しにくいという問題がある。また、保護層の上に層を形成できたとしても、保護膜とその層との密着性が低く信頼性に劣るという問題がある。
【００１２】
したがって、酸化物半導体を用いた電界効果型トランジスタにおいて、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示す電界効果型トランジスタ、並びに、該電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムの提供が求められているのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示す電界効果型トランジスタ、並びに、該電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成された酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層を被覆するように形成された保護層とを有し、
前記保護層が、フッ素樹脂を含有し、
前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下であることを特徴とする電界効果型トランジスタである。
＜２＞ 保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角が０°以上５０°以下、及び保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角が０°以上４０°以下の少なくともいずれかである前記＜１＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜３＞ 駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを有し、かつ前記光制御素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示素子である。
＜４＞ 光制御素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子、及びエレクトロクロミック素子のいずれかを有する前記＜３＞に記載の表示素子である。
＜５＞ 光制御素子が、液晶素子、電気泳動素子、及びエレクトロウェッティング素子のいずれかを有する前記＜３＞に記載の表示素子である。
＜６＞ 画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の前記＜３＞から＜５＞のいずれかに記載の表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置とを有することを特徴とする画像表示装置である。
＜７＞ 前記＜６＞に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置とを有することを特徴とするシステムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示す電界効果型トランジスタ、並びに、該電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、画像表示装置を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の表示素子の一例を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の電界効果型トランジスタの一例を示す図である。
【図４】図４は、有機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の表示素子の一例を示す概略構成図である。
【図６】図６は、本発明の表示素子の他の一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、本発明の表示素子の他の一例を示す概略構成図である。
【図８】図８は、表示制御装置を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明におけるトップコンタクト・ボトムゲート型の電界効果型トランジスタの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、液晶ディスプレイを説明するための図である。
【図１１】図１１は、図１０における表示素子を説明するための図である。
【図１２】図１２は、ＵＶオゾン処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層の水に対する接触角の変化を示す図である。
【図１３】図１３は、酸素プラズマ処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層の水に対する接触角の変化を示す図である。
【図１４】図１４は、ＵＶオゾン処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１５】図１５は、酸素プラズマ処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１６】図１６は、ＵＶオゾン処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１７】図１７は、酸素プラズマ処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例２で得られた電界効果型トランジスタの特性を評価した図である。
【図１９】図１９は、比較例２で得られた電界効果型トランジスタの特性を評価した図である。
【図２０】図２０は、比較例３で得られた電界効果型トランジスタの特性を評価した図である。
【図２１】図２１は、実施例３で作製した有機ＥＬ表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（電界効果型トランジスタ）
本発明の電界効果型トランジスタは、絶縁性基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、酸化物半導体層と、保護層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【００１８】
＜絶縁性基板＞
前記絶縁性基板の、形状、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記絶縁性基板の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、プラスチックなどが挙げられる。
前記ガラスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無アルカリガラス、シリカガラスなどが挙げられる。
前記プラスチックの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが挙げられる。
なお、前記絶縁性基板としては、表面の清浄化及び密着性向上の点で、酸素プラズマ、ＵＶオゾン、ＵＶ照射洗浄などの前処理が行われることが好ましい。
【００１９】
＜ゲート電極＞
前記ゲート電極としては、ゲート電圧を印加するための電極であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ゲート電極は、前記絶縁性基板上に形成されている。
前記ゲート電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属乃至合金、ＩＴＯ、ＡＴＯ等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）等の有機導電体などが挙げられる。
【００２０】
−ゲート電極の形成方法−
前記ゲート電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）スパッタ法、ディップコーティング法等による成膜後、フォトリソグラフィーによってパターニングする方法、（ｉｉ）インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。
【００２１】
前記ゲート電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。
【００２２】
＜ゲート絶縁層＞
前記ゲート絶縁層は、前記ゲート電極上に形成されている。
前記ゲート絶縁層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等の既に広く量産に利用されている材料や、Ｌａ２Ｏ３、ＨｆＯ２等の高誘電率材料、ポリイミド（ＰＩ）やフッ素系樹脂等の有機材料などが挙げられる。
【００２３】
−ゲート絶縁層の形成方法−
前記ゲート絶縁層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）等の真空成膜法、スピンコート、ダイコート、インクジェット等の印刷法などが挙げられる。
【００２４】
前記ゲート絶縁層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５０ｎｍ〜３μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがより好ましい。
【００２５】
＜ソース電極、及びドレイン電極＞
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極としては、電流を取り出すための電極であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記ゲート絶縁層上に形成されている。
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ゲート電極の説明において記載した材質と同じ材質などが挙げられる。
【００２６】
−ソース電極、及びドレイン電極の形成方法−
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ゲート電極の説明において記載した形成方法と同じ方法などが挙げられる。
【００２７】
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。
【００２８】
＜酸化物半導体層＞
前記酸化物半導体層は、前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成されている。
前記酸化物半導体層の材質としては、酸化物半導体である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉ−Ｚ−Ｏ、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ等の酸化物半導体が挙げられる。
【００２９】
−酸化物半導体層の形成方法−
前記酸化物半導体層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の真空プロセスや、ディップコーティング、スピンコート、ダイコート等の溶液プロセスによる成膜後、フォトリソグラフィーによってパターンニングする方法、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷法によって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。
【００３０】
前記酸化物半導体層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜１μｍが好ましく、１０ｎｍ〜０．５μｍがより好ましい。
【００３１】
＜保護層＞
前記保護層は、前記酸化物半導体層を被覆するように形成されており、フッ素樹脂を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記保護層が、前記フッ素樹脂を含有することにより、前記電界効果型トランジスタは、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトを抑制することができる。
【００３２】
前記保護層は、前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下である。
前記接触角は、例えば、自動接触角測定装置（英弘精機社製、ＯＣＡ２０）を用い、保護層上に１μＬの接触角測定対象液滴を付着させ、付着９秒後に計測することで測定できる。
前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角とは、前記保護層に含有されるフッ素樹脂が、熱硬化型フッ素樹脂やＵＶ硬化型フッ素樹脂の場合には、硬化処理後２４時間以内に測定した接触角、前記フッ素樹脂が、熱可塑性樹脂であれば、溶媒を揮発させる熱処理などの後２４時間以内に測定した接触角を意味し、保護層上層形成のための親水化処理等は行っていない状態での接触角である。
通常、前記接触角が、９０°を超えるフッ素樹脂、例えば、樹脂中のＣ−Ｈ結合が全てＣ−Ｆ結合に置き換えられた全フッ素化樹脂は、酸化物半導体保護層として用いた場合、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトを抑制する機能を有する。一方、後工程にて前記保護層上に形成される層の塗布性に劣り、かつ密着性も不十分である。また、前記接触角が、７５°未満のフッ素樹脂については、前記保護層上への塗布性は良好であるが、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトの抑制という観点から不十分である。
本発明では、前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角を７５°以上９０°以下とすることにより、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトを抑制する上に、前記保護層上に形成される層（例えば、表示素子としての有機ＥＬ表示装置における陽極、陰極、隔壁など）の塗布性（印刷性）が優れ、かつ高い密着性を得ることができる。
【００３３】
前記保護層の水に対する接触角を７５°以上９０°以下にする方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フッ素樹脂として、水酸基、カルボキシル基、スルホン基等の親水性官能基を有するフッ素樹脂を用いる方法、エーテル結合を有するフッ素樹脂を用いる方法、エステル結合を有するフッ素樹脂を用いる方法、フッ素樹脂として部分フッ素化樹脂を用いる方法などが挙げられる。これらの中でも、フッ素樹脂として親水性官能基、エーテル結合、エステル結合の少なくともいずれかを有する部分フッ素化樹脂を用いることが好ましい。
ここで、部分フッ素化樹脂とは、一部のＣ−Ｈ結合がＣ−Ｆ結合に置換されたフッ素樹脂である。
【００３４】
また、前記保護層に対して親水化処理をすることにより、水に対する接触角を小さくすることができる。
前記親水化処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＵＶオゾン処理、酸素オゾン処理、アルゴンプラズマ処理、コロナ処理などが挙げられる。これらの中でも、ＵＶオゾン処理、酸素プラズマ処理が好ましい。
前記フッ素樹脂を、全フッ素化樹脂などの水に対する接触角が９０°を超える高撥液性を示すフッ素樹脂と比べて表面に露出しているＣ−Ｆ基の密度が低いフッ素樹脂にすることにより、親水化処理によって表面の官能基を分解し、親水性官能基を生成することができ、水に対する接触角を小さくできる。
なお、水に対する接触角が９０°を超える全フッ素化樹脂の場合は、親水化処理を行っても、接触角はほとんど変わらない。
即ち、保護層として、フッ素樹脂を含有し、さらに前記保護層形成後の前記保護層の接触角が７５°以上９０°以下とすることで、親水化処理によって表面自由エネルギーを増加させることが可能であり、前記保護層と、前記保護層上層との密着性を高くすることが可能となる。
【００３５】
親水化処理後の前記保護層の接触角は、親水化処理後２４時間以内に測定した接触角である。
【００３６】
親水化処理後の前記保護層の水に対する接触角としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記保護層と前記保護層上層との密着性を高くする観点から、０°以上５５°以下が好ましく、０°以上２０°以下がより好ましく、０°以上５°以下が特に好ましい。ただし、前記保護膜上層をインクジェット等の印刷法によりパターンニングする場合にはその限りではなく、前記保護層と前記保護層上層との密着性、及び前記保護層上層のパターンニング性の両方の観点から、前記保護層の水に対する接触角を適宜選択することができる。
ここで、親水化処理後の前記保護層の接触角とは、親水化処理後２４時間以内に測定した接触角である。
