专利名称：有机发光晶体管元件及其制造方法
技术领域：
0001
本发明涉及有机发光晶体管元件及其制造方法。更具体地说，在 垂直型有机发光晶体管元件中，本发明涉及有机发光晶体管元件及其 制造方法，其中促进了在阳极与阴极之间的电流控制。
背景技术：
0002
有机电致发光元件具有容易的结构，所以作为薄型、轻量、大面 积、低成本的下一代显示器的发光元件而被期待，近年来，人们正致 力于其研究。作为用于驱动有机EL元件的驱动方式，可以认为在 动作速度及功耗方面，使用薄膜晶体管(TFT: Thin Film Transistor)的有 源矩阵方式的场效应型晶体管(FET: Thin FilmTransistor)是有效的。而 对于构成薄膜晶体管的半导体材料，除了对硅半导体及化合物半导体 等无机半导体材料正在研究之外，近年来，对于使用有机半导体材料 的有机薄膜晶体管(有机TFT)的研究也在努力进行。有机半导体材料作 为下一代的半导体材料而被期待，但与无机半导体材料相比，存在电 荷迁移率低、电阻高的问题。
0003
对于场效晶体管，其结构为垂直布置的垂直型FET结构类型静电 感应晶体管(SIT)净支认为具有优势，因为晶体管的沟道宽度可缩短，其 整个表面的电极可有效利用，能够实现快速响应和/或功率增强，并且 可使界面的影响变小。0004
因此，近年来基于静电感应晶体管(SIT)的上述有利特征，对由此 类SIT结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管进行了 研发(例如，KazuhiroKudo所著"有机晶体管的当前条件和未来展望" (Current Conditions and Future Prospects of Organic Transistor), J. Appl. Phys. Vol. 72， No. 9, pp. 1151-1156 (2003); JP誦A-2003-324203(特别 是权利要求1); JP-A-2002-343578(特别是图23》。
0005
图21是示意剖视图，示出在上述文件"有机晶体管的当前条件和 未来展望"(Current Conditions and Future Prospects of Organic Transistor) 中所述的由SIT结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体 管一个实施例。如图21所示，有机发光晶体管101具有垂直型FET 结构，其中，由透明电极膜构成的源电极103、其中嵌有狭缝状肖特 基电极105的空穴转移层104、发光层106及漏电极107已按此先后 顺序层积在玻璃衬底102上。
0006
如上所述，在复合型有机发光晶体管101中，狭缝状肖特基电极 105嵌入空穴转移层104中。在空穴转移层104与栅电极105之间形 成肖特基结，从而在空穴转移层104中形成耗尽层。耗尽层的扩展根 据栅极电压(在源电极103与栅电极105之间施加的电压)变化。因此， 可通过改变栅极电压来控制沟道宽度，并且，可通过控制在源电极103 与漏电极107之间施加的电压来控制电荷生成量。
0007
图22是示意剖^见图，示出JP-A-2002-343578中所述一例由FET 结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管。如图21所
示，该有机发光晶体管111具有衬底112,辅助电极113和绝缘层118 层积在该村底上。随后，在绝缘层118上部分地形成阳才及115。此外， 在绝缘层118上形成发光材料层116,使得发光材料层116覆盖阳极115。在发光材料层116上形成阴极117。在阳极115上形成阳极緩冲 层119。阳极緩冲层119具有让空穴通过而从阳极115到到达发光材 料层116的功能，但抑制电子从发光材料层116到阳极115。在有机 发光晶体管lll中，也可通过改变在辅助电极113和阳极115之间施 加的电压来控制沟道宽度，并可通过控制在阳极115和阴极117之间 施加的电压来改变电荷生成量。
发明内容
0008
在上述文件和上述专利出版物中，参照图22所述，由SIT结构和 有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管中，在阳极115和阴 极117之间施加某个电压(-Vdl < O)时，在阴极117相对的阳极115表 面上生成许多空穴，并且这些空穴向阴极117流动(形成电荷流动)。这 里，为得到更大的电流(即得到更大的亮度)在阳极115和阴极117之间 施加电压Vd = -Vd2 << -Vdl时，阳极115和阴极117之间的电荷生成 及电荷流占主导。因此，无法通过控制在辅助电极113与阳极115之 间施加的电压(Vg)来控制电荷生成量，因而难以控制发光量。
0009
本发明是为解决上述问题而完成的。本发明的目的是提供一种垂 直型有机发光晶体管元件及其制造方法，有助于进行阳极与阴极之间 的电流控制。
0010
本发明的有机发光晶体管元件，包括衬底；在上述衬底的上表 面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面侧在平面图中、以预 定大小局部地设置的，且按照绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层 的顺序具有的叠层结构体；至少在未设有上述叠层结构体的第一电极 层的上表面侧设置的有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设 置的第二电极层。
0011
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件，包括衬底；在衬底 的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；在未设有第一电极层的上 述村底的上表面侧使笫 一电极层在平面图中被夹于中间而设置，且按 照绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层的顺序具有的叠层结构体； 至少在第一电极层的上表面侧设置的有机EL层；以及在上述有机EL 层的上表面侧设置的第二电极层，调整第一电极层的厚度和上述绝缘
层的厚度，使第一电极层与上述辅助电极层不相接触。
0012
在本说明书中所谓r使第一电极层在平面图中被夹于中间」，是 指包括第一电极层以与叠层结构体(绝缘层)相接触的状态被夹于中
间；第一电极层以嵌入叠层结构体(绝缘层)内的状态被夹于中间；以 及第一电极以不与叠层结构体(绝缘层)相接触的状态被夹于中间的所 有情况。另外，以上的状态在第一电极层的两对侧可以分别不同。
0013
在有机EL层中通过从第一电极层和第二电极层注入的电荷复合 而产生发光现象。根据本发明，通过在第一电极层与第二电极层的中 间区域设有辅助电极层，使辅助电极层与第一电极层之间的施加电压 变化，从而能够使第一电极层和第二电极层中的电荷生成量增加或减 少。由此，最后能够控制发光量。
0014
另外，根据本发明，辅助电极层被绝缘层和电荷注入抑制层夹于 中间。由此，在辅助电极层的上表面及下表面可抑制电荷(空穴或电子) 产生与消失。所以，辅助电极层上的可变电压对于第一电极层和第二 电极层的电荷生成量将产生更大的影响。
0015
根据以上特征，本发明的有机发光晶体管元件适合用作在第一电 极层与第二电极层之间施加恒定电压的常开方式的发光元件。并且， 再通过控制施加在辅助电极层与笫一电极层之间的电压，能够控制第
一电极和第二电极之间流过的电流(电荷生成量)，从而能够控制发光
0016
上述有机EL层最好至少具有电荷注入层和发光层。或者，上述 有机EL层最好至少具有包含电荷注入材料的发光层。
0017
另外，最好在笫一电极层与i殳于第一电极层上的上述有机EL层 和/或上述叠层结构体之间再设置第二电荷注入层。
0018
另外，优选在上述有机EL层与笫二电极层之间设置第二电极层 用的第三电荷注入层。
0019
另外，上述电荷注入抑制层优选由绝缘材料(更优选为正型抗蚀剂 膜)构成。在这种情况下，可在辅助电极层上精确且容易地形成面向第 二电极层的电荷注入抑制层。
0020
例如，第一电极(层)作为阳极使用，笫二电极(层)作为阴极使用。 或者，第一电极(层)作为阴极使用，第二电极(层)作为阳极使用。在笫 一电极和第二电^ l具有任何极性时，通过控制施加在辅助电极(层)与 第一电极之间的电压(栅极电压)，也能够使电荷量敏感地变化。由此， 能够控制在第一电极和第二电极之间流过的电流，从而能够敏感地控 制发光量。
0021
另外，本发明是一种有机发光晶体管，其中包括具备上述任一 特征的有机发光晶体管元件；在上述有机发光晶体管元件的第一电极 (层)与第二电极(层)之间施加恒定电压的第一电压供给单元；以及在上 述有机发光晶体管元件的第 一 电极(层)与辅助电极(层)之间施加可变 电压的第二电压供给单元。
