(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース電極およびドレイン電極の間のチャネル領域に半導体のチャネル層が形成されてなる駆動能動素子と、
ソース電極およびドレイン電極の間のチャネル領域に半導体のチャネル層が形成されてなるスイッチ能動素子であって、前記駆動能動素子をスイッチングするスイッチ能動素子と、を備え、
前記駆動能動素子および前記スイッチ能動素子は、互いにチャネル幅の方向において離間して形成され、前記駆動能動素子の前記チャネル領域が属する直線と前記スイッチ能動素子の前記チャネル領域が属する直線とが平行になるよう、前記駆動能動素子および前記スイッチ能動素子が形成され、
前記駆動能動素子の前記チャネル領域と前記スイッチ能動素子の前記チャネル領域とが、互いにチャネル幅の方向で直線状に整列され、
前記駆動能動素子および前記スイッチ能動素子の前記チャネル層が、塗布法により形成された有機材料であり、
前記駆動能動素子と前記スイッチ能動素子とを各々複数備え、
複数の前記駆動能動素子の各ソース電極同士および各ドレイン電極同士はそれぞれ並列接続され、複数の前記スイッチ能動素子の各ソース電極同士および各ドレイン電極同士はそれぞれ並列接続されている、
薄膜能動素子群。
【請求項２】
前記駆動能動素子のチャネル長と、前記スイッチ能動素子のチャネル長とが、等しい、
請求項１に記載の薄膜能動素子群。
【請求項３】
複数の前記駆動能動素子の各ソース電極および各ドレイン電極の下部には、複数の前記駆動能動素子の各ゲート電極が形成されない領域が設けられており、
複数の前記スイッチ能動素子の各ソース電極および各ドレイン電極の下部には、複数の前記スイッチ能動素子の各ゲート電極が形成されない領域が設けられている、
請求項１または請求項２に記載の薄膜能動素子群。
【請求項４】
前記スイッチ能動素子を通して取り込まれたデータを記憶し、前記スイッチ能動素子が供給する電流の供給を停止した後に前記記憶したデータで前記駆動能動素子を駆動する記憶素子、
をさらに備えた請求項１から請求項３の何れか一項に記載の薄膜能動素子群。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の薄膜能動素子群を複数備え、
複数の前記薄膜能動素子群が、平面基板上にマトリックス状に配列され、
前記薄膜能動素子群に含まれる駆動能動素子のチャネル領域と、前記薄膜能動素子群に含まれるスイッチ能動素子のチャネル領域とが、マトリックスの行または列の方向に直線状に整列されている、
薄膜能動素子アレイ。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜能動素子群と、
前記能動素子群の上に形成され、前記薄膜能動素子群によって駆動または選択される有機発光層を有する発光素子と、
を備える有機発光装置。
【請求項７】
複数の前記薄膜能動素子群が、平面基板上にマトリックス状に配列され、
前記薄膜能動素子群に含まれる駆動能動素子のチャネル領域と、前記薄膜能動素子群に含まれるスイッチ能動素子のチャネル領域とが、マトリックスの行または列の方向に直線状に整列され、
複数の前記発光素子が、前記能動素子群ごとに配置され、
前記薄膜能動素子群の一単位が一つの前記発光素子を駆動する、
請求項６に記載の有機発光装置。
【請求項８】
前記スイッチ能動素子のドレイン電極からの電圧が前記駆動能動素子のゲート電極に供給され、
前記駆動能動素子のドレイン電極からの電流が前記発光素子に供給され、
複数の前記薄膜能動素子群における各駆動能動素子のソース電極には、電源供給ラインからの電流が供給され、
複数の前記薄膜能動素子群における各スイッチ能動素子のソース電極には、データ線からの電圧が印加され、
複数の前記薄膜能動素子群における各スイッチ能動素子のゲート電極には、ゲート線からの電圧が印加され、
前記ゲート線と前記データ線との選択により、前記マトリックス状に配列した前記薄膜能動素子群ごとの前記発光素子を駆動する、
請求項７に記載の有機発光装置。
【請求項９】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜能動素子群と、
前記能動素子群の上層に形成され、前記薄膜能動素子群によって駆動または選択される表示素子と、
を備える表示装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜能動素子群の製造方法であって、
前記チャネル幅の方向に塗布される塗布法により、前記チャネル層を形成する段階、
を備え、
前記チャネル層を形成する段階は、前記駆動能動素子の前記チャネル領域と前記スイッチ能動素子の前記チャネル領域とが直線状に整列されるよう塗布法により塗布する段階である、
薄膜能動素子群の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜能動素子群、薄膜能動素子アレイ、有機発光装置、表示装置および薄膜能動素子群の製造方法に関する。本発明は、特に、移動度に制約されず、製造容易性に優れたレイアウトを提供する薄膜能動素子群、薄膜能動素子アレイ、有機発光装置、表示装置および薄膜能動素子群の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１には、個別の半導体層をインクジェット法等の印刷法で形成した有機薄膜トランジスタの技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−１５００３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
有機材料の形成方法として、インクジェット法等領域を選択して有機薄膜を形成できる印刷法が有望視されている。インクジェット法等の印刷領域を選択して薄膜を形成できる技術は材料の有効利用が可能であり、製造コスト低減の観点から有利であるものの、製造の簡便性を高めて、さらに製造コストを抑制する要請もある。よって、駆動能力が高く、印刷法を用いた場合に低コストで製造できる構造の薄膜能動素子群が求められていた。
【０００４】