また、前記接触角の下限値の０°は、測定不能なまでに、液滴が薄膜状にどこまでも拡がってゆく状態を指す。
【００３７】
前記保護層は、ｎ−テトラデカンに対する接触角が０°以上５０°以下及びγ−ブチロラクトンに対する接触角が０°以上４０°以下の少なくともいずれかであることが好ましい。
後述する本実施の形態における表示素子において、前記保護層上に形成される層としては、例えば、ポリイミド、アクリル等の樹脂によって形成される絶縁層（隔壁、層間絶縁膜等）や、ナノメタルインク等によって形成される導電層（有機ＥＬ素子の陰極、又は陽極、液晶素子や電気泳動素子等の画素電極）などが挙げられる。前記保護膜が、ポリイミド、アクリル等の樹脂の塗布液の溶媒として多く用いられている極性溶媒のγ−ブチロラクトン、またはナノメタルインクの溶媒として多く用いられている非極性溶媒のｎ−テトラデカンに対して前記接触角を満たすことにより、前記保護膜上層の塗布性（印刷性）に優れ、かつ高い密着性を得ることができる。
【００３８】
前記フッ素樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化型樹脂、ＵＶ硬化型樹脂であってもよい。これらの中でも、熱硬化型樹脂、ＵＶ硬化型樹脂であることが好ましい。前記熱硬化型樹脂、前記ＵＶ硬化型樹脂であると、熱処理、又はＵＶ照射によって、分子間で架橋することにより硬化物となり、高い機械強度が得られ、高信頼性を得ることが可能となる点で有利である。
【００３９】
前記フッ素樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１５０℃以上が好ましく、２００℃以上がより好ましい。前記Ｔｇが、１５０℃未満であると、後工程において軟化などの現象による不具合が起こることがある。
前記ガラス転移温度（Ｔｇ）は、例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定することができる。
【００４０】
前記保護層の電気絶縁性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、体積抵抗率として、１×１０１０Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１２Ω・ｃｍ以上がより好ましい。
前記体積抵抗率は、例えば、二端子法により測定できる。
【００４１】
前記保護層は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。前記フッ素樹脂は、前記酸化物半導体の特性劣化を防ぎ高信頼性を維持することができるため、前記保護層は、単層構造でも十分である。また、単層構造であれば、より低コストで前記電界効果型トランジスタを製造することができる。
【００４２】
−保護層の形成方法−
前記保護層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記保護層を形成する材料を含有する塗布液を塗布することにより形成することができる。
【００４３】
前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート、インクジェットプリンティング、スリットコート、ノズルプリンティング、グラビア印刷、ディップコーティング法などが挙げられる。これらの塗布方法を用い、所望の形状を直接形成してもよいし、前記塗布液を感光性材料に調製してフォトリソグラフィ法によりパターンニングして所望の形状を形成してもよい。
【００４４】
前記塗布の後には、必要に応じて加熱処理を行ってもよい。
前記加熱処理の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１５０℃〜３００℃が好ましい。
前記加熱処理の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５分間〜１０時間が好ましい。
【００４５】
前記保護層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０５μｍ〜２０μｍが好ましく、０．１μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００４６】
前記電界効果型トランジスタは、前記保護層を有することにより、酸化物半導体層の酸化反応などによるキャリア濃度の変化を抑え高信頼性を得ることができる。また、保護層を塗布法により形成できることから、低コストで電界効果型トランジスタを作製することができる。
更に、前記保護層は、接触角が小さく、またＵＶオゾン処理、酸素プラズマ処理などにより、容易に接触角を低下させることができ、上層を塗布又は印刷により作製することが容易になることから、印刷による表示素子の作製（プリンタブルエレクトロニクス）へ好適に適用できる。具体的には、前記保護層上に、ナノ粒子状のＩＴＯインク、Ａｇインクなどの導電性粒子含有インクをインクジェットにより印刷し、有機ＥＬ素子における電極（陽極、陰極）を形成することが可能となる。
【００４７】
前記電界効果型トランジスタの構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トップコンタクト・ボトムゲート型、ボトムコンタクト・ボトムゲート型などが挙げられる。
【００４８】
前記電界効果型トランジスタは、後述する表示素子に好適に使用できるが、これに限られるものではなく、例えば、ＩＣカード、ＩＤタグなどにも使用することができる。
【００４９】
（表示素子）
本発明の表示素子は、少なくとも、光制御素子と、前記光制御素子を駆動する駆動回路とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【００５０】
＜光制御素子＞
前記光制御素子としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子などが挙げられる。
【００５１】
＜駆動回路＞
前記駆動回路としては、本発明の前記電界効果型トランジスタを有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５２】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５３】
前記表示素子は、本発明の前記電界効果型トランジスタを有しているため、長寿命化、低コスト化が可能となる。
【００５４】
（画像表示装置）
本発明の画像表示装置は、少なくとも、複数の表示素子と、複数の配線と、表示制御装置とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【００５５】
＜表示素子＞
前記表示素子としては、マトリックス状に配置された本発明の前記表示素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５６】
＜配線＞
前記配線は、前記表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と画像データ信号とを個別に印加可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５７】
＜表示制御装置＞
前記表示制御装置としては、画像データに応じて、各電界効果型トランジスタのゲート電圧と信号電圧とを複数の前記配線を介して個別に制御可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５８】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５９】
前記画像表示装置は、本発明の前記表示素子を有しているため、長寿命化、低コスト化が可能となる。
前記画像表示装置は、携帯電話、携帯型音楽再生装置、携帯型動画再生装置、電子ＢＯＯＫ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像機器における表示手段に用いることができる。また、車、航空機、電車、船舶等の移動体システムにおける各種情報の表示手段にも用いることができる。更に、計測装置、分析装置、医療機器、広告媒体における各種情報の表示手段を用いることができる。
【００６０】
（システム）
本発明のシステムは、少なくとも、本発明の前記画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。
前記画像データ作成装置は、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する。
【００６１】
以下、本発明の表示素子、画像表示装置、及びシステムについて、図を用いて説明する。
まず、本発明のシステムの一例としてのテレビジョン装置について、説明する。
本発明のシステムの一例としてのテレビジョン装置は、例えば、特開２０１０−０７４１４８号公報の段落〔００３８〕〜〔００５８〕及び図１に記載の構成などを採ることができる。
【００６２】
次に、本発明の画像表示装置について説明する。
本発明の画像表示装置としては、例えば、特開２０１０−０７４１４８号公報の段落〔００５９〕〜〔００６０〕、図２、及び図３に記載の構成などを採ることができる。
【００６３】
次に、本発明の表示素子について、図を用いて説明する。
図１は、表示素子がマトリックス上に配置されたディスプレイ３１０を表す図である。図１に示されるように、ディスプレイ３１０は、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置されているｎ本の走査線（Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・、Ｘｎ−２、Ｘｎ−１）と、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本のデータ線（Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、Ｙｍ−１）、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本の電流供給線（Ｙ０ｉ、Ｙ１ｉ、Ｙ２ｉ、Ｙ３ｉ、・・・・・、Ｙｍ−１ｉ）とを有する。
よって、走査線とデータ線とによって、表示素子を特定することができる。
【００６４】
図２は、本発明の表示素子の一例を示す概略構成図である。
前記表示素子は、一例として図２に示されるように、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子３５０と、該有機ＥＬ素子３５０を発光させるためのドライブ回路３２０とを有している。即ち、ディスプレイ３１０は、いわゆるアクティブマトリックス方式の有機ＥＬディスプレイである。また、ディスプレイ３１０は、カラー対応の３２インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。
【００６５】
図２におけるドライブ回路３２０について説明する。
ドライブ回路３２０は、２つの電界効果型トランジスタ１１及び１２と、キャパシタ１３を有する。
電界効果型トランジスタ１１は、スイッチ素子として動作する。ゲート電極Ｇは、所定の走査線に接続され、ソース電極Ｓは、所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Ｄは、キャパシタ１３の一方の端子に接続されている。
【００６６】
キャパシタ１３は、電界効果型トランジスタ１１の状態、即ちデータを記憶しておくためのものである。キャパシタ１３の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。
【００６７】
電界効果型トランジスタ１２は、有機ＥＬ素子３５０に大きな電流を供給するためのものである。ゲート電極Ｇは、電界効果型トランジスタ１１のドレイン電極Ｄと接続されている。そして、ドレイン電極Ｄは、有機ＥＬ素子３５０の陽極に接続され、ソース電極Ｓは、所定の電流供給線に接続されている。
【００６８】
そこで、電界効果型トランジスタ１１が「オン」状態になると、電界効果型トランジスタ１２によって、有機ＥＬ素子３５０は駆動される。
【００６９】
電界効果型トランジスタ１１、１２は、一例として図３に示されるように、基板２１、ゲート電極２２、ゲート絶縁層２３、ソース電極２４、ドレイン電極２５、酸化物半導体層２６、及び保護層２７を有している。
前記電界効果型トランジスタ１１、１２は、本発明の前記電界効果型トランジスタの説明に記載の材料、プロセスなどによって形成することができる。
【００７０】
ここでは、各電界効果型トランジスタは、いわゆる「ボトムコンタクト・ボトムゲート型」であるが、「トップコンタクト・ボトムゲート型」でもよい。
【００７１】
図４は、有機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。
図４において、有機ＥＬ素子３５０は、陰極３１２と、陽極３１４と、有機ＥＬ薄膜層３４０とを有する。
【００７２】
陰極３１２の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）−リチウム（Ｌｉ）合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、などが挙げられる。なお、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金は、充分厚ければ高反射率電極となり、極薄膜（２０ｎｍ程度未満）では半透明電極となる。図４では陽極側から光を取り出しているが、陰極を透明、又は半透明電極とすることによって陰極側から光を取り出すことができる。
【００７３】
陽極３１４の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、銀（Ａｇ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金、などが挙げられる。なお、銀合金を用いた場合は、高反射率電極となり、陰極側から光を取り出す場合に好適である。
【００７４】
有機ＥＬ薄膜層３４０は、電子輸送層３４２と、発光層３４４と、正孔輸送層３４６とを有する。電子輸送層３４２は、陰極３１２に接続され、正孔輸送層３４６は、陽極３１４に接続されている。陽極３１４と陰極３１２との間に所定の電圧を印加すると、発光層３４４が発光する。
【００７５】
ここで、電子輸送層３４２と発光層３４４が１つの層を形成してもよく、また、電子輸送層３４２と陰極３１２との間に電子注入層が設けられてもよく、更に、正孔輸送層３４６と陽極３１４との間に正孔注入層が設けられてもよい。
【００７６】
また、基材側から光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、基材と反対側から光を取り出す「トップエミッション」であってもよい。
【００７７】
図５に、有機ＥＬ素子３５０と、ドライブ回路３２０とを組み合わせた表示素子の一例が示されている。
【００７８】
表示素子は、基板３１、第一・第二のゲート電極３２・３３、ゲート絶縁層３４、第一・第二のソース電極３５・３６、第一・第二のドレイン電極３７・３８、第一・第二の酸化物半導体層３９・４０、第一・第二の保護層４１・４２、層間絶縁膜４３、有機ＥＬ層４４、陰極４５を有している。第一のドレイン電極３７と第二のゲート電極３３は、ゲート絶縁層３４に形成されたスルーホールを介して接続されている。
図５において、便宜上第二のゲート電極３３・第二のドレイン電極３８間にてキャパシタが形成されているように見えるが、実際にはキャパシタ形成箇所は限定されず、適宜必要な容量のキャパシタを必要な箇所に設計することができる。
また、図５の表示素子では、第二のドレイン電極３８が、有機ＥＬ素子３５０陽極として機能する。
基板３１、第一・第二のゲート電極３２・３３、ゲート絶縁層３４、第一・第二のソース電極３５・３６、第一・第二のドレイン電極３７・３８、第一・第二の酸化物半導体層３９・４０、第一・第二の保護層４１・４２については、本発明の前記電界効果型トランジスタの説明に記載の材料、プロセスなどによって形成することができる。
【００７９】
第一・第二の保護層４１・４２を形成後、ＵＶオゾン処理や酸素プラズマ処理といった表面改質処理を行うことが好ましい。これにより、第一・第二の保護層４１・４２と層間絶縁膜４３との密着性を向上させることが可能となる。
【００８０】
層間絶縁膜４３（平坦化膜）の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリイミドやアクリル等の樹脂や、それらを用いた感光性樹脂や、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）などが挙げられる。層間絶縁膜の形成プロセスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート、インクジェットプリンティング、スリットコート、ノズルプリンティング、グラビア印刷、ディップコーティング法などによって、所望の形状を直接成膜したり、感光性材料であればフォトリソグラフィー法によりパターンニングしてもよい。