0022
根据本发明，通过第一电压供给单元和第二电压供给单元，可在 第一电极与第二电极之间施加恒定电压，并可在第一电极与辅助电极
之间施加可变电压。其结果是可使电荷量敏感地变化，可控制第一 电极和第二电极之间流过的电流，并可敏感地控制发光量。
0023
另外，本发明是一种发光显示装置，包括以矩阵图案配置的多个 发光部，其中上述多个发光部各自包括具有上述任一特征的有机发 光晶体管元件。
0024
根据这种发光显示装置，容易进行发光量控制，从而容易进行亮
度调整。
0025
另外，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方 法包括如下步骤准备在其上已形成第一电极层的衬底；在第一电极 层的上表面側局部地设置按照在平面图中由预定大小构成的绝缘层、 辅助电极层和电荷注入抑制层的顺序具有的叠层结构体；在未设有上 述叠层结构体的第一电极层的上表面侧设置有机EL层；以及在上述 有机EL层的上表面侧设置第二电极层。
0026
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方 法包括如下步骤准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；在 未形成第一电极层的区域设置叠层结构体，叠层结构体依次设有绝缘 层、辅助电极层及电荷注入抑制层，以使第一电极层在平面图中被夹 于中间；在第一电极层的上表面侧:没置有机EL层；以及在上述有机 EL层的上表面侧设置第二电极层，调整第一电极层的厚度和上述绝缘 层的厚度，使第一电极层不与上述辅助电极层接触。
0027
根据以上的有机发光晶体管元件的制造方法中的任一方法，在由 绝缘层/辅助电极/电荷注入抑制层构成的叠层结构体彼此之间，能够容
易且高精度地形成有机EL层。另外，可实现按以矩阵图案配置的元 件。
0028
最好在设置上述叠层结构体的步骤中使用可通过光照射去除的光 敏材料作为上述电荷注入抑制层的材料，并用不透过上述光敏材料的 曝光波长的材料作为上述绝缘层和上述辅助电极层的一层或两层材 料，并将该光敏材料设置在第一电极层上，然后从上述衬底侧进行曝 光，以覆盖上述辅助电极层，从而仅除去设置于第一电极上的该光敏 材料，形成上述.电荷注入抑制层。
0029
在这种情况下，能够容易且高精度地形成电荷注入抑制层(能够容
易且高精度地除去不需要的部分)。
0030
另外，最好在设置上述有机EL层的步骤中上述有机EL层采用掩 模淀积法或喷墨法等图案化工艺而形成。更具体地说，如果用低分子 材料形成上述有机EL层，则优选采用掩才莫淀积法等进行图案形成， 如果用高分子材料形成上述有4几EL层，则优选采用喷墨法等进行图 案形成。通过这些方法，在由绝缘层/辅助电极/电荷注入抑制层构成的 叠层结构体彼此之间可形成有机EL层，可实现按以矩阵图案配置的元件。
0031
另外，最好在第一电极层上或衬底上设置叠层结构体的绝缘层之 前，在第一电极层上预先设置由与电荷注入层相同的材料或不同的材 料构成的第二电荷注入层。
0032
另外，本发明是一种有机晶体管元件，其中包括衬底；在衬底 的上表面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面側局部地设置 叠层结构体，在平面图中该叠层结构体覆盖预定大小的面积，该叠层 结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在未设有上述叠层结构体的区域在第一电极层的上表面侧设置的有机半导体
层；以及在上述有机半导体层的上表面侧设置的笫二电极层。
0033
另外，本发明是一种有机晶体管元件，其中包括衬底；在衬底 的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；在上述村底的上表面侧未 设有第一电极层的区域设置的叠层结构体，在平面图中该叠层结构体 将第一电极层^f皮夹于中间，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极 层及电荷注入抑制层；至少在第 一电极层的上表面侧设置的有机半导 体层；以及在上述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层。第一 电极层的厚度和上述绝缘层的厚度调整为使第一电极层不与上述辅助 电极层接触。
0034
图1是表示本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖 视图2是示意表示图1的有机发光晶体管元件中电荷流动的说明图； 图3A至图3C是分别表示本发明的其他一些实施方式的有机发光
晶体管元件的示意剖—见图4是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意
剖4见图5是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意 剖一见图6是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意 剖^见图7是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意 剖4见图8^^表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意
剖视图9A及图9B是表示本发明的其他一些实施方式的有机发光晶体 管元件的示意剖一见图IOA及图IOB是表示本发明的一些实施方式的有机晶体管元件 的示意剖-见图IIA至图IIF是表示本发明的一实施方式的有机发光晶体管元 件制造方法的流程图12A至图12F是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管 元件制造方法的流程图13是表示一例构成本发明的一实施方式的有机发光晶体管元 件的电极配置的平面图14是表示另一例构成本发明的一实施方式的有机发光晶体管 元件的电极配置的平面图15是表示一例内置本发明的一实施方式的有机发光晶体管元 件的发光显示装置的略图16是表示一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置 的，且具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶 体管的电路略图17是表示另 一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设 置的，且具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光 晶体管的电路略图18是实施例1的有机发光晶体管元件的示意剖视图19是实施例2的有机发光晶体管元件的示意剖视图20是实施例3的有机发光晶体管元件的示意剖视图21是表示一例由SIT结构和有机EL(电致发光)器件结构复合成 的传统的有机发光晶体管的示意剖视图；以及
图22是表示另一例由SIT结构和有机EL(电致发光)器件结构复合 成的传统的有才几发光晶体管的示意剖视图。
具体实施例方式
0035
现根据其实施方式对本发明进行详细说明。图1到图9表示本发 明的有机发光晶体管元件的各实施方式。本发明的有机发光晶体管元 件是具有有机EL器件结构和垂直型FET结构的场效应型有机发光晶 体管元件。
0036
本发明的有机发光晶体管元件按照第一电极(层)4和叠层结构体8 的结构，大致区分为图1至图7所示的实施方式1与图8及图9所示 的实施方式2，但它们具有同一技术思想。
0037
如图1至图7所示，实施方式1的有机发光晶体管元件10至少包 括衬底l;在衬底1上设置的第一电极4;在笫一电极4上设置的、 在平面图中由预定大小构成的叠层结构体8;在第一电极4上至少在 未设有叠层结构体8的区域设置的有机EL层6;以及在有机EL层6 上设置的第二电极(层)7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及 电荷注入抑制层5依次层叠而构成。
0038
另一方面，如图8及图9所示，实施方式2的有机发光晶体管元 件70， 70A, 70B至少包括村底1;在村底1上按预定图案设置的第 一电极4;在未形成第一电极4的衬底1使第一电极4上在平面图中 夹于中间而设置的叠层结构体8;至少在笫一电极4上设置的有机EL 层6;以及在有机EL层6上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘 膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次层叠而构成。在实施方 式2中第一电极4的厚度(T5)和绝缘膜3的厚度调整到使第一电极4 与辅助电极2不相接触。这里，有机EL层6仅设置第一电极4上未设 有叠层结构体8的区域，或者可i殳置在叠层结构体8的一部分或全部 以及第一电极4上。