そこで本発明の１つの側面においては、上記の課題を解決することのできる薄膜能動素子群、薄膜能動素子アレイ、有機発光装置、表示装置および薄膜能動素子群の製造方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、ソース電極およびドレイン電極の間のチャネル領域に半導体のチャネル層が形成されてなる駆動能動素子と、ソース電極およびドレイン電極の間のチャネル領域に半導体のチャネル層が形成されてなるスイッチ能動素子であって、前記駆動能動素子をスイッチングするスイッチ能動素子と、を備え、前記駆動能動素子および前記スイッチ能動素子は、互いにチャネル幅の方向において離間して形成され、前記駆動能動素子の前記チャネル領域が属する直線と前記スイッチ能動素子の前記チャネル領域が属する直線とが平行になるよう、前記駆動能動素子および前記スイッチ能動素子が形成された薄膜能動素子群が提供される。この場合おいて、前記駆動能動素子の前記チャネル領域と前記スイッチ能動素子の前記チャネル領域とが、互いにチャネル幅の方向で直線状に整列されてよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、駆動能力が高く、印刷法を用いた場合に低コストで製造できる構造の薄膜能動素子群を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明の一側面を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施形態で開示する薄膜能動素子群としては、薄膜トランジスタ素子あるいは薄膜ダイオード素子等の素子群が挙げられる。半導体材料は、有機物でもよく、無機物でもよい。半導体材料として有機物を用いる場合、薄膜能動素子群としては、有機薄膜トランジスタ素子あるいは有機薄膜ダイオード素子等の素子群が挙げられる。
【０００８】
図１は、本実施形態の薄膜トランジスタ群１０１を適用する表示装置の回路例を示す。なお、図１において、符号に「１１」、「１２」等の２桁の数字を含む場合、当該数字は行列配置された部材の行番号および列番号を示す。これら行列配置された部材は同一のものであり、行位置および列位置を特定しない場合には、２桁の数字の前部で特定される符号で代表する。たとえば発光セルＣ１１、発光セルＣ１２、発光セルＣ２１、発光セルＣ２２を区別しない場合は、単に発光セルＣと記載する。
【０００９】
図１に示す表示装置は、発光セルＣ１１、発光セルＣ１２、発光セルＣ２１、発光セルＣ２２を備える。発光セルＣは行方向および列方向のマトリックス状に配置される。発光セルＣはさらに多数備えてもよい。マトリックス配置された発光セルＣはデータ線ＤＬおよびゲート線ＧＬによって選択される。たとえばデータ線ＤＬ１とゲート線ＧＬ１が選択されている場合は、発光セルＣ１１が発光する。
【００１０】
発光セルＣには、スイッチトランジスタＴｒｓと駆動トランジスタＴｒｄと発光素子ＰＬを有する。スイッチトランジスタＴｒｓはゲート端子がゲート線ＧＬに接続され、ソース端子がデータ線ＤＬに接続される。スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン端子は駆動トランジスタＴｒｄのゲート端子に接続され、駆動トランジスタＴｒｄのソース端子はソース線ＳＬに接続される。駆動トランジスタＴｒｄのドレイン端子は発光素子ＰＬに接続され、ソース線ＳＬからの駆動電流を発光素子ＰＬに供給する。
【００１１】
図２は、薄膜トランジスタ群１０１の上面例を示す。駆動能動素子の一例であってよい駆動トランジスタＴｒｄのソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間のチャネル領域に半導体のチャネル層１１２が形成されている。また、駆動能動素子をスイッチングするスイッチ能動素子の一例であってよいスイッチトランジスタＴｒｓのソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間のチャネル領域に半導体のチャネル層１１２が形成されている。
【００１２】
そして、駆動トランジスタＴｒｄおよびスイッチトランジスタＴｒｓは、互いにチャネル幅Ｗｄおよびチャネル幅Ｗｓの方向において離間して形成され、駆動トランジスタＴｒｄチャネル領域が属する直線とスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域が属する直線とが平行になるよう、駆動トランジスタＴｒｄおよびスイッチトランジスタＴｒｓが形成される。特に、駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域とスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とが、互いにチャネル幅Ｗｄおよびチャネル幅Ｗｓの方向で直線状に整列されてよい。ここで、駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域とスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とが「直線状に整列」の用語は、以下のような意味として用いる。たとえば、駆動トランジスタＴｒｄのチャネル長Ｌｄの中点を含み駆動トランジスタＴｒｄのチャネル幅Ｗｄの方向に伸ばした直線と、スイッチトランジスタＴｒｓのチャネル長Ｌｓの中点を含みスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル幅Ｗｓの方向に伸ばした直線とが、重なることを通常意味する。両直線が重ならない場合であっても、両直線の離間距離が実質的に離れていないと判断される場合、たとえば１０μｍ以下である場合は、「直線状に整列」の意味に含めてもよい。
【００１３】
駆動トランジスタＴｒｄおよびスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル層は、有機材料で形成されてよい。有機材料は高分子有機材料であってもよい。有機材料等に高分子有機材料によるチャネル層は、塗布法によって形成されてもよい。
【００１４】
本実施形態の薄膜トランジスタ群１０１では、駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域とスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とが、チャネル幅の方向で離間し平行に、特に直線状に整列されているから、チャネル層１１２の形成が容易になる。また、製造コストを削減できる。すなわち、たとえばインクジェット法あるいはノズルコート法のように、選択的に薄膜領域を形成する塗布法を用いれば、チャネル層１１２を形成する場合に、チャネル幅の一方向にスキャンすることによって容易にチャネル層１１２を形成できる。インク（チャネル層形成材料）の吐出口を複数備える場合には、一方向のスキャンで一度に多数のチャネル層１１２を形成できる。