【００８１】
有機ＥＬ層４４及び陰極４５の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法等の真空製膜法や、インクジェット、ノズルコート等の溶液プロセスなど挙げられる。
【００８２】
これにより、基板側から発光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の有機ＥＬ素子である、表示素子を作製することができる。この場合、基板３１、ゲート絶縁膜３４、第二のドレイン電極（陽極）３８は透明性が要求される。
【００８３】
また、図６に示すように、図５における第一・第二の保護層４１・４２の材料及びプロセスを用いて層間絶縁膜４３を形成することにより、層間絶縁膜４３に保護層としての機能を持たせることにより、プロセスを短縮することが可能である。
この場合、層間絶縁膜４３（本発明における保護層）を形成後、ＵＶオゾン処理や酸素プラズマ処理といった表面改質処理を行うことが好ましい。これにより、層間絶縁膜４３と対向電極４５との密着性を向上させることが可能となる。
【００８４】
更には、図５、６では、ドライブ回路３２０の横に有機ＥＬ素子３５０が配置される構成について説明したが、図７に示すように、ドライブ回路３２０の上方に有機ＥＬ素子３５０が配置する構成としてもよい。この場合についても、基板側から発光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」となっており、ドライブ回路３２０には透明性が要求される。ソース・ドレイン電極や陽極には、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｇａが添加されたＺｎＯ、Ａｌが添加されたＺｎＯ、Ｓｂが添加されたＳｎＯ２などの導電性を有する透明な酸化物を用いることが好ましい。
【００８５】
表示制御装置４００は、一例として図８に示されるように、画像データ処理回路４０２、走査線駆動回路４０４、及びデータ線駆動回路４０６を有している。
【００８６】
画像データ処理回路４０２は、映像出力回路の出力信号に基づいて、ディスプレイ３１０における複数の表示素子３０２の輝度を判断する。
【００８７】
走査線駆動回路４０４は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｎ本の走査線に個別に電圧を印加する。
【００８８】
データ線駆動回路４０６は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｍ本のデータ線に個別に電圧を印加する。
【００８９】
なお、前記実施形態では、有機ＥＬ薄膜層が、電子輸送層と発光層と正孔輸送層とからなる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電子輸送層と発光層が１つの層であってもよい。また、電子輸送層と陰極との間に電子注入層が設けられてもよい。さらに、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層が設けられてもよい。
【００９０】
また、前記実施形態では、基板側から発光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、陽極３１４に銀（Ａｇ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金などの高反射率電極、陰極３１２にマグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金などの半透明電極或いはＩＴＯ等の透明電極を用いて基板と反対側から光を取り出してもよい。
【００９１】
また、前記実施形態では、電界効果型トランジスタがいわゆる「ボトムコンタクト・ボトムゲート型」の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示されるように、いわゆる「トップコンタクト・ボトムゲート型」であってもよい。図９に示されるトップコンタクト・ボトムゲート型の電界効果型トランジスタは、基板２１と、ゲート電極２２と、ゲート絶縁層２３と、ソース電極２４と、ドレイン電極２５と、酸化物半導体層２６と、保護層２７とを有している。
【００９２】
また、前記実施形態では、光制御素子が有機ＥＬ素子の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光制御素子がエレクトロクロミック素子であってもよい。この場合は、前記ディスプレイ３１０は、エレクトロクロミックディスプレイとなる。
【００９３】
また、光制御素子が液晶素子であってもよい。この場合は、前記ディスプレイ３１０は、液晶ディスプレイとなる。そして、一例として図１０に示されるように、表示素子３０２’に対する電流供給線は不要である。
【００９４】
この場合は、また、一例として図１１に示されるように、ドライブ回路３２０’は、前述した電界効果型トランジスタ（１１、１２）と同様な１つの電界効果型トランジスタ１４とキャパシタ１５で構成することができる。電界効果型トランジスタ１４では、ゲート電極Ｇが所定の走査線に接続され、ソース電極Ｓが所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Ｄが液晶素子３７０の画素電極、及びキャパシタ１５に接続されている。なお、図１１における符号１６、３７２は、液晶素子３７０の対向電極（コモン電極）である。
【００９５】
前記実施形態において、光制御素子は、電気泳動素子であってもよい。また、光制御素子は、エレクトロウェッティング素子であってもよい。
【００９６】
また、前記実施形態では、ディスプレイがカラー対応の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００９７】
なお、本実施形態に係る電界効果型トランジスタは、表示素子以外のもの（例えば、ＩＣカード、ＩＤタグ）にも用いることができる。
【００９８】
本発明の電界効果型トランジスタは低コストかつ高信頼性であることから、前記電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置及びシステムについても同様の効果が得られる。
【実施例】
【００９９】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１、及び比較例１）
＜濡れ性及び密着性評価用サンプルの作製＞
電界効果型トランジスタの保護層の濡れ性及び密着性を評価するため、評価用サンプルを作製した。
−実施例１の評価用サンプルの作製−
ガラス基板上に、親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂を用いてスピンコートによる塗布後、２３０℃で１時間の熱処理を行うことによりフッ素樹脂塗布膜を作製した。次に、作製したフッ素樹脂塗布膜に対し、ＵＶオゾン処理、又は酸素プラズマ処理による親水化処理を行った。ＵＶオゾン処理の装置としては、ｓａｍｃｏ社製ＵＶ−３００を用いた。ＵＶランプは、主波長２５４ｎｍ、１８５ｎｍの水冷式低圧水銀ランプであり、９０℃で加熱して０分間〜２０分間ＵＶオゾン処理を行い、保護層が形成された評価用サンプルを作製した。一方、酸素プラズマ処理の装置としては、ヤマト科学社製ＰＤＣ−５１０を用い、酸素流量５０ｓｃｃｍ、パワー５００Ｗとし、０秒間〜６０秒間処理を行い、保護層が形成された評価用サンプルを作製した。
【０１０１】
−比較例１の評価用サンプルの作製−
上記評価用サンプルの作製において、親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂をＣｙｔｏｐ（旭硝子社製、ＣＴＬ−８０９Ａ、全フッ素化樹脂）に代えた以外は、上記評価用サンプルの作製方法と同様にして、評価用サンプルを作製した。
【０１０２】
＜評価＞
−濡れ性の評価−
上記で作製した評価用サンプルの接触角を測定した。測定は、自動接触角測定装置（英弘精機社製、ＯＣＡ２０）を用い、フッ素樹脂塗布膜上に１μＬの接触角測定対象液滴を付着させ、付着９秒間後に行った。接触角測定対象液には、水（純水）、ｎ−テトラデカン、及びγ−ブチロラクトンを用いた。
接触角測定対象液に水（純水）を用いた結果を、図１２及び図１３に示す。接触角測定対象液にｎ−テトラデカンを用いた結果を、図１４及び図１５に示す。接触角測定対象液にγ−ブチロラクトンを用いた結果を、図１６及び図１７に示す。
図１２及び図１３より、比較例１におけるフッ素樹脂塗布膜は未処理の状態で水に対する接触角が１００°以上の高撥液性を示していた。また、ＵＶオゾン処理を行っても、接触角変化は全く起こらず、酸素プラズマ処理を行っても、９０°以上の接触角を保っていた。それに対して、実施例１におけるフッ素樹脂は、未処理（親水化処理前）の状態で水に対する接触角が９０°以下と比較例１に比べて撥液性が低く、かつＵＶオゾン処理及び酸素プラズマ処理のいずれの親水化処理を行っても接触角が５°以下の濡れ性を得られた。
また、図１４及び図１５より、比較例１では、親水化処理を行ってもｎ−テトラデカンに対する接触角を５０°よりも小さくすることが困難であったのに対し、実施例１では、親水化処理の有無にかかわらず接触角が５°以下を示していた。
また、図１６及び図１７より、比較例１では、親水化処理を行ってもγ−ブチロラクトンに対する接触角を４０°よりも小さくすることが困難であったのに対し、実施例１では親水化処理の有無にかかわらず接触角が５°以下を示していた。
これらの結果より、比較例１においては、親水化処理を行っても、接触角を小さくすることが困難であったのに対し、実施例１においては、水、ｎ−テトラデカン、γ−ブチロラクトンのいずれに対しても接触角が小さく、表面の濡れ性が良好であり、後工程にて形成する層（例えば、隔壁、陽極、陰極など）との密着性を良好なものとすることが可能であることがわかった。
【０１０３】
−塗布性の評価−
実施例１及び比較例１で作製したフッ素樹脂塗布膜に対して、親水化処理無し、ＵＶオゾン処理１０分間、酸素プラズマ処理６０秒間のサンプルをそれぞれ作製した。それぞれのサンプルに対して、ポリイミド樹脂（東レ社製、ＤＬ−１０００、溶媒：γ−ブチロラクトンを含む混合溶媒）を用いたスピンコートによる塗布実験、及びナノＡｇインク（ハリマ化成社製、ＮＰＳ−Ｊ、溶媒：ｎ−テトラデカン）を用いたインクジェットによるラインパターン形成実験を行った。結果を表１に示す。
【０１０４】
【表１】
表１において、ＵＶオゾン処理は、９０℃で１０分間行った。酸素プラズマ処理は、酸素流量５０ｓｃｃｍ条件下、５００Ｗで６０秒間行った。
【０１０５】
比較例１では、親水化処理無し及びＵＶオゾン処理の場合、ポリイミド樹脂をスピンコートしてもポリイミド樹脂が全く付着せず、塗布が不可能であった。ナノＡｇインクをインクジェットするとフッ素樹脂塗布膜上に付着した液滴が細かく分離し、不連続なラインが形成された。酸素プラズマ処理の場合、ポリイミド樹脂をスピンコートするとフッ素樹脂塗布膜上の一部にポリイミド樹脂が付着するものの、不均一な膜となった。ナノＡｇインクをインクジェットすると親水化処理無し及びＵＶオゾン処理の場合と同様に、不連続なラインを形成した。
それに対して、実施例１では、親水化処理無し、ＵＶオゾン処理、及び酸素プラズマ処理のいずれの場合でも、ポリイミド樹脂のスピンコートでは、均一に塗布ができ、かつナノＡｇインクのインクジェットでは、均一な連続したラインが形成できた。
【０１０６】
以上より、実施例１で作製した、親水化処理無しで水に対する接触角が８１°、ｎ−テトラデカン、γ−ブチロラクトンに対する接触角が５°以下のフッ素樹脂塗布膜は、フッ素樹脂塗布膜上にポリイミド樹脂を用いたスピンコートによる均一な全面塗布膜形成が可能であり、また、ナノＡｇインクを用いたインクジェットによる連続かつ均一なライン形成が可能であることがわかった。
また、実施例１で作製したフッ素樹脂塗布膜は、ＵＶオゾン処理及び酸素プラズマ処理のどちらの親水化処理によっても水に対する接触角が５°以下になり、表面自由エネルギーを増大し、フッ素樹脂塗布膜上に形成した塗布膜との密着性を向上させることが可能である。
それに対して、比較例１で作製した高撥液性のフッ素樹脂塗布膜は、その高撥液性により、ＵＶオゾン処理及び酸素プラズマ処理どちらの親水化処理によっても表面に親水基を十分に生成することが困難で、水に対する接触角は９０°を超え、ｎ−テトラデカンに対する接触角は５０°を超え、γ−ブチロラクトンに対する接触角は４０°を超えており、フッ素樹脂塗布膜上に均一な塗布膜を形成することは困難であることがわかった。
【０１０７】
（実施例２）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
図３に示すような、ボトムコンタクト・ボトムゲート型の電界効果型トランジスタを作製した。
−ゲート電極の形成−
最初に、ガラス基板２１上にゲート電極２２を形成した。具体的には、前記ガラス基板２１上に、ＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極２２のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ＩＴＯからなるゲート電極２２を形成した。
【０１０８】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、前記ゲート電極２２上にゲート絶縁層２３を形成した。具体的には、ゲート電極２２及びガラス基板２１上に、ＲＦスパッタリングによりＳｉＯ２膜を平均厚みが約３００ｎｍとなるように成膜し、ゲート絶縁層２３を形成した。
【０１０９】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
次に、前記ゲート絶縁層２３上にソース電極２４及びドレイン電極２５を形成した。具体的には、前記ゲート絶縁層２３上にＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、ＩＴＯ膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるソース電極２４及びドレイン電極２５のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ＩＴＯ膜からなるソース電極２４及びドレイン電極２５を形成した。
【０１１０】
−酸化物半導体層の形成−
次に、酸化物半導体２６層を形成した。具体的には、ＤＣスパッタリングにより、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物（Ｉｎ２ＭｇＯ４）膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される酸化物半導体層２６のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、酸化物半導体層２６を形成した。これにより、前記ソース電極２４と前記ドレイン電極２５との間にチャネルが形成されるように前記酸化物半導体層２６が形成された。
【０１１１】
−保護層の形成−
次に、保護層２７を形成した。具体的には、実施例１で用いたものと同じ親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂を用いて、スピンコートにより塗布し、６０℃で２分間のプリベーク後、２３０℃で６０分間のポストベークをすることにより、前記酸化物半導体層２６を被覆するように保護層２７を形成した。このように形成された保護層の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１１２】
（比較例２）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
まず、実施例２と同様の方法で、ガラス基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、並びに酸化物半導体層を形成した。
−保護層の形成−
次に、保護層を形成した。具体的には、Ｃｙｔｏｐ（旭硝子社製、ＣＴＬ−８０９Ａ、全フッ素化樹脂）を用いて、スピンコートにより塗布し、９０℃で３０分間のプリベーク後、２３０℃で６０分間のポストベークをすることにより、前記酸化物半導体層を被覆するように保護層を形成した。このように形成された保護層の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１１３】
（比較例３）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
