(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便な工程で耐溶剤性、耐熱性及び耐湿性の弱い有機半導体層を保護することができる有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板２と有機ＥＬ層１２と、基板２上に形成された有機薄膜トランジスタ１と、有機ＥＬ層１２の陽極として基板上に形成された陽極電極２１と、有機薄膜トランジスタ１及び陽極電極２１を覆うように形成された保護層２２とを備え、有機ＥＬ層１２は、保護層２２上であって陽極電極２１と対向する領域に配設され、保護層２２は、金属酸化物からなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上の所定の領域に形成された有機薄膜トランジスタと、
前記基板上の前記有機薄膜トランジスタと異なる領域に形成された陽極電極と、
前記有機薄膜トランジスタ及び前記陽極電極を覆うように形成された金属酸化物からなる保護層と、
前記保護層上における前記陽極電極と対向する領域に形成された有機ＥＬ層と、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記金属酸化物は、モリブデン又はバナジウムの酸化物であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
基板上の所定の領域に陽極電極を形成する透明導電層形成工程と、
前記基板上の前記陽極電極と異なる領域に電解効果型有機薄膜トランジスタを形成する有機薄膜トランジスタ形成工程と、
前記陽極電極及び前記有機薄膜トランジスタ上に金属酸化物からなる保護層を形成する保護層形成工程と、
前記保護層上における前記陽極電極と対向する領域に有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ層形成工程と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属酸化物は、モリブデン又はバナジウムの酸化物であることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置は、現在広く普及している液晶表示装置に比べ、自発光型で薄型軽量化が容易であることに加え、高速応答、低消費電力などの特長を有しており、次世代のフラットパネルディスプレイとして注目を集めている。
また、表示部分が柔軟で変形可能であるフレキシブルディスプレイを可能とするために、薄いプラスチック基板上に形成した有機薄膜トランジスタを有機ＥＬ表示装置の駆動回路として用いることが近年検討されている。有機薄膜トランジスタは、低温での成膜が可能なため基板材料の選択範囲が広がり、その製造装置も安価であり、注目されている。
【０００３】
有機薄膜トランジスタを用いた有機ＥＬ表示装置は、基板上に、ゲート膜、ゲート絶縁膜、有機半導体膜、ソース、及びドレイン電極からなる有機薄膜トランジスタと、陽極と、有機ＥＬ層と、陰極とを備えている。
有機半導体膜としては電子移動度が大きいｐ型有機半導体であるペンタセンが用いられることが多い。有機半導体は一般的に大気中の酸素や水分によりそのトランジスタ性能が劣化してしまうことが知られている。
そのため、有機半導体膜を何らかの方法で保護し、大気中の酸素や水分から遮断することが必要となる。有機半導体膜を保護層によって覆い、大気との接触を防ぐ技術が特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献1には、概ね以下の内容が開示されている。
基板上に形成された画素電極と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、有機薄膜トランジスタ層と、共通電極とからなる有機ＥＬ表示装置において、有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極の間に積層された有機半導体層と、有機半導体層に電界を印加せしめるゲート電極とからなる。
更に、有機ＥＬ表示装置は、ソース電極及びドレイン電極間の短絡を防止するソースドレイン絶縁膜と、有機半導体膜を保護する保護絶縁膜と、画素電極の縁部を覆う画素絶縁膜とを備え、電極間の短絡を防止し、有機半導体膜と大気との接触を防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４-１０３４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の有機ＥＬ表示装置では、ソースドレイン絶縁膜、保護絶縁膜及び画素絶縁膜を一度に形成することで工程の簡略化を図っている。
ところで、特許文献1の有機ＥＬ表示装置においては、耐溶剤性、耐熱性及び耐湿性の弱い有機物から構成される有機半導体層に対して保護絶縁層を設け対策を行ったものである。しかしながら、特許文献1の保護絶縁層は、有機半導体層上と有機ＥＬ層の一方の電極の縁部とを保護するよう形成されており、その形状は微細な加工により複雑なものとされると共に、保護絶縁層の形成工程も複雑であった。