【００１５】
なお、スイッチトランジスタＴｒｓと駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域の下部にはゲート電極１０４が形成され、スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン電極１０８と駆動トランジスタＴｒｄのゲート電極１０４とはコンタクトホールＣＨで接続される。また、駆動トランジスタＴｒｄのドレイン電極１０８は、コンタクトパッドＣＰで発光素子ＰＬに接続される。駆動トランジスタＴｒｄのチャネル長Ｌｄと、スイッチトランジスタＴｒｓのチャネル長Ｌｓとは、通常は等しい。
【００１６】
薄膜トランジスタ群１０１では、駆動トランジスタＴｒｄとスイッチトランジスタＴｒｓとを各々複数備える。複数の駆動トランジスタＴｒｄの各ソース電極１１０および各ドレイン電極１０８は並列接続される。また、複数のスイッチトランジスタＴｒｓの各ソース電極１１０および各ドレイン電極１０８は並列接続される。そして、複数の駆動トランジスタＴｒｄの各チャネル領域と、複数のスイッチトランジスタＴｒｓの各チャネル領域とが、互いにチャネル幅Ｗｄおよびチャネル幅Ｗｓの方向で直線状に整列されている。なお、他の実施形態としては、駆動トランジスタＴｒｄのチャネル長ＬｄとスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル長Ｌｓとが異なる薄膜能動素子群が挙げられる。
【００１７】
図３は、薄膜トランジスタ群１０１の回路例を発光素子ＰＬとともに示す。各発光セルＣにおいて、４つのスイッチトランジスタＴｒｓと４つの駆動トランジスタＴｒｄとを有している。そして、４つのスイッチトランジスタＴｒｓは、互いに並列に接続され、４つの駆動トランジスタＴｒｄは互いに並列に接続される。４つのトランジスタが並列に接続されるから、実質的にゲート幅を大きくして駆動電流を大きくできる。
【００１８】
図４は、他の実施形態の薄膜トランジスタ群１５１を適用する表示装置の回路例を示す。同図における符号は図１において説明した通りに表記する。図４に示す表示装置は、図１に記載の表示装置と同様に、発光セルＣ１１等を備え、発光セルＣは行方向および列方向のマトリックス状に配置される。発光セルＣをさらに多数備えてもよい点、マトリックス配置された発光セルＣがデータ線ＤＬおよびゲート線ＧＬによって選択される点は、図１に示す表示装置と同様であってよい。ただし、図４に示す各発光セルＣには、記憶素子Ｍｅｍを備え、たとえばデータ線ＤＬ１とゲート線ＧＬ１が選択されている場合、あるいは記憶素子Ｍｅｍ１１にデータが書き込まれている場合に、発光セルＣ１１が発光する。
【００１９】
発光セルＣには、スイッチトランジスタＴｒｓと駆動トランジスタＴｒｄと発光素子ＰＬと記憶素子Ｍｅｍとを有する。記憶素子Ｍｅｍは、スイッチ能動素子の一例であるスイッチトランジスタＴｒｓを通して取り込まれたデータを記憶して、スイッチトランジスタＴｒｓを通した電流の供給が停止した後に記憶したデータで駆動能動素子の一例である駆動トランジスタＴｒｄを駆動する。スイッチトランジスタＴｒｓはゲート端子がゲート線ＧＬに接続され、ソース端子がデータ線ＤＬに接続される。スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン端子は駆動トランジスタＴｒｄのゲート端子と記憶素子Ｍｅｍの一方の端子に接続され、駆動トランジスタＴｒｄのソース端子はソース線ＳＬと記憶素子Ｍｅｍの他方の端子に接続される。駆動トランジスタＴｒｄのドレイン端子は発光素子ＰＬに接続され、ソース線ＳＬからの駆動電流を発光素子ＰＬに供給する。
【００２０】
図５は、薄膜トランジスタ群１５１の上面例を示す。駆動能動素子の一例であってよい駆動トランジスタＴｒｄのソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間のチャネル領域に半導体のチャネル層１１２が形成されている。また、駆動能動素子をスイッチングするスイッチ能動素子の一例であってよいスイッチトランジスタＴｒｓのソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間のチャネル領域に半導体のチャネル層１１２が形成されている。そして、駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域とスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とが、互いにチャネル幅Ｗｄおよびチャネル幅Ｗｓの方向で直線状に整列されている。
【００２１】
薄膜トランジスタ群１５１では、駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域とスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とがチャネル幅の方向で直線状に整列されているから、薄膜トランジスタ群１０１の場合と同様に、チャネル層１１２の形成が容易になり、製造コストを削減できる。すなわち、たとえばインクジェット法あるいはノズルコート法のように、選択的に薄膜領域を形成する塗布法を用いれば、チャネル層１１２を形成する場合に、チャネル幅の一方向にスキャンすることによって容易にチャネル層１１２を形成できる。インク（チャネル層形成材料）の吐出口を複数備える場合には、一方向のスキャンで一度に多数のチャネル層１１２を形成できる。
【００２２】
なお、スイッチトランジスタＴｒｓと駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域の下部にはゲート電極１０４が形成され、スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン電極１０８と駆動トランジスタＴｒｄのゲート電極１０４とはコンタクトホールＣＨで接続される。また、駆動トランジスタＴｒｄのドレイン電極１０８は、コンタクトパッドＣＰで発光素子ＰＬに接続される。駆動トランジスタＴｒｄのチャネル長Ｌｄと、スイッチトランジスタＴｒｓのチャネル長Ｌｓとは等しい。また、駆動トランジスタＴｒｄのゲート電極１０４とソース線ＳＬとの間にはキャパシタが形成され、当該キャパシタが記憶素子Ｍｅｍとして機能する。