まず、実施例２と同様の方法で、ガラス基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、並びに酸化物半導体層を形成した。
−保護層の形成−
次に、保護層を形成した。具体的には、ポリイミド樹脂（東レ社製、ＤＬ−１０００）を用いて、スピンコートにより塗布し、１２０℃で２分間のプリベーク後、２３０℃で３０分間のポストベークをすることにより、前記酸化物半導体層を被覆するように保護層を形成した。このように形成された保護層の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１１４】
＜トランジスタ特性の評価＞
実施例２、比較例２、及び比較例３で作製した電界効果型トランジスタの特性（Ｖｄｓ＝２０Ｖ）を測定した。なお、測定は、電界効果型トランジスタ作製直後に行った。結果を図１８（実施例２の電界効果型トランジスタ）、図１９（比較例２の電界効果型トランジスタ）、及び図２０（比較例３の電界効果型トランジスタ）に示す。
図２０より、酸化物半導体に対してポリイミドを保護層として用いた場合には、デプレッションの変化が見られた。Ｖｔｈ変化量としては、約−７Ｖであった。
それに対し、図１８及び図１９より、酸化物半導体に対してフッ素樹脂を保護層として用いた場合には、特性変化はほとんど見られず、Ｖｔｈ変化量としては約−１Ｖに留まった。
この理由としては、フッ素樹脂は、ポリイミド樹脂に比べて低吸湿性であることや、また、安定であるフッ素樹脂に比べてポリイミド樹脂は熱処理による酸化等が起こりやすく、酸化物半導体を還元してしまい、キャリア濃度の増加が起こることにより、デプレッションという現象が起こったと考えられる。
また、比較例３において、保護層として用いたポリイミド樹脂の水に対する接触角を、実施例１と同様の方法によって測定したところ、７３°であった。
更に、実施例２及び比較例２にて作製した電界効果型トランジスタは、大気中に３００時間保管した後でも、移動度に変化は無く、Ｖｔｈ変化量も１Ｖ以内であり、酸化物半導体の保護膜として同等の機能を果たしていることがわかった。
【０１１５】
実施例１〜２及び比較例１〜３より、フッ素樹脂を含有し保護層形成後の水に対する接触角が７５°以上９０°以下である保護層を用いた本発明の電界効果型トランジスタは、Ｃ−Ｆ結合の安定性に起因する高信頼性を示す上に、保護層の上層の形成が容易、かつ保護層と保護層の上層との密着性が向上できることがわかった。
【０１１６】
（実施例３）
＜有機ＥＬ表示装置の作製＞
図２１に示すような、有機ＥＬ表示装置を作製した。
−ゲート電極の形成−
最初に、ガラス基板５１上に第一のゲート電極５２及び第二のゲート電極５３を形成した。具体的には、ガラス基板５１上に、ＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される第一のゲート電極５２及び第二のゲート電極５３のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、第一のゲート電極５２及び第二のゲート電極５３を形成した。
【０１１７】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、ゲート絶縁層５４を形成した。具体的には、前記第一のゲート電極５２、前記第二のゲート電極５３及び前記ガラス基板５１上に、ＲＦスパッタリングによりＳｉＯ２膜を平均厚みが約３００ｎｍになるように成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート絶縁層５４のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＯ２膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することによりゲート絶縁層５４を形成した。
【０１１８】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
次に、第一のソース電極５５及び第二のソース電極５６、並びに第一のドレイン電極５７及び第二のドレイン電極５８を形成した。具体的には、前記ゲート絶縁層５４上にＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、ＩＴＯ膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される第一のソース電極５５及び第二のソース電極５６、並びに第一のドレイン電極５７及び第二のドレイン電極５８のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、ＩＴＯ膜からなる第一のソース電極５５及び第二のソース電極５６、並びに第一のドレイン電極５７及び第二のドレイン電極５８を形成した。
【０１１９】
−酸化物半導体層の形成−
次に、第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０を形成した。具体的には、ＤＣスパッタリングにより、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物（Ｉｎ２ＭｇＯ４）膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０を形成した。これにより、前記第一のソース電極５５と前記第一のドレイン電極５６との間にチャネルが形成されるように前記第一の酸化物半導体層５９が形成された。また、前記第二のソース電極５７と前記第二のドレイン電極５８との間にチャネルが形成されるように前記第二の酸化物半導体層６０が形成された。
【０１２０】
−保護層の形成−
次に、保護層６１を形成した。具体的には、実施例１で用いたものと同じ親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂（感光性樹脂）を用いて、スピンコートにより塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、所望のパターンを得た後、２３０℃で６０分間のポストベークをすることにより、前記第二のドレイン電極５８上にスルーホールを有した保護層６１を前記第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０を被覆するように形成した。このように形成された保護層６１の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１２１】
−隔壁の形成−
次に、ＵＶオゾン処理によって保護層の表面改質を行った後に、隔壁６２を形成した。具体的にはポジ型感光性ポリイミド樹脂（東レ社製、ＤＬ−１０００）を用いて、前記保護層６１上にスピンコートにより塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、所望のパターンを得た後、２３０℃で３０分間のポストベークをすることにより、隔壁６２を形成した。
【０１２２】
−陽極の形成−
次に、ＵＶオゾン処理によって再び保護層６１の表面改質を行った後に、陽極６３を形成した。具体的には、ナノ粒子状のＩＴＯインクを用い、前記保護層６１上にインクジェットによって平均厚みが約５０ｎｍの陽極６３を形成した。
【０１２３】
−有機ＥＬ層の形成−
次に高分子有機発光材料を用いて、インクジェット装置により、前記陽極６３上に有機ＥＬ層６４を形成した。
【０１２４】
−陰極の形成−
次に、陰極６５を形成した。具体的には、ＭｇＡｇを真空蒸着することにより、前記有機ＥＬ層６４及び前記隔壁６２上に陰極６５を形成した。
【０１２５】
−封止層の形成−
次に、封止層６６を形成した。具体的には、ＣＶＤによりＳｉＯ２膜を平均厚みが約２μｍとなるように成膜することにより、前記陰極６５上に封止層６６を形成した。
【０１２６】
−貼合せ−
次に、対向基板６８との貼り合わせを行った。具体的には、前記封止層６６の上に、接着層６７を形成し、ガラス基板からなる対向基板６８を貼り合わせた。これにより、図２１に示す構成の実有機ＥＬ表示装置の表示パネルを作製した。
【０１２７】
−駆動回路の接続−
次に、駆動回路を接続した。具体的には、前記表示パネルに不図示の駆動回路を接続し、表示パネルにおいて画像を表示することができるようにした。これにより、有機ＥＬ表示装置の画像表示システムを作製した。
【０１２８】
本有機ＥＬ表示装置は、電界効果型トランジスタが全層透明な膜で形成されており、陰極のみ反射率の高い金属層を用いているため、いわゆる「ボトムエミッション」型の有機ＥＬ表示装置である。
本有機ＥＬ表示装置において、層間絶縁膜を兼ねる保護層６１上への塗布による隔壁６２、及び陽極６３の形成は容易であり、また高い密着性を示した。本有機ＥＬ表示装置は、高信頼性を有し、かつ低コストで作製することができた。また、本有機ＥＬ表示装置において保護層と隔壁は良好な密着性を示した。また、保護層と陽極も良好な密着性を示した。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の電界効果型トランジスタは、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示すことから、アクティブマトリックス方式の平面薄型ディスプレイなどに好適に使用できる。
【符号の説明】
【０１３０】
１１ 電界効果型トランジスタ
１２ 電界効果型トランジスタ
１３ キャパシタ
１４ 電界効果型トランジスタ
１５ キャパシタ
１６ 対向電極
２１ 基材
２２ ゲート電極
２３ ゲート絶縁層
２４ ソース電極
２５ ドレイン電極
２６ 酸化物半導体層
２７ 保護層
３１ 基板
３２ 第一のゲート電極
３３ 第二のゲート電極
３４ ゲート絶縁層
３５ 第一のソース電極
３６ 第二のソース電極
３７ 第一のドレイン電極
３８ 第二のドレイン電極
３９ 第一の酸化物半導体層
４０ 第二の酸化物半導体層
４１ 第一の保護層
４２ 第二の保護層
４３ 層間絶縁膜
４４ 有機ＥＬ層
４５ 陰極
５１ ガラス基板
５２ 第一のゲート電極
５３ 第二のゲート電極
５４ ゲート絶縁層
５５ 第一のソース電極
５６ 第一のドレイン電極
５７ 第二のソース電極
５８ 第二のドレイン電極
５９ 第一の酸化物半導体層
６０ 第二の酸化物半導体層
６１ 保護層
６２ 隔壁
６３ 陽極
６４ 有機ＥＬ層
６５ 陰極
６６ 封止層
６７ 接着層
６８ 対向基板
３０２、３０２’ 表示素子
３１０ ディスプレイ
３１２ 陰極
３１４ 陽極
３２０、３２０’ ドライブ回路（駆動回路）
３４０ 有機ＥＬ薄膜層
３４２ 電子輸送層
３４４ 発光層
３４６ 正孔輸送層
３５０ 有機ＥＬ素子
３７０ 液晶素子
３７２ 対向電極
４００ 表示制御装置
４０２ 画像データ処理回路
４０４ 走査線駆動回路
４０６ データ線駆動回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３１】
【特許文献１】特開２００７−０７３７０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０３２０３号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９９１３号公報
【特許文献４】特許第３８０１２７１号公報
【非特許文献】
【０１３２】
【非特許文献１】Ｋ．Ｎｏｍｕｒａ，他５名、「Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」、ＮＡＴＵＲＥ、ＶＯＬ４３２、Ｎｏ．２５、ＮＯＶＥＭＢＥＲ、２００４、ｐ．４８８−４９２
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一種である電界効果型トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＦＥＴ）は、チャネルに電界を印加した状態で、ゲート電圧を印加し半導体内のキャリアを誘起させることにより、ソースとドレイン間に流れる電流を制御することが可能なトランジスタである。
【０００３】
ＦＥＴは、ゲート電圧を印加することによりスイッチングが可能であることから、様々なスイッチング素子や増幅素子として利用されている。また、ＦＥＴは、ゲート電流が低いことに加え、構造が平面的であることから、バイポーラトランジスタと比較して容易に作製することができ、更に、高集積化も容易に行うことができる。このため、現在の電子機器内において用いられている集積回路の多くには、ＦＥＴが用いられている。
その中でもＦＥＴは、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）として、アクティブマトリックス方式のディスプレイなどに応用されている。
【０００４】
近年、アクティブマトリックス方式の平面薄型ディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）としては、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、電子ペーパーなどが実用化されている。
【０００５】
これらＦＰＤは、通常、非晶質シリコンや多結晶シリコンを活性層に用いたＴＦＴを含む駆動回路により駆動されている。そして、ＦＰＤは、更なる大型化、高精細化、高速駆動性が求められており、それに伴って、キャリア移動度が高く、特性の経時変化が小さく、素子間のばらつきが小さいＴＦＴが求められている。
【０００６】
近年、シリコンに代わる半導体材料として、酸化物半導体が注目されている。その中でもＩｎＧａＺｎＯ４（ａ−ＩＧＺＯ）は、室温成膜が可能、アモルファス状態、移動度１０ｃｍ２／Ｖ・ｓ前後の高移動度特性、という特徴を持ち、実用化へ向けて開発が盛んに行われている（非特許文献１参照）。
【０００７】
酸化物半導体は、酸素欠損によりキャリアを発生させており、後工程での酸素濃度の変化による特性劣化や、大気中の酸素や水分の影響による特性劣化が起こりやすい。そのため、酸化物半導体を保護層により保護することが検討されている。
【０００８】
一方、近年、スパッタ法や、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ドライエッチング法などの高価な設備を必要とする真空プロセスに対して、低コスト化が可能であるウェットプロセスを用いたプリンタブルエレクトロニクスの開発が活発化している。
【０００９】
酸化物半導体を保護する保護層の形成方法についても、真空プロセスにより形成したＳｉＯ２やＳｉＮｘが主流であるが、低コスト化を目的として、プリンタブルエレクトロニクスを用いた報告が増え始めている。
【００１０】
例えば、保護層材料としてシリコン系樹脂を用いた方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、シリコン系樹脂は、低吸湿性が十分ではないという問題があり、より低吸湿性の材料による酸化物半導体の保護層が求められている。
また、ポリシラザンやアルコキシシランを前駆体とした金属酸化物薄膜、又はポリイミドやフェノール樹脂を用い、塗布法によって酸化物半導体の保護層を形成する方法が提案されている（特許文献２参照）。しかし、ポリシラザンやアルコキシシランといった前駆体は、大気中の水と反応して加水分解反応を起こす材料であり、低吸湿性に乏しく不十分であるという問題がある。また、ポリイミドやフェノール樹脂は、低吸湿性が十分でなく、また、焼成プロセスによる酸化反応によって酸化物半導体のキャリア濃度を変化させてしまうという問題がある。発明者らの検討では、アルコキシシランを前駆体とした金属酸化物や、ポリイミドを酸化物半導体の保護層として用いると、−５Ｖ以上の閾値電圧のシフト（デプレッション）が起こるという問題があった。
【００１１】
そこで、酸化物半導体の保護層として、低吸湿材料であり、かつ酸化などが起こりにくい安定な材料であるフッ素樹脂を用いる方法が提案されている。
例えば、保護層として全フッ素化樹脂を用いることで、ＴＦＴ特性の閾値のシフトを抑制する方法が提案されている（特許文献３参照）。
一般的に、フッ素樹脂は、結合エネルギーが高く安定したＣ−Ｆ結合を有しているため、その表面は撥液性を示す。特にすべてのＣ−Ｈ基がＣ−Ｆ基に置換された全フッ素化樹脂は、Ｃ−Ｆ基がより高密度に表面に露出するため、高撥液性を示し、水に対する接触角は１００°以上となる。また、全フッ素化樹脂は、その安定さ故に、表面改質が難しい。
上記で提案の技術では、全フッ素化樹脂を保護層として用いていることから、ＵＶオゾン処理や酸素プラズマ処理といった親水化処理を施しても表面改質が困難となり、後工程にて保護層の上に層が形成しにくいという問題がある。また、保護層の上に層を形成できたとしても、保護膜とその層との密着性が低く信頼性に劣るという問題がある。
【００１２】