0039
上述的实施方式1及实施方式2的有机发光晶体管元件均具有由 在平面图中相同大小的绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5依 次叠层而成的叠层结构体8。另外，辅助电极2的边缘部2a与有机EL 层6构成为相互^"触。
0040
在有机EL层6中，从第一电极(层)4和第二电极(层)7注入的电荷 (空穴及电子)复合而产生发光现象。在有机发光晶体管元件10中辅助 电极2设置在第一电极4与第二电极7的中间区域，通过改变在辅助 电极2与第一电极4之间施加的电压(栅极电压VG)，可使第一电极4 和第二电极7上的电荷生成量增加或减少。由此，能够控制发光量。
0041
另外，如图所示，辅助电极2由绝缘膜3和电荷注入抑制层5夹 于中间，于是，在辅助电极2的上表面及下表面电荷(空穴或电子)的产 生与消失受到抑制。所以，辅助电极2上的可变电压0册极电压VG) 可对于第一电极4和笫二电极7上的电荷生成量将产生更大的影响。
0042
这种发光量控制通过在第一电极4和第二电极7的中间区域设置 使辅助电极2被绝缘膜3和电荷注入抑制层5夹于中间的叠层结构体 8而实现。例如，如果以第一电极4为阳极，以第二电极7为阴极， 在两者之间施加恒定电压(漏极电压VD),则一旦在辅助电极2与第一 电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG,则空穴流动(图 2中的箭头21)就增大(图2中的箭头22),而一旦在辅助电极2与第一 电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG,则空穴流动 就减小(图2中的箭头23)。即在第一电极和第二电极之间施加恒定电 压的常开方式的发光元件中，通过设置这种辅助电极2，与第一电极4 之间施加可变电压，能够控制第一电极和第二电极之间流过的电荷量， 由此，能够控制有机EL层6中的发光亮度。具体地说，在第一电极 和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中， 一旦在辅助
电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG, 则有机EL层6的亮度就上升，变亮， 一旦在辅助电极2与第一电极4 之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG,则有机EL层6的亮 度就下降，变暗。
另外，如果不仅在辅助电极和第一电极之间进行电压控制，而且 也使第一电极和第二电极之间的电压变化，则能够实现更多H级的 亮度控制，能够使更精细的图像得以实现。
0043
对于电极的极性，由第一电极4构成为阳极，第二电极7构成为 阴极。或者也可以由第一电极4构成为阴极，笫二电极7构成为阳极。 无论第一电极4和第二电极7具有何种极性，均可通过控制在辅助电 极2与第一电极4之间施加的电压，使电荷量敏感地变化，由此，能 够控制第一电极和第二电极之间流过的电流，从而控制有机EL层6
的亮度。
0044
这里，在第一电极4是阳极、第二电极7是阴极时，在与笫一电 极4相接触的一侧设置的电荷注入层12最好是空穴注入层(参照图1 至图9)。然后，若与第二电极7邻接地设置电荷注入层14(第三电荷注 入层)(参照图6),则电荷注入层14是电子注入层。另一方面，在第一 电极4是阴极、第二电极7是阳极时，与第一电极4邻接的电荷注入 层12是电子注入层。然后，若与第二电极7邻接而设置电荷注入层 14(参照图6)，则电荷注入层14是空穴注入层。
0045
在本发明的有机发光晶体管元件中，重要的特征是有机发光晶体 管元件设有叠层结构体8，其中，依次层叠在平面图中具有相同大小 的绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5，并且辅助电极2的边缘 部2a与有机EL层6构成为相互4妄触。其它特征可作各种变更。例如， 对于有机EL层6的方式没有特别限定，因此可具有各种方式。
0046
作为有机EL层6的方式，例如，如图1至图3C所示，从第一电 极4侧依次形成电荷注入层12和发光层11的双层结构；如图4及图5 所示，从第一电极4侧依次由第二电荷注入层12'、电荷注入层12及 发光层11构成的3层结构；如图6所示，从第一电极4侧依次形成电 荷注入层12、发光层11及电荷注入层14的3层结构；如图7所示， 从第一电极4侧依次形成电荷注入层12、电荷输送层13及发光层11 的3层结构等。有机EL层6的绪构不限于以上方式。若有需要，也可 设置电荷输送层等。另外，可在发光层11中包含电荷注入层材料和/ 或电荷输送层材料，从而发光层11可具有与电荷注入层和/或电荷输 送层相同功能。
0047
如上所述，在图4及图5所示的各实施方式中，从第一电极4侧 依次形成电荷注入层12'、电荷注入层12及发光层11。即在这些实施 方式的有机发光晶体管元件30， 40中，在第一电极4与叠层结构体
构成的电荷注入层12'。在有机发光晶体管元件30， 40中，通过在叠 层结构体8下方的第一电极4上再设置电荷注入层12'，电荷可在叠层 结构体8的第一电极4侧的表面产生。该生成电荷也可通过在辅助电 极2与第一电极4之间施加的电压而控制。于是，第一电极和第二电 极之间的电流受到控制，从而能够控制发光量。 0048
12的情况而言，如图1至图3C所示，对电荷注入层12的厚度并没有 特别限定。例如，(i)如图l所示，电荷注入层12的厚度T3可大于叠 层结构体8的总厚度T2，以使电荷注入层12覆盖整个叠层结构体8， (ii)如图3A所示，电荷注入层12的厚度T3可与绝缘膜3的厚度大致 相等，(iii)如图3B所示，电荷注入层12的厚度T3可与绝缘膜3和辅
助电极2的总厚度T2大致相等，(iv)如图3C所示，电荷注入层12 的厚度T3可与叠层结构体8的厚度T2大致相等。
0049
另外，例如，如图3C所示，在叠层结构体8形成得具有这样的 厚度，致使叠层结构体8与第一电极4和第二电极7都接触时，在叠 层结构体8之间形成有机EL层6，从而可实现按以矩阵图案配置的元 件。
0050
另一方面，如图8及图9所示，实施方式2的有机发光晶体管元 件70, 70A， 70B至少包括衬底l;在衬底1上按预定图案设置的第 一电极4;在村底1上未形成第一电极4的区域设置的叠层结构体8， 以致在平面图中叠层结构体8将第一电极4夹于中间；至少在第一电 极4上设置的有机EL层6;以及在有机EL层6上设置的第二电极7。 叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠 层而构成。在实施方式2中，第一电极4的厚度(T5)与绝缘膜3的厚 度调整为使第一电极4不与辅助电极2接触。
0051
更具体地说，在图8所示的有机发光晶体管70中，在平面图中， 衬底1上的第一电极4以与其两对侧的绝缘膜3， 3的相"t妻触的方式而 夹于中间。在图9A所示的有机发光晶体管70A中，在平面图中，衬 底1上的第一电极4以嵌入其两对侧的绝缘膜3， 3内的方式净皮夹于中 间。在图9B所示的有机发光晶体管70B中，在平面图中，衬底1上 的笫一电极4以与其两对侧的绝缘膜3， 3不相接触(分离)的方式被夹 于中间。即在本发明的实施方式2的有机发光晶体管中，所谓「使第 一电极(层)4在平面图中^^夹于中间而设置的叠层结构体8」是指包括 以上所有的方式，另外，第一电极4的两对侧可釆用不同的方式。
0052
实施方式2的有机发光晶体管元件70， 70A, 70B是在村底l上
将第一电极4和叠层结构体8图案化而形成。更具体地说，如上所述， 在衬底1上未形成第一电极4的区域r使第一电极4在平面图中被夹 于中间j而形成叠层结构体8。对于其它的结构，与用图1至图7说 明的结构相同，因此，这里省略其说明。另外，在实施方式2的有机 发光晶体管元件70, 70A, 70B中，衬底1的表面至绝缘膜3上表面 的距离T4须大于衬底1的表面至第一电极4上表面的距离 T5(T4〉T5)(参照图8)。按照这种关系，第一电极4不会与辅助电极2 接触，而且能够使辅助电极2的边缘部2a与包含电荷注入层12或电 荷注入材料的有机EL层6接触。
0053
各实施方式的有机发光晶体管元件既可以是顶面发射型发光晶体 管元件，也可以是底面发射型发光晶体管元件。各层的光透过性依据 采用哪种方式而设计。另外，有机发光晶体管元件的各剖视图对应于 有机发光晶体管的1个像素。所以，如果发光层形成为按各像素发出 预定颜色的光，则能够形成彩色显示器等发光显示装置。