【００２３】
薄膜トランジスタ群１５１では、駆動トランジスタＴｒｄとスイッチトランジスタＴｒｓとを各々複数備える。複数の駆動トランジスタＴｒｄの各ソース電極１１０および各ドレイン電極１０８は並列接続される。また、複数のスイッチトランジスタＴｒｓの各ソース電極１１０および各ドレイン電極１０８は並列接続される。そして、複数の駆動トランジスタＴｒｄの各チャネル領域と、複数のスイッチトランジスタＴｒｓの各チャネル領域とが、互いにチャネル幅Ｗｄおよびチャネル幅Ｗｓの方向で直線状に整列されている。
【００２４】
図６は、薄膜トランジスタ群１５１の回路例を発光素子ＰＬとともに示す。各発光セルＣにおいて、４つのスイッチトランジスタＴｒｓと４つの駆動トランジスタＴｒｄと１つの記憶素子Ｍｅｍとを有している。そして、４つのスイッチトランジスタＴｒｓは、互いに並列に接続され、４つの駆動トランジスタＴｒｄは互いに並列に接続される。４つのトランジスタが並列に接続されるから、実質的にゲート幅を大きくして駆動電流を大きくできる。
【００２５】
図７は、図２における薄膜トランジスタ群１０１のＡ−Ａ線断面例を示す。なお、Ａ−Ａ線断面は駆動トランジスタＴｒｄの部分を示すが、スイッチトランジスタＴｒｓの部分における断面も同様であってよい。薄膜トランジスタ群１０１の各駆動トランジスタＴｒｄおよびスイッチトランジスタＴｒｓは、基板１０２と、ゲート電極１０４と、ゲート絶縁膜１０６と、ドレイン電極１０８と、ソース電極１１０と、チャネル層１１２と、絶縁膜１１４とを備える。
【００２６】
基板１０２の上にはゲート電極１０４が形成される。ゲート絶縁膜１０６はゲート電極１０４を覆い、その上にドレイン電極１０８およびソース電極１１０が形成される。ドレイン電極１０８およびソース電極１１０の間にはチャネル層１１２が形成され、チャネル領域を生成する。チャネル層１１２は有機半導体であってよい。絶縁膜１１４はトランジスタの全体を覆って素子を保護できる。
【００２７】
複数の駆動トランジスタＴｒｄの各ソース電極１１０および各ドレイン電極１０８の下部には、複数の駆動トランジスタＴｒｄの各ゲート電極１０４が形成されない領域が設けられる。また、複数のスイッチトランジスタＴｒｓの各ソース電極１１０および各ドレイン電極１０８の下部には、複数のスイッチトランジスタＴｒｓの各ゲート電極１０４が形成されない領域が設けられている。ゲート電極１０４が形成されない領域が設けられることにより、浮遊容量を低減してトランジスタの応答速度を向上できる。
【００２８】
図８〜図１１は、薄膜トランジスタ群１０１の製造工程における断面例を示す。図８に示すように、基板１０２を用意して、基板１０２の上にゲート電極１０４を形成する。ゲート電極１０４の材料は特に限られない。Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ等の単元素金属が例示でき、これら金属の窒化物、２元系合金、３元系合金が例示できる。塗布により形成できる導電性ポリマーあるいは金属微粒子を用いることもできる。
【００２９】
図９に示すように、ゲート絶縁膜１０６を形成して、さらにソース電極１１０およびドレイン電極１０８を形成する。ゲート絶縁膜１０６の材料として、ポリイミド、ポリビニルピロリドン、シロキサンポリマー等の有機絶縁物が例示できる。無機絶縁物材料として、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミナ等が例示できる。
【００３０】
ソース電極１１０およびドレイン電極１０８の材料として、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｄ等の金属あるいはインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）等の金属酸化物が例示できる。また、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ等の導電性ポリマーを適用することもできる。半導体層への電荷注入の効率を考慮すれば、仕事関数の大きいＡｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）−ＰＳＳ（ポリスチレンサルフォニックアシッド）が好ましい。
【００３１】
図１０に示すように、ソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間に、たとえばノズルコート法、インクジェット法等の塗布法によるノズル１２０から、チャネル層１１２の材料インクを吐出する。当該方法によれば、チャネル幅の方向に直線状に整列されているソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間に簡便に材料インクを供給できる。
【００３２】
図１１に示すように、たとえばベーク処理等を実行してチャネル層１１２を形成する。チャネル層１１２を有機材料を用いる場合には、たとえば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）等のポリチオフェン系高分子半導体材料、９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン−ビチオフェン共重合体材料等フルオレン系高分子半導体材料が例示できる。その他、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、Ｃ６０フラーレン、銅フタロシアニン等低分子系半導体材料を用いることができる。なお、上記した各膜部材の膜厚等に特に制限はない。各膜部材に期待される電気的特性、機械的特性等の特性が確保される限り、任意の値を採用できる。
【００３３】
以上のようにして、本実施形態の薄膜トランジスタ群１０１を製造できる。特に、薄膜トランジスタ群１０１では、各トランジスタのチャネル領域がチャネル幅の方向で直線状に配置されているから、インクジェット法等の塗布領域を選択できる塗布方式によるチャネル層１１２の形成が好ましい。なお、他の実施形態である薄膜トランジスタ群１５１も薄膜トランジスタ群１０１と同様に製造できる。
【００３４】