したがって、酸化物半導体を用いた電界効果型トランジスタにおいて、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示す電界効果型トランジスタ、並びに、該電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムの提供が求められているのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示す電界効果型トランジスタ、並びに、該電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成された酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層を被覆するように形成された保護層とを有し、
前記保護層が、フッ素樹脂を含有し、
前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下であることを特徴とする電界効果型トランジスタである。
＜２＞ 保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角が０°以上５０°以下、及び保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角が０°以上４０°以下の少なくともいずれかである前記＜１＞に記載の電界効果型トランジスタである。
＜３＞ 駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを有し、かつ前記光制御素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示素子である。
＜４＞ 光制御素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子、及びエレクトロクロミック素子のいずれかを有する前記＜３＞に記載の表示素子である。
＜５＞ 光制御素子が、液晶素子、電気泳動素子、及びエレクトロウェッティング素子のいずれかを有する前記＜３＞に記載の表示素子である。
＜６＞ 画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の前記＜３＞から＜５＞のいずれかに記載の表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置とを有することを特徴とする画像表示装置である。
＜７＞ 前記＜６＞に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置とを有することを特徴とするシステムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示す電界効果型トランジスタ、並びに、該電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置、及びシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、画像表示装置を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の表示素子の一例を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の電界効果型トランジスタの一例を示す図である。
【図４】図４は、有機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の表示素子の一例を示す概略構成図である。
【図６】図６は、本発明の表示素子の他の一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、本発明の表示素子の他の一例を示す概略構成図である。
【図８】図８は、表示制御装置を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明におけるトップコンタクト・ボトムゲート型の電界効果型トランジスタの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、液晶ディスプレイを説明するための図である。
【図１１】図１１は、図１０における表示素子を説明するための図である。
【図１２】図１２は、ＵＶオゾン処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層の水に対する接触角の変化を示す図である。
【図１３】図１３は、酸素プラズマ処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層の水に対する接触角の変化を示す図である。
【図１４】図１４は、ＵＶオゾン処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１５】図１５は、酸素プラズマ処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１６】図１６は、ＵＶオゾン処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１７】図１７は、酸素プラズマ処理を行った場合の、実施例１、及び比較例１における保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角の変化を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例２で得られた電界効果型トランジスタの特性を評価した図である。
【図１９】図１９は、比較例２で得られた電界効果型トランジスタの特性を評価した図である。
【図２０】図２０は、比較例３で得られた電界効果型トランジスタの特性を評価した図である。
【図２１】図２１は、実施例３で作製した有機ＥＬ表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（電界効果型トランジスタ）
本発明の電界効果型トランジスタは、絶縁性基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、酸化物半導体層と、保護層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【００１８】
＜絶縁性基板＞
前記絶縁性基板の、形状、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記絶縁性基板の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、プラスチックなどが挙げられる。
前記ガラスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無アルカリガラス、シリカガラスなどが挙げられる。
前記プラスチックの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが挙げられる。
なお、前記絶縁性基板としては、表面の清浄化及び密着性向上の点で、酸素プラズマ、ＵＶオゾン、ＵＶ照射洗浄などの前処理が行われることが好ましい。
【００１９】
＜ゲート電極＞
前記ゲート電極としては、ゲート電圧を印加するための電極であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ゲート電極は、前記絶縁性基板上に形成されている。
前記ゲート電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属乃至合金、ＩＴＯ、ＡＴＯ等の透明導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）等の有機導電体などが挙げられる。
【００２０】
−ゲート電極の形成方法−
前記ゲート電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）スパッタ法、ディップコーティング法等による成膜後、フォトリソグラフィーによってパターニングする方法、（ｉｉ）インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷プロセスによって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。
【００２１】
前記ゲート電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。
【００２２】
＜ゲート絶縁層＞
前記ゲート絶縁層は、前記ゲート電極上に形成されている。
前記ゲート絶縁層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等の既に広く量産に利用されている材料や、Ｌａ２Ｏ３、ＨｆＯ２等の高誘電率材料、ポリイミド（ＰＩ）やフッ素系樹脂等の有機材料などが挙げられる。
【００２３】
−ゲート絶縁層の形成方法−
前記ゲート絶縁層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）等の真空成膜法、スピンコート、ダイコート、インクジェット等の印刷法などが挙げられる。
【００２４】
前記ゲート絶縁層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５０ｎｍ〜３μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがより好ましい。
【００２５】
＜ソース電極、及びドレイン電極＞
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極としては、電流を取り出すための電極であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記ゲート絶縁層上に形成されている。
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ゲート電極の説明において記載した材質と同じ材質などが挙げられる。
【００２６】
−ソース電極、及びドレイン電極の形成方法−
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ゲート電極の説明において記載した形成方法と同じ方法などが挙げられる。
【００２７】
前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。
【００２８】
＜酸化物半導体層＞
前記酸化物半導体層は、前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成されている。
前記酸化物半導体層の材質としては、酸化物半導体である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉ−Ｚ−Ｏ、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ等の酸化物半導体が挙げられる。
【００２９】
−酸化物半導体層の形成方法−
前記酸化物半導体層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、パルスレーザーデポジッション（ＰＬＤ）法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の真空プロセスや、ディップコーティング、スピンコート、ダイコート等の溶液プロセスによる成膜後、フォトリソグラフィーによってパターンニングする方法、インクジェット、ナノインプリント、グラビア等の印刷法によって、所望の形状を直接成膜する方法などが挙げられる。
【００３０】
前記酸化物半導体層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜１μｍが好ましく、１０ｎｍ〜０．５μｍがより好ましい。
【００３１】
＜保護層＞
前記保護層は、前記酸化物半導体層を被覆するように形成されており、フッ素樹脂を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記保護層が、前記フッ素樹脂を含有することにより、前記電界効果型トランジスタは、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトを抑制することができる。
【００３２】
前記保護層は、前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下である。
前記接触角は、例えば、自動接触角測定装置（英弘精機社製、ＯＣＡ２０）を用い、保護層上に１μＬの接触角測定対象液滴を付着させ、付着９秒後に計測することで測定できる。
前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角とは、前記保護層に含有されるフッ素樹脂が、熱硬化型フッ素樹脂やＵＶ硬化型フッ素樹脂の場合には、硬化処理後２４時間以内に測定した接触角、前記フッ素樹脂が、熱可塑性樹脂であれば、溶媒を揮発させる熱処理などの後２４時間以内に測定した接触角を意味し、保護層上層形成のための親水化処理等は行っていない状態での接触角である。
通常、前記接触角が、９０°を超えるフッ素樹脂、例えば、樹脂中のＣ−Ｈ結合が全てＣ−Ｆ結合に置き換えられた全フッ素化樹脂は、酸化物半導体保護層として用いた場合、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトを抑制する機能を有する。一方、後工程にて前記保護層上に形成される層の塗布性に劣り、かつ密着性も不十分である。また、前記接触角が、７５°未満のフッ素樹脂については、前記保護層上への塗布性は良好であるが、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトの抑制という観点から不十分である。
本発明では、前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角を７５°以上９０°以下とすることにより、ＴＦＴ特性のＶｔｈシフトを抑制する上に、前記保護層上に形成される層（例えば、表示素子としての有機ＥＬ表示装置における陽極、陰極、隔壁など）の塗布性（印刷性）が優れ、かつ高い密着性を得ることができる。
【００３３】
前記保護層の水に対する接触角を７５°以上９０°以下にする方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フッ素樹脂として、水酸基、カルボキシル基、スルホン基等の親水性官能基を有するフッ素樹脂を用いる方法、エーテル結合を有するフッ素樹脂を用いる方法、エステル結合を有するフッ素樹脂を用いる方法、フッ素樹脂として部分フッ素化樹脂を用いる方法などが挙げられる。これらの中でも、フッ素樹脂として親水性官能基、エーテル結合、エステル結合の少なくともいずれかを有する部分フッ素化樹脂を用いることが好ましい。
ここで、部分フッ素化樹脂とは、一部のＣ−Ｈ結合がＣ−Ｆ結合に置換されたフッ素樹脂である。
【００３４】
また、前記保護層に対して親水化処理をすることにより、水に対する接触角を小さくすることができる。
前記親水化処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＵＶオゾン処理、酸素オゾン処理、アルゴンプラズマ処理、コロナ処理などが挙げられる。これらの中でも、ＵＶオゾン処理、酸素プラズマ処理が好ましい。
前記フッ素樹脂を、全フッ素化樹脂などの水に対する接触角が９０°を超える高撥液性を示すフッ素樹脂と比べて表面に露出しているＣ−Ｆ基の密度が低いフッ素樹脂にすることにより、親水化処理によって表面の官能基を分解し、親水性官能基を生成することができ、水に対する接触角を小さくできる。
なお、水に対する接触角が９０°を超える全フッ素化樹脂の場合は、親水化処理を行っても、接触角はほとんど変わらない。
即ち、保護層として、フッ素樹脂を含有し、さらに前記保護層形成後の前記保護層の接触角が７５°以上９０°以下とすることで、親水化処理によって表面自由エネルギーを増加させることが可能であり、前記保護層と、前記保護層上層との密着性を高くすることが可能となる。
【００３５】
親水化処理後の前記保護層の接触角は、親水化処理後２４時間以内に測定した接触角である。
【００３６】
親水化処理後の前記保護層の水に対する接触角としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記保護層と前記保護層上層との密着性を高くする観点から、０°以上５５°以下が好ましく、０°以上２０°以下がより好ましく、０°以上５°以下が特に好ましい。ただし、前記保護膜上層をインクジェット等の印刷法によりパターンニングする場合にはその限りではなく、前記保護層と前記保護層上層との密着性、及び前記保護層上層のパターンニング性の両方の観点から、前記保護層の水に対する接触角を適宜選択することができる。