そこで、本発明は、有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置において、構成を複雑化することなく、耐溶剤性、耐熱性及び耐湿性の弱い有機半導体層を保護することができる有機ＥＬ表示装置を提供することを的とする。更に、上記有機ＥＬ装置を簡便に製造できる製造方法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】
【０００７】
１）上記の目的を達成するために、本発明の有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置は、基板（２）と、基板（２）上の所定の領域に形成された有機薄膜トランジスタ（１）と、基板上の有機薄膜トランジスタ（１）と異なる領域に形成された陽極電極（２１）と、有機薄膜トランジスタ（１）及び前記陽極電極（２１）を覆うように形成された金属酸化物からなる保護層（２２）と、保護層（２２）上における陽極電極（２１）と対向する領域に形成された有機ＥＬ層（１２）とを備える。
２）上記の目的を達成するために、本発明の１）記載の有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の金属酸化物は、モリブデン又はバナジウムの酸化物である。
３）上記の目的を達成するために、本発明の有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の製造方法は、基板（２）上の所定の領域に陽極電極（２１）を形成する透明導電層形成工程と、基板（２）上の陽極電極（２１）と異なる領域に電解効果型有機薄膜トランジスタ（１）を形成する有機薄膜トランジスタ形成工程と、陽極電極（２１）及び有機薄膜トランジスタ（１）上に金属酸化物からなる保護層（２２）を形成する保護層形成工程と、保護層（２２）上における陽極電極（２１）と対向する領域に有機ＥＬ層（１２）を形成する有機ＥＬ層形成工程とを有する。
４）上記の目的を達成するために、本発明の３）記載の有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の製造方法に用いる前記金属酸化物は、モリブデン又はバナジウムの酸化物である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の構成を複雑化することなく耐溶剤性、耐熱性及び耐湿性の弱い有機半導体層と有機ＥＬ層とを保護すると共に、その製造方法は、複雑な工程を用いることなく有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成を示す模式的断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の駆動回路図である。図３は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の構成を示す模式的上面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の構成を示す模式的断面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第１工程を説明するための模式的断面図である。図６は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第２工程を説明するための模式的断面図である。図７は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第３工程を説明するための模式的断面図である。図８は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第４工程を説明するための模式的断面図である。図９は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第５工程を説明するための模式的断面図である。図１０は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第６工程を説明するための模式的断面図である。図１１は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第７工程を説明するための模式的断面図である。図１２は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第８工程を説明するための模式的断面図である。
【００１０】
本実施形態に用いる有機薄膜トランジスタの一例として、ボトムコンタクト型の電界効果型有機薄膜トランジスタについて図１を用いて説明する。