本実施形態の薄膜トランジスタ群１０１あるいは他の実施形態の薄膜トランジスタ群１５１は、薄膜トランジスタアレイとして把握することもできる。薄膜トランジスタアレイは薄膜能動素子アレイの一例であってよい。すなわち、薄膜トランジスタ群１０１あるいは薄膜トランジスタ群１５１によって把握される薄膜トランジスタアレイは、複数の薄膜トランジスタ群が、平面基板上にマトリックス状に配列される。薄膜トランジスタ群に含まれる駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域と、薄膜トランジスタ群に含まれるスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とが、マトリックスの行または列の方向に直線状に整列されている。
【００３５】
また、本実施形態の薄膜トランジスタ群１０１あるいは薄膜トランジスタ群１５１が適用される表示装置は、発光素子ＰＬが有機発光素子である場合、有機発光装置として把握できる。すなわち、薄膜トランジスタ群１０１の場合、スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン電極１０８からの電圧もしくは電流が駆動トランジスタＴｒｄのゲート電極１０４に供給され、駆動トランジスタＴｒｄのドレイン電極１０８からの電流が発光素子に供給される。複数の薄膜トランジスタ群における各駆動トランジスタＴｒｄのソース電極１１０には、電源供給ラインの一例であるソース線ＳＬからの電流が供給される。複数の薄膜トランジスタ群における各スイッチトランジスタＴｒｓのソース電極１１０には、データ線からの電圧もしくは電流が供給され、複数の薄膜トランジスタ群における各スイッチトランジスタＴｒｓのゲート電極１０４には、ゲート線ＧＬからの電圧もしくは電流が供給される。ゲート線ＧＬとデータ線ＤＬとの選択により、マトリックス状に配列した薄膜トランジスタ群毎の発光素子ＰＬを駆動する。
【００３６】
薄膜トランジスタ群１５１の場合、スイッチトランジスタＴｒｓのドレイン電極１０８からの電圧もしくは電流が駆動トランジスタＴｒｄのゲート電極１０４および記憶素子Ｍｅｍに供給され、駆動トランジスタＴｒｄのドレイン電極１０８からの電流が発光素子に供給される。複数の薄膜トランジスタ群における各駆動トランジスタＴｒｄのソース電極１１０には、電源供給ラインの一例であるソース線ＳＬからの電流が供給される。複数の薄膜トランジスタ群における各スイッチトランジスタＴｒｓのソース電極１１０には、データ線からの電圧もしくは電流が供給され、複数の薄膜トランジスタ群における各スイッチトランジスタＴｒｓのゲート電極１０４には、ゲート線ＧＬからの電圧もしくは電流が供給される。ゲート線ＧＬとデータ線ＤＬとの選択または記憶素子Ｍｅｍに記憶されているデータにより、マトリックス状に配列した薄膜トランジスタ群毎の発光素子ＰＬを駆動する。
【００３７】
図１２は、薄膜トランジスタ群１０１あるいは薄膜トランジスタ群１５１を適用した有機発光装置２０１の断面例を示す。有機発光装置２０１には、ソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間のチャネル領域に半導体のチャネル層１１２が形成された駆動トランジスタＴｒｄを備える。また、ソース電極１１０およびドレイン電極１０８の間のチャネル領域に半導体のチャネル層１１２が形成されたスイッチトランジスタＴｒｓを備える。薄膜トランジスタ群１０１のスイッチトランジスタＴｒｓは駆動トランジスタＴｒｄをスイッチングする。薄膜トランジスタ群１５１のスイッチトランジスタＴｒｓは駆動トランジスタＴｒｄと記憶素子Ｍｅｍにデータを供給する。
【００３８】
有機発光装置２０１の駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域とスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とが、互いにチャネル幅の方向で直線状に整列されており、薄膜トランジスタ群の上に、薄膜トランジスタ群によって駆動または選択される発光素子を備える。発光素子には下部電極２０２、発光領域の周辺に形成されたバンク２０４、発光層２０６、上部電極２０８を有する。上部電極２０８を透明電極にすれば、トップエミッション型の有機発光装置になる。なお、発光素子に代えて液晶表示素子等を形成すれば、表示装置として把握することもできる。
【００３９】
なお、前記した有機発光装置において、薄膜トランジスタ群１０１あるいは薄膜トランジスタ群１５１ごとに一つの発光素子を適用できる。すなわち、薄膜トランジスタ群および発光素子を複数備え、複数のトランジスタ群が、平面基板上にマトリックス状に配列される。薄膜トランジスタ群に含まれる駆動トランジスタＴｒｄのチャネル領域と、薄膜能動素子群に含まれるスイッチトランジスタＴｒｓのチャネル領域とが、マトリックスの行または列の方向に直線状に整列される。そして複数の発光素子が、トランジスタ群ごとに配置され、薄膜トランジスタ群の一単位が一つの発光素子を駆動することができる。
【００４０】
本実施形態における発光素子を有機エレクトロルミネッセンス素子とする場合の構成の一例を示す。以下有機エレクトロルミネッセンス素子を有機ＥＬ素子ということがある。
【００４１】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、陽極、発光層および陰極を有するのに加えて、前記陽極と前記発光層との間、および／または前記発光層と前記陰極との間にさらに他の層を有することができる。陰極と発光層との間に設けうる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。電子注入層および電子輸送層の両方が設けられる場合、陰極に近い層が電子注入層となり、発光層に近い層が電子輸送層となる。
【００４２】
電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する。電子輸送層は、陰極、電子注入層または陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する。電子注入層または電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、たとえば、ホール電流を流して電子電流を流さない素子を作製して、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することができる。