ここで、親水化処理後の前記保護層の接触角とは、親水化処理後２４時間以内に測定した接触角である。
また、前記接触角の下限値の０°は、測定不能なまでに、液滴が薄膜状にどこまでも拡がってゆく状態を指す。
【００３７】
前記保護層は、ｎ−テトラデカンに対する接触角が０°以上５０°以下及びγ−ブチロラクトンに対する接触角が０°以上４０°以下の少なくともいずれかであることが好ましい。
後述する本実施の形態における表示素子において、前記保護層上に形成される層としては、例えば、ポリイミド、アクリル等の樹脂によって形成される絶縁層（隔壁、層間絶縁膜等）や、ナノメタルインク等によって形成される導電層（有機ＥＬ素子の陰極、又は陽極、液晶素子や電気泳動素子等の画素電極）などが挙げられる。前記保護膜が、ポリイミド、アクリル等の樹脂の塗布液の溶媒として多く用いられている極性溶媒のγ−ブチロラクトン、またはナノメタルインクの溶媒として多く用いられている非極性溶媒のｎ−テトラデカンに対して前記接触角を満たすことにより、前記保護膜上層の塗布性（印刷性）に優れ、かつ高い密着性を得ることができる。
【００３８】
前記フッ素樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化型樹脂、ＵＶ硬化型樹脂であってもよい。これらの中でも、熱硬化型樹脂、ＵＶ硬化型樹脂であることが好ましい。前記熱硬化型樹脂、前記ＵＶ硬化型樹脂であると、熱処理、又はＵＶ照射によって、分子間で架橋することにより硬化物となり、高い機械強度が得られ、高信頼性を得ることが可能となる点で有利である。
【００３９】
前記フッ素樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１５０℃以上が好ましく、２００℃以上がより好ましい。前記Ｔｇが、１５０℃未満であると、後工程において軟化などの現象による不具合が起こることがある。
前記ガラス転移温度（Ｔｇ）は、例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定することができる。
【００４０】
前記保護層の電気絶縁性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、体積抵抗率として、１×１０１０Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０１２Ω・ｃｍ以上がより好ましい。
前記体積抵抗率は、例えば、二端子法により測定できる。
【００４１】
前記保護層は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。前記フッ素樹脂は、前記酸化物半導体の特性劣化を防ぎ高信頼性を維持することができるため、前記保護層は、単層構造でも十分である。また、単層構造であれば、より低コストで前記電界効果型トランジスタを製造することができる。
【００４２】
−保護層の形成方法−
前記保護層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記保護層を形成する材料を含有する塗布液を塗布することにより形成することができる。
【００４３】
前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート、インクジェットプリンティング、スリットコート、ノズルプリンティング、グラビア印刷、ディップコーティング法などが挙げられる。これらの塗布方法を用い、所望の形状を直接形成してもよいし、前記塗布液を感光性材料に調製してフォトリソグラフィ法によりパターンニングして所望の形状を形成してもよい。
【００４４】
前記塗布の後には、必要に応じて加熱処理を行ってもよい。
前記加熱処理の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１５０℃〜３００℃が好ましい。
前記加熱処理の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５分間〜１０時間が好ましい。
【００４５】
前記保護層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０５μｍ〜２０μｍが好ましく、０．１μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００４６】
前記電界効果型トランジスタは、前記保護層を有することにより、酸化物半導体層の酸化反応などによるキャリア濃度の変化を抑え高信頼性を得ることができる。また、保護層を塗布法により形成できることから、低コストで電界効果型トランジスタを作製することができる。
更に、前記保護層は、接触角が小さく、またＵＶオゾン処理、酸素プラズマ処理などにより、容易に接触角を低下させることができ、上層を塗布又は印刷により作製することが容易になることから、印刷による表示素子の作製（プリンタブルエレクトロニクス）へ好適に適用できる。具体的には、前記保護層上に、ナノ粒子状のＩＴＯインク、Ａｇインクなどの導電性粒子含有インクをインクジェットにより印刷し、有機ＥＬ素子における電極（陽極、陰極）を形成することが可能となる。
【００４７】
前記電界効果型トランジスタの構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トップコンタクト・ボトムゲート型、ボトムコンタクト・ボトムゲート型などが挙げられる。
【００４８】
前記電界効果型トランジスタは、後述する表示素子に好適に使用できるが、これに限られるものではなく、例えば、ＩＣカード、ＩＤタグなどにも使用することができる。
【００４９】
（表示素子）
本発明の表示素子は、少なくとも、光制御素子と、前記光制御素子を駆動する駆動回路とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【００５０】
＜光制御素子＞
前記光制御素子としては、駆動信号に応じて光出力を制御する素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロウェッティング素子などが挙げられる。
【００５１】
＜駆動回路＞
前記駆動回路としては、本発明の前記電界効果型トランジスタを有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５２】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５３】
前記表示素子は、本発明の前記電界効果型トランジスタを有しているため、長寿命化、低コスト化が可能となる。
【００５４】
（画像表示装置）
本発明の画像表示装置は、少なくとも、複数の表示素子と、複数の配線と、表示制御装置とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【００５５】
＜表示素子＞
前記表示素子としては、マトリックス状に配置された本発明の前記表示素子である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５６】
＜配線＞
前記配線は、前記表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧と画像データ信号とを個別に印加可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５７】
＜表示制御装置＞
前記表示制御装置としては、画像データに応じて、各電界効果型トランジスタのゲート電圧と信号電圧とを複数の前記配線を介して個別に制御可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５８】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５９】
前記画像表示装置は、本発明の前記表示素子を有しているため、長寿命化、低コスト化が可能となる。
前記画像表示装置は、携帯電話、携帯型音楽再生装置、携帯型動画再生装置、電子ＢＯＯＫ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯情報機器、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像機器における表示手段に用いることができる。また、車、航空機、電車、船舶等の移動体システムにおける各種情報の表示手段にも用いることができる。更に、計測装置、分析装置、医療機器、広告媒体における各種情報の表示手段を用いることができる。
【００６０】
（システム）
本発明のシステムは、少なくとも、本発明の前記画像表示装置と、画像データ作成装置とを有する。
前記画像データ作成装置は、表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する。
【００６１】
以下、本発明の表示素子、画像表示装置、及びシステムについて、図を用いて説明する。
まず、本発明のシステムの一例としてのテレビジョン装置について、説明する。
本発明のシステムの一例としてのテレビジョン装置は、例えば、特開２０１０−０７４１４８号公報の段落〔００３８〕〜〔００５８〕及び図１に記載の構成などを採ることができる。
【００６２】
次に、本発明の画像表示装置について説明する。
本発明の画像表示装置としては、例えば、特開２０１０−０７４１４８号公報の段落〔００５９〕〜〔００６０〕、図２、及び図３に記載の構成などを採ることができる。
【００６３】
次に、本発明の表示素子について、図を用いて説明する。
図１は、表示素子がマトリックス上に配置されたディスプレイ３１０を表す図である。図１に示されるように、ディスプレイ３１０は、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置されているｎ本の走査線（Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・、Ｘｎ−２、Ｘｎ−１）と、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本のデータ線（Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、Ｙｍ−１）、Ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されているｍ本の電流供給線（Ｙ０ｉ、Ｙ１ｉ、Ｙ２ｉ、Ｙ３ｉ、・・・・・、Ｙｍ−１ｉ）とを有する。
よって、走査線とデータ線とによって、表示素子を特定することができる。
【００６４】
図２は、本発明の表示素子の一例を示す概略構成図である。
前記表示素子は、一例として図２に示されるように、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子３５０と、該有機ＥＬ素子３５０を発光させるためのドライブ回路３２０とを有している。即ち、ディスプレイ３１０は、いわゆるアクティブマトリックス方式の有機ＥＬディスプレイである。また、ディスプレイ３１０は、カラー対応の３２インチ型のディスプレイである。なお、大きさは、これに限定されるものではない。
【００６５】
図２におけるドライブ回路３２０について説明する。
ドライブ回路３２０は、２つの電界効果型トランジスタ１１及び１２と、キャパシタ１３を有する。
電界効果型トランジスタ１１は、スイッチ素子として動作する。ゲート電極Ｇは、所定の走査線に接続され、ソース電極Ｓは、所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Ｄは、キャパシタ１３の一方の端子に接続されている。
【００６６】
キャパシタ１３は、電界効果型トランジスタ１１の状態、即ちデータを記憶しておくためのものである。キャパシタ１３の他方の端子は、所定の電流供給線に接続されている。
【００６７】
電界効果型トランジスタ１２は、有機ＥＬ素子３５０に大きな電流を供給するためのものである。ゲート電極Ｇは、電界効果型トランジスタ１１のドレイン電極Ｄと接続されている。そして、ドレイン電極Ｄは、有機ＥＬ素子３５０の陽極に接続され、ソース電極Ｓは、所定の電流供給線に接続されている。
【００６８】
そこで、電界効果型トランジスタ１１が「オン」状態になると、電界効果型トランジスタ１２によって、有機ＥＬ素子３５０は駆動される。
【００６９】
電界効果型トランジスタ１１、１２は、一例として図３に示されるように、基板２１、ゲート電極２２、ゲート絶縁層２３、ソース電極２４、ドレイン電極２５、酸化物半導体層２６、及び保護層２７を有している。
前記電界効果型トランジスタ１１、１２は、本発明の前記電界効果型トランジスタの説明に記載の材料、プロセスなどによって形成することができる。
【００７０】
ここでは、各電界効果型トランジスタは、いわゆる「ボトムコンタクト・ボトムゲート型」であるが、「トップコンタクト・ボトムゲート型」でもよい。
【００７１】
図４は、有機ＥＬ素子の一例を示す概略構成図である。
図４において、有機ＥＬ素子３５０は、陰極３１２と、陽極３１４と、有機ＥＬ薄膜層３４０とを有する。
【００７２】
陰極３１２の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）−リチウム（Ｌｉ）合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、などが挙げられる。なお、マグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金は、充分厚ければ高反射率電極となり、極薄膜（２０ｎｍ程度未満）では半透明電極となる。図４では陽極側から光を取り出しているが、陰極を透明、又は半透明電極とすることによって陰極側から光を取り出すことができる。
【００７３】
陽極３１４の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、銀（Ａｇ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金、などが挙げられる。なお、銀合金を用いた場合は、高反射率電極となり、陰極側から光を取り出す場合に好適である。
【００７４】
有機ＥＬ薄膜層３４０は、電子輸送層３４２と、発光層３４４と、正孔輸送層３４６とを有する。電子輸送層３４２は、陰極３１２に接続され、正孔輸送層３４６は、陽極３１４に接続されている。陽極３１４と陰極３１２との間に所定の電圧を印加すると、発光層３４４が発光する。
【００７５】
ここで、電子輸送層３４２と発光層３４４が１つの層を形成してもよく、また、電子輸送層３４２と陰極３１２との間に電子注入層が設けられてもよく、更に、正孔輸送層３４６と陽極３１４との間に正孔注入層が設けられてもよい。
【００７６】
また、基材側から光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、基材と反対側から光を取り出す「トップエミッション」であってもよい。
【００７７】
図５に、有機ＥＬ素子３５０と、ドライブ回路３２０とを組み合わせた表示素子の一例が示されている。
【００７８】
表示素子は、基板３１、第一・第二のゲート電極３２・３３、ゲート絶縁層３４、第一・第二のソース電極３５・３６、第一・第二のドレイン電極３７・３８、第一・第二の酸化物半導体層３９・４０、第一・第二の保護層４１・４２、層間絶縁膜４３、有機ＥＬ層４４、陰極４５を有している。第一のドレイン電極３７と第二のゲート電極３３は、ゲート絶縁層３４に形成されたスルーホールを介して接続されている。
図５において、便宜上第二のゲート電極３３・第二のドレイン電極３８間にてキャパシタが形成されているように見えるが、実際にはキャパシタ形成箇所は限定されず、適宜必要な容量のキャパシタを必要な箇所に設計することができる。
また、図５の表示素子では、第二のドレイン電極３８が、有機ＥＬ素子３５０陽極として機能する。
基板３１、第一・第二のゲート電極３２・３３、ゲート絶縁層３４、第一・第二のソース電極３５・３６、第一・第二のドレイン電極３７・３８、第一・第二の酸化物半導体層３９・４０、第一・第二の保護層４１・４２については、本発明の前記電界効果型トランジスタの説明に記載の材料、プロセスなどによって形成することができる。
【００７９】
第一・第二の保護層４１・４２を形成後、ＵＶオゾン処理や酸素プラズマ処理といった表面改質処理を行うことが好ましい。これにより、第一・第二の保護層４１・４２と層間絶縁膜４３との密着性を向上させることが可能となる。
【００８０】
層間絶縁膜４３（平坦化膜）の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリイミドやアクリル等の樹脂や、それらを用いた感光性樹脂や、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）などが挙げられる。層間絶縁膜の形成プロセスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート、インクジェットプリンティング、スリットコート、ノズルプリンティング、グラビア印刷、ディップコーティング法などによって、所望の形状を直接成膜したり、感光性材料であればフォトリソグラフィー法によりパターンニングしてもよい。