ボトムコンタクト構造は、ソース及びドレイン電極の形成後に有機半導体膜を形成するため、ソース及びドレイン電極のパターニングにフォトリソグラフィ技術を用いることができる。そのため、有機薄膜トランジスタの微細化が可能であると共に、量産性が高いので、高精細ディスプレイ用途として適している。
【００１１】
図１に示すように、ボトムコンタクト型の電界効果型有機薄膜トランジスタ１は、基板２上にゲート電極３が形成されており、ゲート電極３を覆うようにゲート絶縁層４が形成されている。ゲート絶縁層４上には、ソース電極５とドレイン電極６とが所定の間隔を空けて形成されている。ソース電極５及びドレイン電極６上と、ソース電極５とドレイン電極６との間には有機半導体層７が形成されている。
【００１２】
有機半導体層７の材料としては、ペンタセン，テトラセン，ペリレン等の縮合芳香族炭化水素、及びこれら縮合芳香族炭化水素の誘導体、並びに高分子材料を用いることができる。
高分子材料としては、ポリアセチレンやポリアセン等の共役炭化水素ポリマー、及び、ポリアニリン，ポリピロル，ポリチオフェン等の共役複素環式ポリマーを用いることができる。
これら有機半導体層７は、大気中の酸素や水分によりトランジスタ性能が劣化してしまうため、保護層で覆う必要がある。
【００１３】
次に、ボトムコンタクト型の電界効果型有機トランジスタ１を用いて有機ＥＬを駆動する際の回路構成図を図２に示す。
図２に示すように、有機ＥＬ表示装置１１の回路は、有機ＥＬ層１２を駆動するためのスイッチングトランジスタ１３及びドライビングトランジスタ１４の２つの有機トランジスタと、有機ＥＬ層１２と、保持容量１５とを備える。なお、ここでは保持容量１５としては、ゲートとソース間の寄生容量を用いることとした。
なお、有機ＥＬ層１２の陰極は電源電極１８に接続されている。
【００１４】
有機ＥＬ層１２を駆動する動作は、走査配線１６に順次電圧が印加されスイッチングトランジスタ１３がオン状態となり、信号配線１７からの表示信号に応じた電荷量が保持容量１５に蓄積される。保持容量１５に蓄積された電荷量によりドライビングトランジスタ１４が動作し、有機ＥＬ層１２に電流が供給され有機ＥＬ層１２が発光する。次に走査配線１６に電圧が印加されるまでの間、この発光状態が保持される。
【００１５】
次に、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置１１の構成を示す模式的上面図を図３に示す。
図３は、走査配線１６及び信号配線１７の配線と、ゲート電極３，ソース電極５及びドレイン電極６と、有機半導体層７と、有機ＥＬ層１２の上面から見た位置関係を示している。
図３に示すように、有機半導体層７と有機ＥＬ層１２とは近接して配置されているため、引用文献１等に記載されている従来の有機半導体膜の保護方法では、有機半導体膜の上部に保護膜を設けることが必要である。そのため、保護層が有機ＥＬ層１２の領域にかからないようにする必要があり、微細加工プロセスが必要となると共に、工程が複雑になっていた。
そこで、本実施形態においては図３に示す有機ＥＬ表示装置１１の外部取出し電極(図示せず)を除く全面に保護膜を設けることとした。
【００１６】
保護層の具体的な配置について、図４を用いて説明する。
図４には、有機ＥＬ表示装置１１のドライビングトランジスタ１４と有機ＥＬ層１２の陽極部分との構成についての断面図を示す。
有機ＥＬ表示装置１１には、ガラス等の基板２上に導電性材料からなるゲート電極３及び透明導電層２１が形成されている。更に、有機ＥＬ表示装置１１には、ゲート電極３を覆うように比誘電率の高い絶縁材料であるゲート絶縁層４が形成されている。ゲート絶縁層４上には、それぞれ導電性材料であるソース電極５とドレイン電極６とが所定の間隔を空けて形成されている。ソース電極５及びドレイン電極６上と、ソース電極５とドレイン電極６との間には有機半導体層７が形成されている。
【００１７】
更に、透明導電層２１，ソース電極５，ドレイン電極６，有機半導体層７及び基板２の一部を覆うように保護層２２が形成されている。保護層２２上における基板２上に透明導電膜２２が形成された領域の一部に有機ＥＬ層１２が形成され、それ以外の保護層２２上の領域には絶縁層２３が形成されている。
【００１８】
このように外部取出し電極以外の領域に保護層２２を形成することにより、大気中の酸素や水分が直接有機半導体層７に接触することはなく、電界効果型有機薄膜トランジスタ１の特性が劣化することはない。
【００１９】
次に、外部取出し電極以外の領域に保護層２２を形成が形成された有機ＥＬ表示装置１１の製造方法について図５乃至図１２を用いて説明する。
図５乃至図１２は、本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタ及びその製造方法の第１工程〜第５工程をそれぞれ説明するための模式的断面図である。
なお、図５乃至図１２には、基板２上に形成する複数の有機薄膜トランジスタ及び有機ＥＬのうちの１つのドライビングトランジスタ１４と１つの有機ＥＬ層１２の構成を示すこととする。