【００４３】
陽極と発光層の間に設けるものとしては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。正孔注入層および正孔輸送層の両方が設けられる場合、陽極に近い層が正孔注入層となり、発光層の近い層が正孔輸送層となる。
【００４４】
正孔注入層は、陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する。正孔輸送層は、陽極、正孔注入層または陽極により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する。正孔注入層または正孔輸送層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が電子ブロック層を兼ねることがある。電子の輸送を堰き止める機能を有することは、たとえば、電子電流を流してホール電流を流さない素子を作製して、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することができる。
【００４５】
本実施形態の有機ＥＬ素子において、発光層は１層設けられるが、これに限らず２層以上の発光層を設けることもできる。なお、電子注入層および正孔注入層を総称して電荷注入層と呼ぶことがあり、電子輸送層および正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶことがある。さらに具体的には、本実施形態の有機ＥＬ素子は、下記の層構成の何れかを有することができる。
【００４６】
ａ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、
ｂ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極、
ｃ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、
ｄ）陽極／電荷注入層／発光層／陰極、
ｅ）陽極／発光層／電荷注入層／陰極、
ｆ）陽極／電荷注入層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｇ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／陰極、
ｈ）陽極／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｉ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｊ）陽極／電荷注入層／発光層／電荷輸送層／陰極、
ｋ）陽極／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｌ）陽極／電荷注入層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｍ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電荷輸送層／陰極、
ｎ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｏ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
（ここで／は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。）
【００４７】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、２層以上の発光層を有していてもよい。２層の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、具体的には、
ｐ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／電極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
の層構成を有するものが挙げられる。
【００４８】
３層以上の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、具体的には、電極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層を一つの繰り返し単位として、
ｑ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／繰り返し単位／繰り返し単位・・・／陰極、
と、２層以上の該繰り返し単位を含む層構成を有するものが挙げられる。
【００４９】
上記層構成ｐおよびｑにおいて、陽極、電極、陰極、発光層以外の各層は削除することができる。ここで、電極は、電界を印加することにより、正孔と電子を発生する。たとえば、酸化バナジウム、インジウム・スズ・オキサイド、酸化モリブデンなどが挙げられる。
【００５０】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、さらに基板を有することができ、当該基板の上に前記各層を設けることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子はさらに、前記各層を挟んで基板と反対側に、封止のための部材を有することができる。基板および前記層構成を有する有機ＥＬ素子は、陽極側に基板を有するが、本実施形態においてはこれに限られず、陽極および陰極のどちら側に基板を有していてもよい。
【００５１】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、発光層からの光を放出することを目的に、発光層の何れか一方側の層を全て透明なものとする。具体的にはたとえば、基板／陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極／封止部材という構成を有する有機ＥＬ素子の場合、基板、陽極、電荷注入層および正孔輸送層の全てを透明なものとして、謂ボトムエミッション型の素子とすることができる。または電子輸送層、電荷注入層、陰極および封止部材の全てを透明なものとして所謂トップエミッション型の素子とすることができる。
【００５２】