0054
(有机晶体管元件)
另外，如图IOA及图IOB所示，本发明的特征也可以用于有机晶 体管元件。
0055
例如，图10A所示的实施方式l的有机晶体管元件80A至少包括 衬底l;在村底1上设置的第一电极4;在第一电极4上设置的，在平 面图中覆盖预定大小的区域的叠层结构体8;至少在第一电极4上未 设有叠层结构体8的区域上设置的有机半导体层15;以及在有机半导 体层15上设置的第二电极(层)7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极 (层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。在这种有机晶体管元件 80A中，流入有机半导体层15的电荷量(电流)可受到控制。
0056
或者，图10B所示的实施方式2的有机晶体管元件80B至少包括 村底1;在村底1上按预定图案设置的第一电极4;在村底1上未形成 第一电极4的区域设置的叠层结构体8,使得在平面图中叠层结构体8 将第一电极4夹于中间；至少在第一电极4上设置的有机半导体层15; 以及在有机半导体层15上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘膜 3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。另外，第一 电极4的厚度与绝缘膜3的厚度调整为使第一电极4与辅助电极2不 相接触。在这种有机晶体管元件80B中，流向有机半导体层15的电荷 量(电流)能得到控制。
0057
这里，如果需要，有机半导体层15中也可包含电荷注入层和电荷 输送层。另外，在图IOA及图IOB的例中，有机半导体层15具有能 使其覆盖叠层结构体8的厚度。另外，在实施方式2的有机晶体管中 也与用图8、图9A及图9B说明的实施方式2的有机发光晶体管的情 况相同，所谓r使第一电极4在平面图中被夹于中间而设置的叠层结 构体8j包括使第一电极4以与叠层结构体8(绝缘膜3)相接触的方 式夹于中间的情况；使第一电极4以嵌入叠层结构体8(绝缘膜3)内的 方式被夹于中间的情况；以及使第一电极4以不与叠层结构体8(绝缘 膜3)相接触的方式夹于中间的情况，另外，在第一电极4的两对侧可 以有不同的方式。
0058
(有机发光晶体管元件的结构)
以下，说明构成各实施方式的有机发光晶体管元件的层与电极。
0059
衬底l没有特别限定，可通过叠层的各层材料等适当选定。例如， 可从铝等金属、玻璃、石英或4对脂等各种材料中选择。在使光从村底 侧出射的底面发射结构的有机发光晶体管元件的情况下，优选用透明 或半透明的材料形成村底。而在使光从第二电极7侧出射的顶面发射
结构的有机发光晶体管元件的情况下，不一定需要用成为透明或半透 明的材料。即也可以用不透明材料形成衬底1。
0060
最为理想的是，采用通常已用作有机EL元件的衬底的各种材料。 例如，可按用途选择柔性材料或刚性材料或其他材料。具体地说，可 使用由玻璃、石英(硅石)、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二曱酸乙二醇酯、 聚甲基丙烯酸酯、聚曱基丙烯酸曱酯、聚丙烯酸曱酯、聚酯、聚碳酸 酯等材料制作的村底。
0061
衬底1的形状可以是单片状，也可以是连续状(薄膜及sus巻材(薄
sus巻材》。作为具体的形状，可以有例如卡片状、薄膜状、盘片状、
芯片状等。
0062
作为电极，设有辅助电极2、第一电极4和第二电极7。作为各电 极的材料，可使用金属、导电性氧化物、导电性高分子等。
0063
第一电极4设置在衬底1上。在上述实施方式l中，在第一电极 4上以预定大小设置由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成 的叠层结构体8。在上述实施方式2中，在衬底1上未形成第一电极4 的区域以预定大小设置由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5 构成的叠层结构体8，以从两对侧将第一电极4夹于中间。
0064
上述的预定大小并没有特别限定，例如，如下参照图13所述，线 宽约1 500pm,线距约1 500nm的梳状叠层结构体8;例如，如下参 照图14所述，格栅宽约1 50(Him,格栅距约1 500nm的格栅形叠层 结构体8(在图14中表示为X方向的叠层结构体8x与Y方向的叠层结 构体8y)。另外，叠层结构体8的形状不限定于梳状及格栅状，可以按 照菱形及圆形等各种形状形成。对于线宽及距离，也没有特别限定。 另外，线宽和/或距离可以不相一致。 0065
辅助电极2形成与有机EL层6的肖特基接触。因此，如果有机 EL层6具有空穴注入层或空穴注入材料，则最好用功函数小的金属来 形成辅助电极2。另一方面，如果有机EL层6具有电子注入层或电子 注入材料，则最好用功函数大的金属来形成辅助电极2。作为辅助电 极2的形成材料，例如可包括以铝、银等单金属；MgAg等镁合金； AlLi、 AlCa、 AlMg等铝合金；以及以Li、 Ca为代表的碱金属类、LiF 等碱金属类的合金之类的功函数小的金属等。另外，如果可形成与电 荷(空穴、电子)注入层的肖特基接触，则可使用ITO(铟锡氧化物)、 氧化铟、IZO(铟锌氧化物)、Sn02、 ZnO等透明导电膜；金、铬之类的 功函数大的金属；以及聚苯胺、聚乙炔、聚烷基漆吩衍生物、聚硅烷 衍生物之类的导电性高分子等。
0066
对于将第一电极4或第二电极7形成为阴极有用的材料，能够列 举铝、银等单金属；MgAg等镁合金；AlLi、 AlCa、 AlMg等铝合金； 以及以Li、 Ca为代表的碱金属类、LiF等碱金属类的合金之类的功函 数小的金属等。
0067
另 一方面，对于将第一电极4或第二电极7形成为阳极有用的材
之外，可包括与该阳极相接触的有机EL层6(电荷注入层12或发光层 12)的一些材料形成欧姆接触的金属。这类金属优选例包括金、铬之 类的功函数大的金属材料；ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、IZO(铟锌氧化 物)、Sn02、 ZnO等透明导电膜；以及聚苯胺、聚乙炔、聚烷基噻吩衍 生物、聚硅烷衍生物之类的导电性高分子。
0068
笫一电极4设置在村底1的上表面侧。在衬底l与第一电极4之 间也可以设置阻挡层及平滑层等。
另外，辅助电极2设置在绝缘膜3上，绝缘膜3以预定的形状设 置在笫一电极4上或村底1上，在平面图中具有与绝缘膜3相同的形 状。这里，所谓「相同形状」是指除了包括形状完全相同之外，还包 括其形状相似到产生相同效果的情况。第二电极7设置成使有机EL 层6与第一电极4夹于中间
0070
辅助电极2、第一电极4和第二电极7可以是分别用上述电极材 料形成的单层结构的电极，或者是从多种电极材料形成的叠层结构的 电极。
0071
另外，如下所述，如果使用可通过光照射去除的光敏材料作为电 荷注入抑制层5的形成材料，则最好用不透过该光敏材料的曝光波长 的材料作为辅助电极2的形成材料，并最好用透过该光敏材料的曝光 波长的材料作为第一电才及4的形成材料。另外，各电极的厚度没有特 别限定，通常在10 1000nm的范围内。
0072
如果有机发光晶体管元件是底面发射结构，则比发光层11更位于 下侧的电极最好为透明或半透明。另一方面，如果有机发光晶体管元 件是是顶面发射结构，则比发光层11更位于上侧的电极最好为透明或 半透明。作为透明的电极材料，可使用上述的透明导电膜、金属薄膜、 导电性聚合物膜。这里，所谓下侧、上侧在附图平面中的垂直方向中 定义。所谓两对側(右侧、左侧)在附图平面中的横向中定义。
0073
上述各电极采用真空淀积、溅射、CVD等真空工艺或涂敷而形成。 各电极的厚度(膜厚)也随使用的电极材料不同而不同，但最好是约 10nm至约1000nm。这里，如果在发光层11和/或电荷注入层12等有 机EL层6上形成电极，则在电极形成时，为了减轻对有机EL层6造 成损伤，也可以在有机EL层6上设置保护层(未图示)。在釆用溅射法等在有机EL层6上形成电极时，保护层可在电极形成前预先设置。 例如，最好在其成膜时形成对有枳^EL层6不易损伤的材料，如Au、 Ag、Al等半透明膜以及ZnS、ZnSe等无机半导体膜等蒸镀膜或溅射膜。 保护层的厚度最好在约lnm至约500nm的范围。
0074
绝缘膜3设置在笫一电极4上(实施方式l)或者衬底1上(实施方 式2)上，以预定大小/形状设置在预定区域。该预定大小没有特别限定。 如上所述，可以设置线宽约1 500nm、线距约l~500nm的梳状绝缘膜 3以及格栅宽约l~500pm、格栅距约l~500|im的格栅形绝缘膜3。绝 缘膜3的形状不限定于梳状及才各4册状，也可以为菱形和圓形等各种形 状。其线宽及线距也没有特别限定。此外，各线宽和/或线距也可以不 相一致。
0075