【００２０】
＜第１工程（透明導電層形成工程）＞［図５参照]
ガラス基板１１上にＲＦ（Radio Frequency）スパッタ法により透明導電層２１となるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を形成する。ＩＴＯ膜の膜厚は、例えば２００ｎｍである。次に、フォトリソグラフィ法を用いてウェットエッチングにより有機ＥＬの陽極形状にパターニングして透明導電層を形成する。
透明導電層２１は、後述する有機ＥＬ層１２の陽極電極として用いられる。
【００２１】
＜第２工程（導電膜形成工程）＞［図６参照]
ガラス基板２上のＩＴＯ膜２１と異なる領域に導電膜であるＴａ（タンタル）膜２４を形成する。Ｔａ膜２４の膜厚は例えば２５０ｎｍである。次に、フォトリソグラフィ法とＲＩＥ（Reactive Ion Etching）とを用いてＴａ膜２４をパターニングする。
【００２２】
＜第３工程（ゲート絶縁層形成工程）＞［図７参照]
Ｔａ膜２４の表面を含む表面近傍領域を陽極酸化により酸化させることにより、表層から例えば１５０ｎｍの厚さでＴａ2０5膜を形成してゲート絶縁層４とする。Ｔａ膜２４の酸化されていない内部の領域は、ゲート電極３となる。ゲート電極３の厚さは例えば１００ｎｍとなる。
【００２３】
＜第４工程（ソース／ドレイン電極形成工程）＞［図８参照]
蒸着法とリフトオフ法とにより、ゲート絶縁層４上の一部にＣｒ（クロム）膜及びＡｕ（金）膜からなるソース電極５とドレイン電極６とを互いに離間させ、チャネル領域２５を設けて形成する。具体的には、ゲート絶縁層４上の一部に蒸着法にてＣｒ膜を例えば３ｎｍ成膜した後、Ａｕ膜を例えば６０ｎｍ成膜する。
【００２４】
＜第５工程（有機半導体層形成工程）＞［図９参照]
真空蒸着法によりメタルマスクを用いて、有機半導体であるペンタセンをソース電極５及びドレイン電極６の一部とチャネル領域（図８の２５）に蒸着し、有機半導体層７を形成する。有機半導体層７の膜厚は、例えば５０ｎｍである。
第２工程から第５工程までの工程により、電解効果型有機薄膜トランジスタ１が形成される。また、これらの工程を総称して有機薄膜トランジスタ形成工程とする。
【００２５】
＜第６工程（保護層形成工程）＞［図１０参照]
外部取り出し用の電極部のみをマスキングして、それ以外の領域に真空蒸着法によりＭｏＯｘ（酸化モリブデン）を成膜し、保護膜２２を形成した。保護膜２２である
ＭｏＯｘの膜厚は例えば１０ｎｍである。ここで、０＜Ｘ≦３である。
【００２６】
＜第７工程（絶縁層形成工程）＞［図１１参照]
保護膜２２上に絶縁体の高分子からなる絶縁膜を塗布した後、絶縁膜における透明導電層２１形成領域に対応する領域の一部（有機ＥＬの陽極電極部に対応する領域）２６を除去し、絶縁層２３を形成する。
絶縁膜の一部を除去する場合、有機半導体層７上には保護層２２が形成されているので、従来不可能であったレジストを塗布してドライエッチングを行うことにより、簡易な方法で絶縁層２３を形成することができる。
【００２７】
＜第８工程（有機ＥＬ層形成工程）＞［図１２参照]
絶縁層２３における絶縁膜が除去された有機ＥＬの陽極電極部に対応する領域（図１１の２６）に、有機ＥＬ膜を成膜し、有機ＥＬ層１２を形成する。
【００２８】
これにより、前述したようにペンタセンからなる有機半導体層７は、ＭｏＯｘから
なる保護層２２によって大気と遮断され保護される。
従来のように、保護膜２２をＳｉＯx（酸化シリコン）等の絶縁体で形成した場合、透明導電層２１上の絶縁膜をフォトリソグラフィ法などによって除去しなければ有機ＥＬ層１２の発光が正常に行われなかった。しかし、保護膜２２をＭｏＯｘ等の電
荷発生層として作用する保護層を形成することにより、透明導電層２１上の有機ＥＬの陽極電極部に対応する領域２６に保護層２２と保護層２２上に有機ＥＬ層１２とが順次形成された際に、保護層２２を構成するＭｏＯｘが電荷発生層として働くため、
有機ＥＬ層１２の発光には支障が発生しない。
【００２９】
以上、説明したように、本実施形態によれば、保護層２２を有機半導体層７及び透明導電層２２上に直接形成することで、有機半導体層７の保護を行うと共に、微細加工法を排除し、簡易な方法で有機ＥＬ表示装置１１を形成することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、保護層２２としてはＭｏＯｘを用いたが、ＭｏＯｘ以外に
ＶＯＹ（酸化バナジウム）においても同様の効果が得られる。ここで、ここで、０＜Ｙ≦２．５である。
また、本実施形態では、メタルマスクを用いて所定の個所に有機半導体層７を形成したが、有機半導体を形成後にレジスト等を塗布し、ドライエッチング法を用いて有機半導体の所定の個所以外を除去し有機半導体層７を形成してもよい。
【００３１】
本実施形態では、基板としてガラスを用いたが、これに限定されるものではなく、無機物、或いは有機物からなる基板を用いることができる。