また、基板／陰極／電荷注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／電荷注入層／陽極／封止部材という構成を有する有機ＥＬ素子の場合、基板、陰極、電荷注入層および電子輸送層の全てを透明なものとして所謂ボトムエミッション型の素子とすることができる。または正孔輸送層、電荷注入層、陽極および封止部材の全てを透明なものとして所謂トップエミッション型の素子とすることができる。ここで透明とは、発光層から光を放出する層までの可視光透過率が４０％以上のものが好ましい。紫外領域または赤外領域の発光が求められる素子の場合は、当該領域において４０％以上の透過率を有するものが好ましい。
【００５３】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、さらに電極との密着性向上あるいは電極からの電荷の注入を改善することを目的に、電極に隣接して前記の電荷注入層または膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上あるいは混合の防止等を目的として電荷輸送層あるいは発光層の界面に薄いバッファ層を挿入してもよい。積層する層の順番、数および各層の厚さについては、発光効率あるいは素子寿命を勘案して適宜用いることができる。
【００５４】
次に、本実施形態の有機ＥＬ素子を構成する各層の材料および形成方法について、より具体的に説明する。本実施形態の有機ＥＬ素子を構成する基板は、電極を形成して、有機物の層を形成する場合に変化しないものであればよく、たとえばガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板、これらを積層したものなどが用いられる。前記基板としては、市販のものが入手可能であり、または公知の方法により製造することができる。
【００５５】
本実施形態の有機ＥＬ素子の陽極としては、透明または半透明の電極を用いることが、陽極を通して発光する素子を構成しうるため好ましい。かかる透明電極または半透明電極としては、高電気伝導度の金属酸化物、金属硫化物あるいは金属の薄膜を用いることができ、高透過率のものが好適に利用でき、用いる有機層により、適宜選択して用いる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびこれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等を含む導電性ガラスを用いて作成された膜（ＮＥＳＡなど）、金、白金、銀、銅等が用いられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機透明導電膜を用いてもよい。
【００５６】
陽極には、光を反射させる材料を用いてもよく、該材料としては、仕事関数３．０ｅＶ以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００５７】
正孔注入層は、陽極と正孔輸送層との間、または陽極と発光層との間に設けることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子において、正孔注入層を形成する材料としては、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
【００５８】
正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体が例示できる。その他、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体などが例示される。
【００５９】
これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体が好ましい。その他、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましい。さらに好ましくはポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子のバインダに分散させて用いることが好ましい。
【００６０】
正孔輸送層の成膜方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
【００６１】
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアバーコート法、ディップコート法を用いることができる。その他、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００６２】
混合する高分子バインダとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また、可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示できる。
【００６３】
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。少なくともピンホールが発生しないような厚さの条件から最低膜厚が決定できる。あまり厚いと素子の駆動電圧が高くなり好ましくない観点から最高膜厚が決定できる。従って該正孔輸送層の膜厚としては、たとえば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００６４】
発光層は、本実施形態においては有機発光層であることが好ましく、主として蛍光またはりん光を発光する有機物（低分子化合物および高分子化合物）と、これを補助するドーパントとから形成される。本実施形態において用いることができる発光層を形成する材料としては、たとえば以下のものが挙げられる。
【００６５】
色素系材料としては、たとえばシクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体などが挙げられる。その他、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【００６６】
金属錯体系材料としては、たとえば、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、ＢｅなどまたはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属を有するとともに、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。たとえば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体などが挙げられる。