例如，绝缘膜3可采用Si02、 SiNx、八1203等无机材料以及聚氯丁 二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氧化甲烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙 烯、氰乙基普鲁兰、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯酚、聚砜、聚碳酸酯、 聚酰亚胺等有机材料；以及通常使用的市售的抗蚀剂材料形成。绝缘 膜3可以是用上述各种材料形成的单层结构的绝缘膜，或是用多种上 述材料形成的叠层结构的绝缘膜。这里，如下所述，如果使用可通过 光照射去除的光敏材料作为电荷注入抑制层5的形成材料，则最好用 透过该光每文材料的曝光波长的材神+作为绝缘膜3和该绝缘膜3上以相 同大小形成的辅助电极2这二者或二者之一的形成材料。
0076
特别地，在本发明中根据制造成本和/或制造容易性的观点，最好 使用本领域常用的抗蚀剂材料。预定图案可釆用丝网印刷法、旋涂法、 浇注法、引上法(Czochralskimethod)、转印法、喷墨法、光刻法等形成。 由上述无机材料形成的绝缘膜3可用CVD法等现有的图案化工艺形 成。绝缘膜3的厚度越薄，越优选，但如果该厚度过薄，则辅助电极
2与第一电极4之间的漏电流容易增大，因此，该厚度通常在约10nm 至500nm的范围内。
0077
另外，如果有机发光晶体管元件是底面发射型，则绝缘膜3位于 发光层ll之下。所以，绝缘膜3最好为透明或半透明。另一方面，如 果是顶面发射型，则绝缘膜3不必为透明或半透明。
0078
在辅助电极2上按在平面图中与辅助电极2相同大小设置电荷注 入抑制层5。电荷注入抑制层5的作用是在第一电极4和辅助电极2 之间施加电压后，使在与第二电极7相对的辅助电极2的上表面产生 的朝向第二电极7的电荷(空穴或电子)流动受到抑制。
0079
本发明中，由于在辅助电极2的上表面以在平面图中相同的大小 设置电荷注入抑制层5，在第 一电极4和辅助电极2之间施加电压后， 辅助电极2中产生的电荷(电荷流)在未被电荷注入抑制层5覆盖的小面 积的边缘部2a上产生。辅助电极2的边缘部2a中的电荷(电荷流)生成 量由施加在辅助电极2与第一电极4之间的栅极电压VG控制。另夕卜， 边缘部2a上产生的电荷(电荷流)依据其极性，按照施加在第一电极4 与第二电极7之间的漏极电压VD,向第二电极7或笫一电极4移动。 其结果是该移动电荷与通过第一电极4和第二电极7之间施加电压 而产生的电荷相加，从而总电荷量改变。另一方面，在第一电极4上 也产生电荷，这些电荷也与通过第一电极4和第二电极7之间施加电 压而产生的电荷相加，从而总电荷量改变。
0080
如果第一电极4和辅助电才及2之间产生的电荷极性与第一电极4 和第二电极7之间产生的电荷极性相同，则上述总电荷量沿增加的方 向变化。而如果极性相反，则上述总电荷量沿减小的方向变化。即在 第一电极和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中，一
旦在辅助电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极 电压VG，则有机EL层6中发光亮度就上升、变亮， 一旦在辅助电极 2与第一电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有 才几EL层6中发光亮度就下降、变暗。另外，如果在通过辅助电极2 和第一电极4之间的电压控制之外，还使第一电极4和第二电极7之 间的电压变化，则可实现大灰度级的亮度，从而可形成更精细的图像。
0081
只要能发挥上述作用，电荷注入抑制层5可采用各种材料形成。 用于电荷注入抑制层5的膜例如可包括无机膜及有机绝缘膜。例如， 可以用Si02、 SiNx、 Al203等无机绝缘材料形成，或用一般的有机绝 缘材料，例如聚氯丁二烯、聚对苯二曱酸乙二醇酯、聚氧化曱烯、聚 氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰乙基普鲁兰、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯 酚、聚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等有机绝缘材料形成。另外，电荷注 入抑制层5可以是用上述各种材料形成的单层结构的电荷注入抑制 层，或是用多种材料形成的叠层结构的电荷注入抑制层。电荷注入抑 制层5采用真空淀积、溅射、CVD等真空工艺或涂敷而形成，其膜厚 也随所用材料等的不同而不同。例如，在约0.001拜至约lO^im的范 围内。
0082
电荷注入抑制层5最好由取得容易、成膜容易且高精度图案化容 易的绝缘材料形成。特别地，最好使用由可通过光照射去除的光敏材 料构成的膜，更具体地说，最好使用正型树脂膜。在使用正型光敏材 料作为电荷注入抑制层5的形成材料时，在第一电极4上的整个面上 设置光敏材料而覆盖辅助电极2，然后从村底1侧曝光。由此，能容 易且高精度地仅除去直接设置在第一电极4上的正型光敏材料。其结 果是可在辅助电极2上以高精度尺寸形成在平面图中与辅助电极2 相同大小的电荷注入抑制层5。
0083
如上所述，有机EL层6至少具有电荷注入层12和发光层11。或 者，有机EL层6可包括至少包含电荷注入物质的发光层11。只要满 足这些条件，对有机EL层6并无特别限定。即上述的各种方式均可 采用。构成有机EL层6的各层可按照元件结构和/或结构材料的种类 等，以适当的厚度(例如在O.lnm至lnm范围内)形成。另外，如果构 成有机EL层6的各层的厚度过厚，则需要大的施加电压来得到预定 的光发射，发光效率变差。另一方面，如果构成有机EL层6的各层 的厚度过薄，则会产生针孔等缺陷，结果，施加电场后无法得到足够
的亮度。
0084
任何通常用作有机EL元件的发光层的形成材料可用于为发光层 11。例如，可使用色素发光材料、金属铬合物系发光材料、聚合物发 光材料等。
0085
作为色素发光材料，例如包括环戊二烯衍生物、四苯丁二烯衍 生物、三苯胺衍生物、噁二唑4汙生物、吡唑会啉衍生物、二苯乙烯基 苯衍生物、二苯乙烯芳撑衍生物、硅杂环戊二烯衍生物、噻吩环化合 物、吡咬环化合物、紫环酮衍生物、菲衍生物、低聚瘗"^f汙生物、三 富马酰胺衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物等。另外，作为金属 铬合物发光材料，例如包括铝羟基喹啉铬合物、苯并会啉铍铬合物、 苯并唑锌铬合物、苯并噻唑锌铬合物、偶氮甲基锌铬合物、吟啉锌铬 合物、铕铬合物等。此外，作为金属铬合物系发光材料，能够列举具 有A1、 Zn或Be等或Tb、 Eu或Dy等稀土类金属作为中心金属，具有 噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、会啉结构等作为配合基 的金属铬合物等。另外，作为聚合物发光材料，例如包括聚对苯撑 亚乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚对苯撑衍生物、聚硅烷衍生物、聚 乙炔衍生物、聚乙烯呼唑、聚芴酮衍生物、聚芴衍生物、聚喹喔啉衍 生物及其共聚物等。0086
以提高发光效率及使发光波长变化等为目的，也可以在发光层11 中加入如掺杂剂等添加剂。作为这里使用的掺杂剂，例如包括菲衍 生物、香豆素4汙生物、红荧烯布f生物、会吖咬酮衍生物、吡哇啉衍生 物、吟啉衍生物、苯乙烯色素、苯四烯衍生物、吡唑啉衍生物、十环 烯、吩噁漆酮、全喔啉衍生物、叶唑衍生物及芴衍生物等。
作为形成电荷注入层12的材料，包括以上作为发光层11的发光 材料而例示的化合物。其他可用于电荷注入层12的材料包括苯胺、 星形胺、酞青、聚烯烃、氧化钒、氧化钼、氧化钌、氧化铝等的氧化 物、无定形碳、聚苯胺、聚噻吩等衍生物等。
0087
另夕卜，在第二电极7的发光层11侧也可设置第二电极用的电荷注 入层14(参照图6)。例如，作为以第二电极7为阴极时的电荷(电子)注 入层14的形成材料，除了作为发光层11的发光材料而例示的化合物 之外，还有碱金属、碱金属的卣化物、含有碱金属的有机络合物等， 例如铝、氟化锂、锶、氧化镁、氟化镁、氟化锶、氟化钓、氟化钡、 氧化铝、氧化锶、钩、聚曱基丙烯酸酯、聚苯乙烯磺酸钠、锂、铯、 氟化铯等碱金属类、碱金属类的卣化物、碱金属的有机铬合物等。
0088