具体的には、ガラス基板以外にＳｉ（シリコン）基板等の表面平滑性に優れている無機材料からなる基板の使用も可能である。また、ポリエチレンナフレタート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ボリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の有機材料から作られるプラスチック基板の使用も可能である。
【００３２】
本実施形態では、ゲート電極６としてＴａ膜を用いたが、導電性を持つものであればよく、Ｔａ膜に限定されることはない。
また、本実施形態では、ゲート絶縁層４としてＴａ膜の陽極酸化により形成したＴａ2０5膜を用いたが、絶縁性が高く、比誘電率の高いものであればよい。
具体的には蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相成長法）などにより酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコン、等の薄膜を用いることができる。また、無機材料に限定されるものではなく、スピンコート法、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）単分子累積法等により形成したポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニールカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリイミド、ポリパラキシレンなどの有機材料からなる絶縁膜も用いることができる。
これらゲート絶縁層４の膜厚としては、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
【００３３】
本実施形態では、有機半導体層７としては、蒸着法により形成したペンタセンを用いたが、テトラセン、ペリレン等の縮合芳香族炭化水素及びこれらの縮合芳香族炭化水素の誘導体と高分子系材料、例えばポリアセチレン、ポリアセンなどの共役炭化水素ポリマー、ポリアニリン、ポリピロル、ポリチオフェン等の共役複素環式ポリマーなどを用いることができる。
また、有機半導体層７の形成方法としては蒸着法を用いたが、スピンコート法やインクジェット法などにより形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の駆動回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の構成を示す模式的上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置の構成を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第１工程を説明するための模式的断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第２工程を説明するための模式的断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第３工程を説明するための模式的断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第４工程を説明するための模式的断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第５工程を説明するための模式的断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第６工程を説明するための模式的断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第７工程を説明するための模式的断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る有機薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示装置及びその製造方法おける第８工程を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…電界効果型有機薄膜トランジスタ、２…基板、３…ゲート電極、４…ゲート絶縁層、５…ソース電極、６…ドレイン電極、７…有機半導体層、１１…有機ＥＬ表示装置、１２…有機ＥＬ層、１３…スイッチングトランジスタ、１４…ドライビングトランジスタ、１５…保持容量、１６…走査配線、１７…信号配線、１８…電源電極、２１…透明導電層、２２…保護層、２３…絶縁層、２４…Ｔａ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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