【００８１】
有機ＥＬ層４４及び陰極４５の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法等の真空製膜法や、インクジェット、ノズルコート等の溶液プロセスなど挙げられる。
【００８２】
これにより、基板側から発光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の有機ＥＬ素子である、表示素子を作製することができる。この場合、基板３１、ゲート絶縁膜３４、第二のドレイン電極（陽極）３８は透明性が要求される。
【００８３】
また、図６に示すように、図５における第一・第二の保護層４１・４２の材料及びプロセスを用いて層間絶縁膜４３を形成することにより、層間絶縁膜４３に保護層としての機能を持たせることにより、プロセスを短縮することが可能である。
この場合、層間絶縁膜４３（本発明における保護層）を形成後、ＵＶオゾン処理や酸素プラズマ処理といった表面改質処理を行うことが好ましい。これにより、層間絶縁膜４３と対向電極４５との密着性を向上させることが可能となる。
【００８４】
更には、図５、６では、ドライブ回路３２０の横に有機ＥＬ素子３５０が配置される構成について説明したが、図７に示すように、ドライブ回路３２０の上方に有機ＥＬ素子３５０が配置する構成としてもよい。この場合についても、基板側から発光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」となっており、ドライブ回路３２０には透明性が要求される。ソース・ドレイン電極や陽極には、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｇａが添加されたＺｎＯ、Ａｌが添加されたＺｎＯ、Ｓｂが添加されたＳｎＯ２などの導電性を有する透明な酸化物を用いることが好ましい。
【００８５】
表示制御装置４００は、一例として図８に示されるように、画像データ処理回路４０２、走査線駆動回路４０４、及びデータ線駆動回路４０６を有している。
【００８６】
画像データ処理回路４０２は、映像出力回路の出力信号に基づいて、ディスプレイ３１０における複数の表示素子３０２の輝度を判断する。
【００８７】
走査線駆動回路４０４は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｎ本の走査線に個別に電圧を印加する。
【００８８】
データ線駆動回路４０６は、画像データ処理回路４０２の指示に応じてｍ本のデータ線に個別に電圧を印加する。
【００８９】
なお、前記実施形態では、有機ＥＬ薄膜層が、電子輸送層と発光層と正孔輸送層とからなる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電子輸送層と発光層が１つの層であってもよい。また、電子輸送層と陰極との間に電子注入層が設けられてもよい。さらに、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層が設けられてもよい。
【００９０】
また、前記実施形態では、基板側から発光を取り出すいわゆる「ボトムエミッション」の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、陽極３１４に銀（Ａｇ）−ネオジウム（Ｎｄ）合金などの高反射率電極、陰極３１２にマグネシウム（Ｍｇ）−銀（Ａｇ）合金などの半透明電極或いはＩＴＯ等の透明電極を用いて基板と反対側から光を取り出してもよい。
【００９１】
また、前記実施形態では、電界効果型トランジスタがいわゆる「ボトムコンタクト・ボトムゲート型」の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示されるように、いわゆる「トップコンタクト・ボトムゲート型」であってもよい。図９に示されるトップコンタクト・ボトムゲート型の電界効果型トランジスタは、基板２１と、ゲート電極２２と、ゲート絶縁層２３と、ソース電極２４と、ドレイン電極２５と、酸化物半導体層２６と、保護層２７とを有している。
【００９２】
また、前記実施形態では、光制御素子が有機ＥＬ素子の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光制御素子がエレクトロクロミック素子であってもよい。この場合は、前記ディスプレイ３１０は、エレクトロクロミックディスプレイとなる。
【００９３】
また、光制御素子が液晶素子であってもよい。この場合は、前記ディスプレイ３１０は、液晶ディスプレイとなる。そして、一例として図１０に示されるように、表示素子３０２’に対する電流供給線は不要である。
【００９４】
この場合は、また、一例として図１１に示されるように、ドライブ回路３２０’は、前述した電界効果型トランジスタ（１１、１２）と同様な１つの電界効果型トランジスタ１４とキャパシタ１５で構成することができる。電界効果型トランジスタ１４では、ゲート電極Ｇが所定の走査線に接続され、ソース電極Ｓが所定のデータ線に接続されている。また、ドレイン電極Ｄが液晶素子３７０の画素電極、及びキャパシタ１５に接続されている。なお、図１１における符号１６、３７２は、液晶素子３７０の対向電極（コモン電極）である。
【００９５】
前記実施形態において、光制御素子は、電気泳動素子であってもよい。また、光制御素子は、エレクトロウェッティング素子であってもよい。
【００９６】
また、前記実施形態では、ディスプレイがカラー対応の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００９７】
なお、本実施形態に係る電界効果型トランジスタは、表示素子以外のもの（例えば、ＩＣカード、ＩＤタグ）にも用いることができる。
【００９８】
本発明の電界効果型トランジスタは低コストかつ高信頼性であることから、前記電界効果型トランジスタを用いた表示素子、画像表示装置及びシステムについても同様の効果が得られる。
【実施例】
【００９９】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１、及び比較例１）
＜濡れ性及び密着性評価用サンプルの作製＞
電界効果型トランジスタの保護層の濡れ性及び密着性を評価するため、評価用サンプルを作製した。
−実施例１の評価用サンプルの作製−
ガラス基板上に、親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂を用いてスピンコートによる塗布後、２３０℃で１時間の熱処理を行うことによりフッ素樹脂塗布膜を作製した。次に、作製したフッ素樹脂塗布膜に対し、ＵＶオゾン処理、又は酸素プラズマ処理による親水化処理を行った。ＵＶオゾン処理の装置としては、ｓａｍｃｏ社製ＵＶ−３００を用いた。ＵＶランプは、主波長２５４ｎｍ、１８５ｎｍの水冷式低圧水銀ランプであり、９０℃で加熱して０分間〜２０分間ＵＶオゾン処理を行い、保護層が形成された評価用サンプルを作製した。一方、酸素プラズマ処理の装置としては、ヤマト科学社製ＰＤＣ−５１０を用い、酸素流量５０ｓｃｃｍ、パワー５００Ｗとし、０秒間〜６０秒間処理を行い、保護層が形成された評価用サンプルを作製した。
【０１０１】
−比較例１の評価用サンプルの作製−
上記評価用サンプルの作製において、親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂をＣｙｔｏｐ（旭硝子社製、ＣＴＬ−８０９Ａ、全フッ素化樹脂）に代えた以外は、上記評価用サンプルの作製方法と同様にして、評価用サンプルを作製した。
【０１０２】
＜評価＞
−濡れ性の評価−
上記で作製した評価用サンプルの接触角を測定した。測定は、自動接触角測定装置（英弘精機社製、ＯＣＡ２０）を用い、フッ素樹脂塗布膜上に１μＬの接触角測定対象液滴を付着させ、付着９秒間後に行った。接触角測定対象液には、水（純水）、ｎ−テトラデカン、及びγ−ブチロラクトンを用いた。
接触角測定対象液に水（純水）を用いた結果を、図１２及び図１３に示す。接触角測定対象液にｎ−テトラデカンを用いた結果を、図１４及び図１５に示す。接触角測定対象液にγ−ブチロラクトンを用いた結果を、図１６及び図１７に示す。
図１２及び図１３より、比較例１におけるフッ素樹脂塗布膜は未処理の状態で水に対する接触角が１００°以上の高撥液性を示していた。また、ＵＶオゾン処理を行っても、接触角変化は全く起こらず、酸素プラズマ処理を行っても、９０°以上の接触角を保っていた。それに対して、実施例１におけるフッ素樹脂は、未処理（親水化処理前）の状態で水に対する接触角が９０°以下と比較例１に比べて撥液性が低く、かつＵＶオゾン処理及び酸素プラズマ処理のいずれの親水化処理を行っても接触角が５°以下の濡れ性を得られた。
また、図１４及び図１５より、比較例１では、親水化処理を行ってもｎ−テトラデカンに対する接触角を５０°よりも小さくすることが困難であったのに対し、実施例１では、親水化処理の有無にかかわらず接触角が５°以下を示していた。
また、図１６及び図１７より、比較例１では、親水化処理を行ってもγ−ブチロラクトンに対する接触角を４０°よりも小さくすることが困難であったのに対し、実施例１では親水化処理の有無にかかわらず接触角が５°以下を示していた。
これらの結果より、比較例１においては、親水化処理を行っても、接触角を小さくすることが困難であったのに対し、実施例１においては、水、ｎ−テトラデカン、γ−ブチロラクトンのいずれに対しても接触角が小さく、表面の濡れ性が良好であり、後工程にて形成する層（例えば、隔壁、陽極、陰極など）との密着性を良好なものとすることが可能であることがわかった。
【０１０３】
−塗布性の評価−
実施例１及び比較例１で作製したフッ素樹脂塗布膜に対して、親水化処理無し、ＵＶオゾン処理１０分間、酸素プラズマ処理６０秒間のサンプルをそれぞれ作製した。それぞれのサンプルに対して、ポリイミド樹脂（東レ社製、ＤＬ−１０００、溶媒：γ−ブチロラクトンを含む混合溶媒）を用いたスピンコートによる塗布実験、及びナノＡｇインク（ハリマ化成社製、ＮＰＳ−Ｊ、溶媒：ｎ−テトラデカン）を用いたインクジェットによるラインパターン形成実験を行った。結果を表１に示す。
【０１０４】
【表１】
表１において、ＵＶオゾン処理は、９０℃で１０分間行った。酸素プラズマ処理は、酸素流量５０ｓｃｃｍ条件下、５００Ｗで６０秒間行った。
【０１０５】
比較例１では、親水化処理無し及びＵＶオゾン処理の場合、ポリイミド樹脂をスピンコートしてもポリイミド樹脂が全く付着せず、塗布が不可能であった。ナノＡｇインクをインクジェットするとフッ素樹脂塗布膜上に付着した液滴が細かく分離し、不連続なラインが形成された。酸素プラズマ処理の場合、ポリイミド樹脂をスピンコートするとフッ素樹脂塗布膜上の一部にポリイミド樹脂が付着するものの、不均一な膜となった。ナノＡｇインクをインクジェットすると親水化処理無し及びＵＶオゾン処理の場合と同様に、不連続なラインを形成した。
それに対して、実施例１では、親水化処理無し、ＵＶオゾン処理、及び酸素プラズマ処理のいずれの場合でも、ポリイミド樹脂のスピンコートでは、均一に塗布ができ、かつナノＡｇインクのインクジェットでは、均一な連続したラインが形成できた。
【０１０６】
以上より、実施例１で作製した、親水化処理無しで水に対する接触角が８１°、ｎ−テトラデカン、γ−ブチロラクトンに対する接触角が５°以下のフッ素樹脂塗布膜は、フッ素樹脂塗布膜上にポリイミド樹脂を用いたスピンコートによる均一な全面塗布膜形成が可能であり、また、ナノＡｇインクを用いたインクジェットによる連続かつ均一なライン形成が可能であることがわかった。
また、実施例１で作製したフッ素樹脂塗布膜は、ＵＶオゾン処理及び酸素プラズマ処理のどちらの親水化処理によっても水に対する接触角が５°以下になり、表面自由エネルギーを増大し、フッ素樹脂塗布膜上に形成した塗布膜との密着性を向上させることが可能である。
それに対して、比較例１で作製した高撥液性のフッ素樹脂塗布膜は、その高撥液性により、ＵＶオゾン処理及び酸素プラズマ処理どちらの親水化処理によっても表面に親水基を十分に生成することが困難で、水に対する接触角は９０°を超え、ｎ−テトラデカンに対する接触角は５０°を超え、γ−ブチロラクトンに対する接触角は４０°を超えており、フッ素樹脂塗布膜上に均一な塗布膜を形成することは困難であることがわかった。
【０１０７】
（実施例２）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
図３に示すような、ボトムコンタクト・ボトムゲート型の電界効果型トランジスタを作製した。
−ゲート電極の形成−
最初に、ガラス基板２１上にゲート電極２２を形成した。具体的には、前記ガラス基板２１上に、ＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート電極２２のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ＩＴＯからなるゲート電極２２を形成した。
【０１０８】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、前記ゲート電極２２上にゲート絶縁層２３を形成した。具体的には、ゲート電極２２及びガラス基板２１上に、ＲＦスパッタリングによりＳｉＯ２膜を平均厚みが約３００ｎｍとなるように成膜し、ゲート絶縁層２３を形成した。
【０１０９】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
次に、前記ゲート絶縁層２３上にソース電極２４及びドレイン電極２５を形成した。具体的には、前記ゲート絶縁層２３上にＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、ＩＴＯ膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるソース電極２４及びドレイン電極２５のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、ＩＴＯ膜からなるソース電極２４及びドレイン電極２５を形成した。
【０１１０】
−酸化物半導体層の形成−
次に、酸化物半導体２６層を形成した。具体的には、ＤＣスパッタリングにより、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物（Ｉｎ２ＭｇＯ４）膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される酸化物半導体層２６のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することにより、酸化物半導体層２６を形成した。これにより、前記ソース電極２４と前記ドレイン電極２５との間にチャネルが形成されるように前記酸化物半導体層２６が形成された。
【０１１１】
−保護層の形成−
次に、保護層２７を形成した。具体的には、実施例１で用いたものと同じ親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂を用いて、スピンコートにより塗布し、６０℃で２分間のプリベーク後、２３０℃で６０分間のポストベークをすることにより、前記酸化物半導体層２６を被覆するように保護層２７を形成した。このように形成された保護層の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１１２】
（比較例２）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
まず、実施例２と同様の方法で、ガラス基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、並びに酸化物半導体層を形成した。
−保護層の形成−
次に、保護層を形成した。具体的には、Ｃｙｔｏｐ（旭硝子社製、ＣＴＬ−８０９Ａ、全フッ素化樹脂）を用いて、スピンコートにより塗布し、９０℃で３０分間のプリベーク後、２３０℃で６０分間のポストベークをすることにより、前記酸化物半導体層を被覆するように保護層を形成した。このように形成された保護層の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１１３】
（比較例３）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
まず、実施例２と同様の方法で、ガラス基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、並びに酸化物半導体層を形成した。
−保護層の形成−