作为以第一电极4为阳极时的电荷(空穴)输送层13(参照图7)的形 成材料，包括酞青、萘酞菁、卟啉、噁二唑、三苯胺、三唑、咪唑、 咪唑啉酮、吡唑啉、四氢咪唑、腙、茛、并五苯、聚噻吩、丁二烯等 的衍生物等以及作为空穴输送材料而通常使用的材料。另外，也可使 用作为电荷输送层13的形成材津斗而有市售的，例如聚(3, 4)乙撑二鞋 噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(筒称PEDOT/PSS,拜尔公司制造，商品名 BaytronPAI4083，作为水溶液市售)等。电荷输送层13使用^^有这种 化合物的电荷输送层形成用涂^t液形成。这些电荷输送材料可以混入 发光层11内，或混入电荷注入层12内。
0089
另外，虽然未图示，但在发光层11的第二电极7侧也可以设置电 荷输送层。例如，作为以第二电极7为阴极时的该电荷(电子)输送层的 形成材料，可使用作为蒽喹啉并二曱烷、甲醇芴、四氰乙烯、芴酮、 二苯酚合并醌噁二唑、蒽酮、二氧呋喃、二苯酚合并醌、苯醌、丙二 腈、二硝基苯、硝基蒽醌、无水顺式丁烯二酐、茈四羧酸等的衍生物 等以及作为电子输送材料而通常使用的材料。该电荷(电子)输送层使 用含有这种化合物的电荷输送层形成用涂敷液形成。另外，这些电荷 输送材料既可以混入上述发光层11内，也可以混入上述电子注入层 12内。
0090
在由上述的发光层ll、电荷注入层12、电荷输送层13等构成的 有机EL层中，可根据需要而^^有低聚或树枝状材料等发光材料或电 荷输送/注入材料。构成有机EL层的各层可用真空淀积法形成。或者， 可将形成各层的材料溶解或分散在甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷、四氯 呋喃、二噁烷等溶剂中，调整涂敷液，再使用涂敷装置等涂敷或通过 印刷该涂敷液等而形成。
0091
如上所述，按照各种叠层方式，有机EL层6可通过发光层形成 材料、电荷注入层形成材料、电荷输送层形成材料等而形成。这里， 有机EL层6被间壁(未图示)分隔，按每个预定区域形成。间壁(未图示) 在具有有机发光晶体管元件的发光显示装置的平面上，形成按各发光 颜色被分隔的区域。作为间壁的材料，可使用传统上用作间壁材料的 各种材料，例如感光性树脂、活性能量射束可固化树脂、热可固化树 脂、热可塑性树脂等。作为间壁的形成方法，可采用适于间壁材料的 方法。例如，间壁可通过厚膜印刷法及使用感光性抗蚀剂膜的图案化 工艺而形成。
0092
在图3C所示的实施方式中采用加厚的结构，使电荷注入抑制层5 与第二电极7接触。在这种情况下，由绝缘膜3、辅助电极2及电荷 注入抑制层5构成的叠层结构体8作为间壁而起作用。在其它一些实 施方式中，如图3A所示，将叠层结构体8形成得薄而使其不与第二 电极7接触。于是，对间壁(未图示)围住(分割)的各区域设置各种颜 色的发光层，从而形成发光部。
0093
(有机发光晶体管元件的制造方法)
以下，说明本发明的有机发光晶体管元件制造方法的实施方式。 图IIA至图IIF是表示本发明的实施方式1的一实施方式的有机发光 晶体管元件制造方法的流程图。
0094
本实施方式的有机发光晶体管元件的制造方法至少包括如下步 骤准备其上已形成第一电极4的村底1(参照图11A);在第一电极4 上形成叠层结构体8，该叠层结构体8具有预定大小，由绝缘膜3、辅 助电极2及电荷注入抑制层5依次叠层而形成(参照图IIB至图11E); 在第一电极4上未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6(参照图 11F);以及在有机EL层6上设置第二电极7(参照图IIF)。
0095
在上述各步骤中的第一电极4上设置叠层结构体8的步骤中，(i) 可通过掩4莫淀积法分别直接形成绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑 制层5的图案，(ii)如图IIC至图IIE所示，如果使用可通过光照射 去除的光敏材料(正型抗蚀剂)作为电荷注入抑制层5的形成材料，并用 不透过该光敏材料的曝光波长的材料形成绝缘膜3和在绝缘膜3上以 相同大小形成的辅助电极2这二者或二者之一，并用透过该光敏材料 的曝光波长的材料形成第一电极4，则在设置该光敏材料而覆盖由绝 缘膜3和辅助电极2构成的叠层体之后，从衬底1侧进行曝光，从而 可仅除去第一电极4上设置的光敏材料。由此，能够仅在该叠层体上
容易且高精度地形成设有光敏材料的叠层结构体8。
0096
作为不透过光^t材料的曝光波长的材料，除了A1、 Au、 Cr、 Pt、 Ti等金属之外，也可以在透明电才及的ITO及IZO的上表面或下表面叠 层Au、 AI等。另外，辅助电极2可包括由Au、 Cr、 Pt、 Ti、 ITO和 IZO中的任一种材料形成的至少一层。
0097
即如图11C所示，首先，在第一电极4上设置正型抗蚀剂膜5'， 以覆盖辅助电极2。然后，如图IID所示，从衬底l侧照射正型抗蚀 剂膜5'的曝光波长的光，使第一电极上设置的正型抗蚀剂膜5'曝光。 接着，如图IIE所示，使曝光后的正型抗蚀剂膜5'显影，仅除去直接 设置在第一电极4上的正型抗蚀剂膜5'。这样，电荷注入抑制层5可 在辅助电极2上形成，该电荷注入抑制层5在平面图中具有与辅助电 极2相同的大小。
0098
图IIA至图IIF对应于图1所示的有机发光晶体管元件10的制造 方法，但是，对于图3A至图3C所示的有机发光晶体管元件，也能够 同样地制造。
0099
在制造图3A所示的有机发光晶体管元件20A时，用掩才莫淀积法 或喷墨法等图案化工艺形成电荷注入层12,使得其厚度T3与绝缘膜3 的厚度大致相等。然后，形成发光层11而均匀地覆盖电荷注入层12 上表面及电荷注入抑制层5上表面。
0100
另外，在制造图3B所示的有机发光晶体管元件20B时，釆用掩 ;漠淀积法或喷墨法等图案化工艺，形成电荷注入层12,使得其厚度T3 例如与绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5的总厚度(叠层结构 体8的总厚度)大致相等。然后，形成发光层11而均匀地覆盖电荷注 入层12上表面及电荷注入抑制层5上表面。 0101
另外，在制造图3C所示的有机发光晶体管元件20C时，采用掩 模淀积法或喷墨法等图案化工艺，形成电荷注入层12，使得电荷注入 层12的厚度T3与绝缘膜3及辅助电极2的叠层体的厚度大致相等。 然后，采用摘3莫淀积法或喷墨法等图案化工艺，形成发光层ll,使得 电荷注入层12与发光层11的总厚度不超过但大致等于叠层结构体8 的总厚度。
0102
如上所述，在制造图3A至图3C所示的有机发光晶体管元件的方 法中，在用低分子材料形成构成有机EL层6的各层时，优选采用掩 模淀积法等进行图案形成，在用高分子材料形成构成有机EL层6的 各层时，优选采用喷墨法等进行图案形成。通过这些方法，可在相邻 的叠层结构体8， 8之间形成有机EL层6，从而形成元件。另外，例 如，如图3C所示，在叠层结构体8之间形成有机EL层6，可实现按 以矩阵图案配置的元件。
0103
图12A至图12F是一例表示图4所示的有机发光晶体管元件的制 造方法的流程图。如图12A至图12F所示，在这种制造方法中设置绝 缘膜3的步骤之前，进行在第一电极4的上表面预先设置由与电荷注 入层12同一材料或不同材料构成的第二电荷注入层12'的步骤。其它 与图IIA至图IIF所示的制造方法相同。省略对共同的步骤说明。
0104
如对于图IIA至图IIF的说明中所阐述那样，对于从衬底l侧进 行曝光，仅除去笫一电极4上设置的正型抗蚀剂膜的步骤，第一电极 4上预先形成的电荷注入层12'最好用透过正型抗蚀剂的曝光波长的材
料形成。
0105
另外，本发明的实施方式2的有机发光晶体管元件(图8、图9A 及图9B所示的有机发光晶体管元件70, 70A, 70B)的制造方法至少包
括如下步骤准备在其上已按预定图案形成第一电极4的衬底1;在 衬底1的上表面侧未形成第一电极4的区域设置叠层结构体8，使得 叠层结构体8在平面图中具有预定大小并将第一电极4夹于其中，叠 层结构体8依次包括绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5;在第 一电极4的上表面侧设置有机EL层6;以及在有机EL层6的上表面 侧设置第二电极7。另外，上述制造方法的特征在于第一电极4的 厚度和绝缘膜3的厚度调整为使得第 一电极4与辅助电极2不相接触。 实施方式2的有机发光晶体管元件的制造方法与实施方式1的有机发 光晶体管元件的制造方法不同点在于在村底1上未形成第一电极4 的区域形成叠层结构体8，以使第一电极4在平面图中夹于中间。但 是，其它步骤均相同。
0106
图5至图7的有机发光晶体管元件及图10的有机发光晶体管元件 也可通过与上述工艺大致相同的步骤制造。
0107
根据以上的制造方法，在由绝缘膜3和辅助电极2构成的叠层体 上形成电荷注入抑制层5时，正型光敏材料设置成覆盖该叠层体，然 后从衬底1侧进行曝光，从而能够容易且高精度地仅除去在叠层体之 间设置的正型光敏材料。
0108
(有机发光晶体管及发光显示装置)
以下，说明本发明的有机发光晶体管及发光显示装置的实施方式， 但本发明不受以下说明的限制。