次に、保護層を形成した。具体的には、ポリイミド樹脂（東レ社製、ＤＬ−１０００）を用いて、スピンコートにより塗布し、１２０℃で２分間のプリベーク後、２３０℃で３０分間のポストベークをすることにより、前記酸化物半導体層を被覆するように保護層を形成した。このように形成された保護層の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１１４】
＜トランジスタ特性の評価＞
実施例２、比較例２、及び比較例３で作製した電界効果型トランジスタの特性（Ｖｄｓ＝２０Ｖ）を測定した。なお、測定は、電界効果型トランジスタ作製直後に行った。結果を図１８（実施例２の電界効果型トランジスタ）、図１９（比較例２の電界効果型トランジスタ）、及び図２０（比較例３の電界効果型トランジスタ）に示す。
図２０より、酸化物半導体に対してポリイミドを保護層として用いた場合には、デプレッションの変化が見られた。Ｖｔｈ変化量としては、約−７Ｖであった。
それに対し、図１８及び図１９より、酸化物半導体に対してフッ素樹脂を保護層として用いた場合には、特性変化はほとんど見られず、Ｖｔｈ変化量としては約−１Ｖに留まった。
この理由としては、フッ素樹脂は、ポリイミド樹脂に比べて低吸湿性であることや、また、安定であるフッ素樹脂に比べてポリイミド樹脂は熱処理による酸化等が起こりやすく、酸化物半導体を還元してしまい、キャリア濃度の増加が起こることにより、デプレッションという現象が起こったと考えられる。
また、比較例３において、保護層として用いたポリイミド樹脂の水に対する接触角を、実施例１と同様の方法によって測定したところ、７３°であった。
更に、実施例２及び比較例２にて作製した電界効果型トランジスタは、大気中に３００時間保管した後でも、移動度に変化は無く、Ｖｔｈ変化量も１Ｖ以内であり、酸化物半導体の保護膜として同等の機能を果たしていることがわかった。
【０１１５】
実施例１〜２及び比較例１〜３より、フッ素樹脂を含有し保護層形成後の水に対する接触角が７５°以上９０°以下である保護層を用いた本発明の電界効果型トランジスタは、Ｃ−Ｆ結合の安定性に起因する高信頼性を示す上に、保護層の上層の形成が容易、かつ保護層と保護層の上層との密着性が向上できることがわかった。
【０１１６】
（実施例３）
＜有機ＥＬ表示装置の作製＞
図２１に示すような、有機ＥＬ表示装置を作製した。
−ゲート電極の形成−
最初に、ガラス基板５１上に第一のゲート電極５２及び第二のゲート電極５３を形成した。具体的には、ガラス基板５１上に、ＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるよう成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される第一のゲート電極５２及び第二のゲート電極５３のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、第一のゲート電極５２及び第二のゲート電極５３を形成した。
【０１１７】
−ゲート絶縁層の形成−
次に、ゲート絶縁層５４を形成した。具体的には、前記第一のゲート電極５２、前記第二のゲート電極５３及び前記ガラス基板５１上に、ＲＦスパッタリングによりＳｉＯ２膜を平均厚みが約３００ｎｍになるように成膜した。この後、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成されるゲート絶縁層５４のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＯ２膜を除去し、この後、レジストパターンも除去することによりゲート絶縁層５４を形成した。
【０１１８】
−ソース電極及びドレイン電極の形成−
次に、第一のソース電極５５及び第二のソース電極５６、並びに第一のドレイン電極５７及び第二のドレイン電極５８を形成した。具体的には、前記ゲート絶縁層５４上にＤＣスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯ膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、ＩＴＯ膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される第一のソース電極５５及び第二のソース電極５６、並びに第一のドレイン電極５７及び第二のドレイン電極５８のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＩＴＯ膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、ＩＴＯ膜からなる第一のソース電極５５及び第二のソース電極５６、並びに第一のドレイン電極５７及び第二のドレイン電極５８を形成した。
【０１１９】
−酸化物半導体層の形成−
次に、第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０を形成した。具体的には、ＤＣスパッタリングにより、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物（Ｉｎ２ＭｇＯ４）膜を平均厚みが約１００ｎｍとなるように成膜し、この後、Ｍｇ−Ｉｎ系酸化物膜上に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、形成される第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０のパターンと同様のレジストパターンを形成した。更に、ＲＩＥにより、レジストパターンの形成されていない領域のＭｇ−Ｉｎ系酸化物膜を除去した。この後、レジストパターンも除去することにより、第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０を形成した。これにより、前記第一のソース電極５５と前記第一のドレイン電極５６との間にチャネルが形成されるように前記第一の酸化物半導体層５９が形成された。また、前記第二のソース電極５７と前記第二のドレイン電極５８との間にチャネルが形成されるように前記第二の酸化物半導体層６０が形成された。
【０１２０】
−保護層の形成−
次に、保護層６１を形成した。具体的には、実施例１で用いたものと同じ親水性官能基を有する部分フッ素化樹脂（感光性樹脂）を用いて、スピンコートにより塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、所望のパターンを得た後、２３０℃で６０分間のポストベークをすることにより、前記第二のドレイン電極５８上にスルーホールを有した保護層６１を前記第一の酸化物半導体層５９及び第二の酸化物半導体層６０を被覆するように形成した。このように形成された保護層６１の平均厚みは、約１．５μｍであった。
【０１２１】
−隔壁の形成−
次に、ＵＶオゾン処理によって保護層の表面改質を行った後に、隔壁６２を形成した。具体的にはポジ型感光性ポリイミド樹脂（東レ社製、ＤＬ−１０００）を用いて、前記保護層６１上にスピンコートにより塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像により、所望のパターンを得た後、２３０℃で３０分間のポストベークをすることにより、隔壁６２を形成した。
【０１２２】
−陽極の形成−
次に、ＵＶオゾン処理によって再び保護層６１の表面改質を行った後に、陽極６３を形成した。具体的には、ナノ粒子状のＩＴＯインクを用い、前記保護層６１上にインクジェットによって平均厚みが約５０ｎｍの陽極６３を形成した。
【０１２３】
−有機ＥＬ層の形成−
次に高分子有機発光材料を用いて、インクジェット装置により、前記陽極６３上に有機ＥＬ層６４を形成した。
【０１２４】
−陰極の形成−
次に、陰極６５を形成した。具体的には、ＭｇＡｇを真空蒸着することにより、前記有機ＥＬ層６４及び前記隔壁６２上に陰極６５を形成した。
【０１２５】
−封止層の形成−
次に、封止層６６を形成した。具体的には、ＣＶＤによりＳｉＯ２膜を平均厚みが約２μｍとなるように成膜することにより、前記陰極６５上に封止層６６を形成した。
【０１２６】
−貼合せ−
次に、対向基板６８との貼り合わせを行った。具体的には、前記封止層６６の上に、接着層６７を形成し、ガラス基板からなる対向基板６８を貼り合わせた。これにより、図２１に示す構成の実有機ＥＬ表示装置の表示パネルを作製した。
【０１２７】
−駆動回路の接続−
次に、駆動回路を接続した。具体的には、前記表示パネルに不図示の駆動回路を接続し、表示パネルにおいて画像を表示することができるようにした。これにより、有機ＥＬ表示装置の画像表示システムを作製した。
【０１２８】
本有機ＥＬ表示装置は、電界効果型トランジスタが全層透明な膜で形成されており、陰極のみ反射率の高い金属層を用いているため、いわゆる「ボトムエミッション」型の有機ＥＬ表示装置である。
本有機ＥＬ表示装置において、層間絶縁膜を兼ねる保護層６１上への塗布による隔壁６２、及び陽極６３の形成は容易であり、また高い密着性を示した。本有機ＥＬ表示装置は、高信頼性を有し、かつ低コストで作製することができた。また、本有機ＥＬ表示装置において保護層と隔壁は良好な密着性を示した。また、保護層と陽極も良好な密着性を示した。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の電界効果型トランジスタは、低コストで、後工程にて形成される上層の塗布性に優れ、かつ高信頼性を示すことから、アクティブマトリックス方式の平面薄型ディスプレイなどに好適に使用できる。
【符号の説明】
【０１３０】
１１ 電界効果型トランジスタ
１２ 電界効果型トランジスタ
１３ キャパシタ
１４ 電界効果型トランジスタ
１５ キャパシタ
１６ 対向電極
２１ 基材
２２ ゲート電極
２３ ゲート絶縁層
２４ ソース電極
２５ ドレイン電極
２６ 酸化物半導体層
２７ 保護層
３１ 基板
３２ 第一のゲート電極
３３ 第二のゲート電極
３４ ゲート絶縁層
３５ 第一のソース電極
３６ 第二のソース電極
３７ 第一のドレイン電極
３８ 第二のドレイン電極
３９ 第一の酸化物半導体層
４０ 第二の酸化物半導体層
４１ 第一の保護層
４２ 第二の保護層
４３ 層間絶縁膜
４４ 有機ＥＬ層
４５ 陰極
５１ ガラス基板
５２ 第一のゲート電極
５３ 第二のゲート電極
５４ ゲート絶縁層
５５ 第一のソース電極
５６ 第一のドレイン電極
５７ 第二のソース電極
５８ 第二のドレイン電極
５９ 第一の酸化物半導体層
６０ 第二の酸化物半導体層
６１ 保護層
６２ 隔壁
６３ 陽極
６４ 有機ＥＬ層
６５ 陰極
６６ 封止層
６７ 接着層
６８ 対向基板
３０２、３０２’ 表示素子
３１０ ディスプレイ
３１２ 陰極
３１４ 陽極
３２０、３２０’ ドライブ回路（駆動回路）
３４０ 有機ＥＬ薄膜層
３４２ 電子輸送層
３４４ 発光層
３４６ 正孔輸送層
３５０ 有機ＥＬ素子
３７０ 液晶素子
３７２ 対向電極
４００ 表示制御装置
４０２ 画像データ処理回路
４０４ 走査線駆動回路
４０６ データ線駆動回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３１】
【特許文献１】特開２００７−０７３７０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０３２０３号公報
【特許文献３】特開２００７−２９９９１３号公報
【特許文献４】特許第３８０１２７１号公報
【非特許文献】
【０１３２】
【非特許文献１】Ｋ．Ｎｏｍｕｒａ，他５名、「Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」、ＮＡＴＵＲＥ、ＶＯＬ４３２、Ｎｏ．２５、ＮＯＶＥＭＢＥＲ、２００４、ｐ．４８８−４９２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成された酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層を被覆するように形成された保護層とを有し、
前記保護層が、フッ素樹脂を含有し、
前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下であることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【請求項２】
保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角が０°以上５０°以下、及び保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角が０°以上４０°以下の少なくともいずれかである請求項１に記載の電界効果型トランジスタ。
【請求項３】
駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
請求項１から２のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを有し、かつ前記光制御素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示素子。
【請求項４】
光制御素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子、及びエレクトロクロミック素子のいずれかを有する請求項３に記載の表示素子。
【請求項５】
光制御素子が、液晶素子、電気泳動素子、及びエレクトロウェッティング素子のいずれかを有する請求項３に記載の表示素子。
【請求項６】
画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の請求項３から５のいずれかに記載の表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置とを有することを特徴とするシステム。
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート絶縁層上に形成され、かつ、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間に形成された酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層を被覆するように形成された保護層とを有し、
前記保護層が、フッ素樹脂を含有し、
前記保護層形成後の前記保護層の水に対する接触角が、７５°以上９０°以下であることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【請求項２】
保護層のｎ−テトラデカンに対する接触角が０°以上５０°以下、及び保護層のγ−ブチロラクトンに対する接触角が０°以上４０°以下の少なくともいずれかである請求項１に記載の電界効果型トランジスタ。
【請求項３】
駆動信号に応じて光出力が制御される光制御素子と、
請求項１から２のいずれかに記載の電界効果型トランジスタを有し、かつ前記光制御素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示素子。
【請求項４】
光制御素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子、及びエレクトロクロミック素子のいずれかを有する請求項３に記載の表示素子。
【請求項５】
光制御素子が、液晶素子、電気泳動素子、及びエレクトロウェッティング素子のいずれかを有する請求項３に記載の表示素子。
【請求項６】
画像データに応じた画像を表示する画像表示装置であって、
マトリックス状に配置された複数の請求項３から５のいずれかに記載の表示素子と、
前記複数の表示素子における各電界効果型トランジスタにゲート電圧を個別に印加するための複数の配線と、
前記画像データに応じて、前記各電界効果型トランジスタのゲート電圧を前記複数の配線を介して個別に制御する表示制御装置とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像表示装置と、
表示する画像情報に基づいて画像データを作成し、該画像データを前記画像表示装置に出力する画像データ作成装置とを有することを特徴とするシステム。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図１０】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９９３１７（Ｐ２０１２−１９９３１７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１４２０（Ｐ２０１１−６１４２０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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