0109
本实施方式的有机发光晶体管是在薄片状衬底上以矩阵图案配置 的有机发光晶体管元件。本实施方式的有机发光晶体管包括多个有 机发光晶体管元件；在各有机发光晶体管元件的第一电极4与笫二电 极7之间施加恒定电压(漏极电压Vo)的第一电压供给单元；以及在各
有机发光晶体管元件的第一电极4与辅助电极2之间施加可变电压(栅
极电压VG)的第二电压供给单元。
0110
图13及图14是表示本实施方式的有机发光晶体管中包含的有 机发光晶体管元件的电极配置例的平面图。图13是以梳状形成由绝 缘膜3、辅助电极2和电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8时的配 置图，图14是以格栅状形成该叠层结构体时的配置图。图13所示 的电极配置包括由在平面图中沿垂直方向延伸的第一电极4;与第 一电极4正交的、从一侧横向延伸的梳状叠层结构体8(包含辅助电 极2);与第一电极4正交并与叠层结构体8重叠，从另一侧4黄向延 伸的第二电极7。在图14所示的电极配置中设有形成为格栅状的X 方向的叠层结构体8x和Y方向的叠层结构体8y，取代图13的梳状 叠层结构体8。这里，图13及图14的配置仅为示例。
0111
在本实施方式的发光显示装置中，以矩阵图案配置有多个发光部。 多个发光部各包括具有本发明特征的有机发光晶体管元件。
0112
图15是表示一例内置本发明的一实施方式的有机发光晶体管元 件的发光显示装置的略图。图16是表示一例作为发光显示装置内的各 像素(单位元件)而设置的、具有本发明的一实施方式的有机发光晶体 管元件的有机发光晶体管的电路略图。这里说明的发光显示装置是一 例各像素(单位元件)180具有1个开关晶体管的情况。
0113
图15及图16所示的各像素180均与纵横地配置的第一开关线187 和第二开关线188连"l矣。如图15所示，第一开关线187和第二开关线 188均与电压控制电路164连接。电压控制电路164与图像信号供给 源163连4矣。此外，在图15及图16中，附图标记186是地线，附图 标记189是恒压施加线。
0114
如图16所示，第一开关晶体管183的源极193a与笫二开关线188 连接，第一开关晶体管183的栅极194a与第一开关线187连接，第一 开关晶体管183的漏极195a与有机发光晶体管140的辅助电极2及电 压维持用电容器185的一端连接。电压维持用电容器185的另一端与 地线186连接。有机发光晶体管140的第二电极7也与地线186连接。 有机发光晶体管140的第一电极4与恒压施加线189连接。
0115
以下，说明图16所示的电路动作。 一旦在笫一开关线187上施加 电压，电压就施加到第一开关晶体管183的栅极194a。由此，在源极 193a与漏极195a之间形成导通。在此状态下， 一旦在第二开关线188 上施加电压，电压就施加在漏极195a上，电荷就被储存在电压维持用 电容器185中。由此，即使施加在第一开关线187或第二开关线188 上的电压关断，在有机发光晶体管140的辅助电极2上也将继续施加 电压，直至电压维持用电容器185中储存的电荷消失为止。另一方面， 通过在有机发光晶体管140的第一电极4上施加电压，使笫一电极4 与第二电极7之间导通，电流从恒压供给线189通过有机发光晶体管 140流入地线186，从而有机发光晶体管140发光。
0116
图17是表示另一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设 置的、具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶 体管的电路略图。这里说明的发光显示装置是各像素(单位元件)181具 有2个开关晶体管的情况。
0117
与图16的情况同样，图17所示的各像素181均与纵4黄地配置的 第一开关线187和第二开关线188连接。如图15所示，第一开关线 187和笫二开关线188均与电压控制电路164连接。电压控制电路164 与图像信号供给源163连接。此外，在图17中，附图标记186是地线， 附图标记209是电流供给线，附图标记189是恒压施加线。
0118
如图17所示，第一开关晶体管183的源极193a与笫二开关线188 连接，笫一开关晶体管183的栅才及194a与第一开关线187连接，第一 开关晶体管183的漏极195a与第二开关晶体管184的栅极194b及电 压维持用电容器185的一端连接。电压维持用电容器185的另一端与 地线186连《1妄。第二开关晶体管184的源极193b与电流源209连接， 第二开关晶体管184的漏极195b与有机发光晶体管140的辅助电极2 连接。有机发光晶体管140的第二电极7与地线186连接。有机发光 晶体管140的第一电极4与恒压施加线189连接。
0119
接着，说明图17所示电路的动作。在第一开关线187上施加电压 时，电压就加在第一开关晶体管183的栅极194a上。由此，在源极 193a与漏极195a之间形成导通。在此状态下，在第二开关线188上施 加电压时，电压就施加在漏极195a上，电荷就储存在电压维持用电容 器185中。由此，即使笫一开关线187或第二开关线188上施加的电 压关断，第二开关晶体管184的栅极194b上也被继续施加电压，直至 电压维持用电容器185储存的电荷消失为止。由于第二晶体管184的 姗极194b上加有电压，源极193b与漏极195b之间电连接。于是，电 流就从恒压供给线189通过有机发光晶体管140流入地线186，从而 有机发光晶体管140变亮(发光)。
0120
图15所示的图像信号供给源163中包括或被连接到图像信息重现 装置或将输入的电磁信息转换成电信号的装置。该图像信息重现装置 包括或被连接到已记录图像信息的图像信息介质。图像信号供给源163 配置成将电信号再转换成可由电压控制装置164接收的电信号，该电 信号来自图像信息重现装置或来自将被输入的电磁信息转换成的电信 号的装置。电压控制装置164还将来自图像信号供给源163的电信号 转换，计算哪个像素180, 181应发光多少时间，并确定施加在第一开
关线187和第二开关线188上的电压、施加电压的时间和定时。由此， 发光显示装置就能按图像信息来显示所要的图像。
0121
若邻近的各微小像素各自发出RGB三种颜色，即以红色为基色的 颜色、以绿色为基色的颜色和以蓝色为基色的颜色，则彩色显示的图 像显示装置就得以实现。
0122
<实施例》
以下说明实施例。
0123
(实施例1)
在具有厚度为100nm的ITO膜作为第一电极4(阳极)的玻璃衬底l 上，通过濺射SiO2而形成100nm厚度的层状绝缘层。接着，在该层状 绝缘层上通过溅射Al而形成30nm厚度的层状辅助电极。然后，按厚 度2nm涂敷刻蚀用抗蚀剂膜(东京应化工业林式公司制造，商品名 OFPR800),进行曝光及显影，形成梳状的抗蚀剂膜图案，用它作为掩 模，以磷酸硝酸=4 : 1的混合溶液蚀刻Al,按100nm的宽度dl形 成梳状辅助电极2。然后，以梳状抗蚀剂膜作为掩才莫对层状绝缘膜3 进行干刻蚀，形成在平面图中与辅助电极2相同大小的、厚度100nm 的梳状绝缘膜3。然后，用剥离液(东京应化工业林式公司制造，商品 名；剥离液104)剥离刻蚀用抗蚀剂膜。其后，为了覆盖第一电极4及 辅助电极2，采用旋涂法，按100nm厚度形成基于PVP的抗蚀剂膜(东 京应化工业林式^^司制造，商品名TMR-PIO)。然后，对它曝光及显 影，形成在平面图中与辅助电极2相同大小的电荷注入抑制层5。
0124
接着，在第一电极4上未形成由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注 入抑制层5构成的叠层结构体8的区域用旋涂法涂敷电荷注入材料， 即聚药(AMERICAN DYE SOURCE公司制造，商品名聚[(9,9-二辛
基芴-2,7-二基)-co-(N,N'-二辛基)-N，N'-二(对丁基苯)1，4-二絲-苯)])]， (Poly [(9 ， 9-dioctylfluorenyl-2 , 7-diyl)画co-(N ， N'陽diphenyl) -N ， N'-di(p-butylphenyl) 1,4-diamino-benzene)])按叠层结构体8(由绝缘膜3 、 辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层体)的厚度以上的厚度 250nm，形成电荷注入层12。
0125
然后，釆用真空淀积法再成膜a-NPD(厚度40nm)作为电荷(空穴) 输送层13，以覆盖电荷注入层12。然后，采用真空淀积法依次层叠作 为发光层11的Alq3(厚度60nm)/作为电子注入层14的Lif(厚度lnm)/ 作为第二电极7的Al(厚度100nm)。由此，制成图18所示的实施例1 的有机发光晶体管元件。
0126
(实施例2)
采用喷墨法涂敷电荷注入材料，即聚药(AMERICAN DYE SOURCE制造，商品名聚[(9,9-二辛基药-2,7-二基)-co-(N,N'-二辛 基)國N,N'-二(对丁基苯)1,4-二樣-苯)〗)〗(Poly [(9， 9-dioctylfluorenyl-2， 7-diyl) -co-(N , N'-diphenyl) -N , N'-di(p-butylphenyl) 1 , 4-diamino-benzene)])),按叠层结构体8(由绝缘膜3、辅助电极2及电 荷注入抑制层5构成的叠层体)的厚度以下的厚度200nm，形成电荷注 入层12。其余按照与实施例1同样的方式，制成图19所示的实施例2
的有机发光晶体管元件。
0127
(实施例3)
在第一电极4上形成层状绝缘层之前，采用旋涂法在第一电极4 上按厚度80nm形成聚(3、 4)乙烯二羟噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(简称 PEDOT/PSS，拜尔公司制造，商品名BaytronPCH8000),作为电荷(空 穴)注入层12'。其余按照与实施例1同样的方式，制成图20所示的实 施例3的有机发光晶体管元件。
权利要求
1.一种有机发光晶体管元件，包括:衬底；在所述衬底的上表面侧设置的第一电极层；在所述第一电极层的上表面侧局部地设置的叠层结构体，所述叠层结构体在平面图中覆盖预定大小的区域，且所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；在所述第一电极层的上表面侧至少在未设有所述叠层结构体的区域设置的有机EL层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层。
2. —种有机发光晶体管元件，包括 衬底；在所述衬底的上表面侧按预定图案设置的第一电极层； 在所述衬底的上表面侧未^殳有第一电极层的区域设置的叠层结构 体，所述叠层结构体在平面图中将所述第一电极层夹于中间，且所述 叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层； 至少在所述第一电极层的上表面侧设置的有机EL层；以及 在所述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层， 其中所述第一电极层的厚度和所述绝缘层的厚度被调整为使所述第一 电极层不与所述辅助电极层相4秦触。
3. 如权利要求1或2所述的有机发光晶体管元件，其中 所述有机EL层至少包含电荷注入层和发光层。
4. 如权利要求1或2所述的有机发光晶体管元件，其中 所述有机EL层至少具有包含电荷注入材料的发光层。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的有机发光晶体管元件，其中 在所述第一电极层与设在所述第一电极层上的所述有机EL层和/ 或所述叠层结构体之间还设有第二电荷注入层。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的有机发光晶体管元件，其中 在所述有机EL层与所述第二电极层之间设有所述第二电极层用的第三电荷注入层。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的有机发光晶体管元件，其中 所述电荷注入抑制层由绝缘材料构成。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的有机发光晶体管元件，其中 所述第一电极层作为阳极使用，而所述第二电极层作为阴极使用。
9. 如权利要求1至7中任一项所述的有机发光晶体管元件，其中 所述第一电极层作为阴极使用，而所述第二电极层作为阳极使用。
10. —种有机发光晶体管，包括如权利要求1至9中任一项所述的有机发光晶体管元件； 在所述有机发光晶体管元件的所述第一电极层与所述第二电极层之间施加恒定电压的第一电压供给单元；以及在所述有机发光晶体管元件的所述第一电极层与所述辅助电极层之间施加可变电压的第二电压供给单元。
11. 一种包含以矩阵图案配置的多个发光部的发光显示装置，其中所述多个发光部各具有如权利要求1至9中任一项所述的有机发 光晶体管元件。
12. —种有机发光晶体管元件的制造方法，该方法用于制造如权 利要求1所述的有机发光晶体管元件，其中包括如下步骤准备其上已形成第 一 电极层的衬底；在所述第一电极层的上表面侧局部地设置叠层结构体，以使该叠 层结构体在平面图中具有预定大小，所述叠层结构体依次包含绝缘层、 辅助电极层和电荷注入抑制层；在第 一 电极层的上表面侧未设有所述叠层结构体的区域设置有机 EL层；以及 在所述有机EL层的上表面侧设置第二电极层。
13. —种有机发光晶体管元件的制造方法，该方法用于制造如权 利要求2所述的有机发光晶体管元件，其中包括如下步骤准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；在所述衬底的上表面側未形成所述第一电极层的区域设置叠层结 构体，以使该叠层结构体在平面图中将第一电极层夹于中间，所述叠 层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；在所述第一电极层的上表面侧设置有机EL层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置第二电极层，其中所述第一电极层的厚度和所述绝缘层的厚度^f皮调整为使所述第一 电极层不与所述辅助电极层相接触。
14. 如权利要求12或13所述的有机发光晶体管元件的制造方法， 其中在设置所述叠层结构体的步骤中， 层的材料，使用不透过所述光敏材料的曝光波长的材料作为形成所述绝缘层 和所述辅助电极层这二者或二者之一的材料，并且在所述光敏材料设置在所迷第一电极层的上表面侧而覆盖所述辅 助电极层后，所述光敏材料被从所述村底侧曝光，从而仅除去直接设 于所述第 一电极上的所述光敏材料，以形成所述电荷注入抑制层。
15. 如权利要求12至14中任一项所述的有机发光晶体管元件的 制造方法，其中在设置所述有机EL层的步骤中，所述有机EL层用掩模淀积法或 喷墨法等图案化工艺形成。
16. 如权利要求12至15中任一项所述的有机发光晶体管元件的 制造方法，其中 在所述第一电极层或所述^H"底上设置所述叠层结构体的所述绝缘 层之前，预先在所述第一电极层上设置由与所迷电荷注入层相同的材 料或不同的材料构成的第二电荷注入层。
17. —种有机晶体管元件，包括 衬底；在所述衬底的上表面侧设置的第 一 电极层； 在所述第一电极层的上表面侧局部地设置的叠层结构体，该叠层 结构体在平面图中覆盖预定大小的区域，且所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；在第一电极层的上表面侧至少在未设有所述叠层结构体的区域设 置的有机半导体层；以及在所述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层。
18. —种有机晶体管元件，包括 村底；在所述衬底的上表面侧按预定图案设置的第 一 电极层； 在所述村底的上表面側未i殳有所述笫一电极层的区域设置的叠层 结构体，该叠层结构体在平面图中将所述第一电极层夹于中间，且所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层； 至少在所述第 一电极层的上表面侧设置的有机半导体层；以及 在所述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层， 其中所述第 一 电极层的厚度和所述绝缘层的厚度被调整为使所述第一 电^ L层不与所述辅助电极层相4秦触。
全文摘要
本发明是一种有机发光晶体管元件，其中包括衬底；在上述衬底的上表面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面侧局部地设置的叠层结构体，该叠层结构体在平面图中覆盖预定大小的区域，且上述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；至少在未设有上述叠层结构体的第一电极层的上表面侧设置的有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层。
文档编号H05B33/22GK101375428SQ200780003749
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年1月27日
发明者中村健二, 半田晋一, 吉泽淳志, 小幡胜也, 秦拓也, 远藤浩幸 申请人:大日本印刷株式会社;日本电气株式会社