【００６７】
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体などが挙げられる。その他、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体あるいは金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
【００６８】
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００６９】
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００７０】
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００７１】
発光層中に発光効率の向上あるいは発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、たとえば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、２〜２００ｎｍとすることができる。
【００７２】
有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む溶液を基体の上または上方に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを用いることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒の具体例としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する場合に正孔輸送材料を溶解させる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。
【００７３】
発光材料を含む溶液を基体の上または上方に塗布する方法としては、コート法を用いることができる。コート法として、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、ノズルコート法が例示できる。その他、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００７４】
パターン形成あるいは多色の塗分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザによる転写あるいは熱転写により、所定の領域に発光層を形成する方法も用いることができる。
【００７５】
電子輸送層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体が例示される。その他、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が例示される。
【００７６】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が好ましい。２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００７７】
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液もしくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では、溶液または溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液または溶融状態からの成膜時には、高分子バインダを併用してもよい。溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する方法と同様の成膜法が挙げられる。
【００７８】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。少なくともピンホールが発生しないような厚さの条件から最低膜厚が決定できる。あまり厚いと素子の駆動電圧が高くなり好ましくない観点から最高膜厚が決定できる。従って該電子輸送層の膜厚としては、たとえば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００７９】
電子注入層は、電子輸送層と陰極との間、または発光層と陰極との間に設けられる。電子注入層としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいは前記金属を１種類以上含む合金、あるいは前記金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物、あるいは前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム等が挙げられる。その他、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。
【００８０】
また、アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム等が挙げられる。その他、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。
【００８１】
電子注入層は、２層以上を積層したものであってもよい。具体的には、ＬｉＦ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００８２】
本実施形態の有機ＥＬ素子で用いる陰極の材料としては、仕事関数の小さく発光層への電子注入が容易な材料かつ／もしくは高電気伝導度の材料かつ／もしくは可視光高反射率の材料が好ましい。金属では、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属、遷移金属あるいはＩＩＩ−Ｂ族金属を用いることができる。たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウムなどの金属が例示できる。またバナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属であってよい。これら金属、または上記金属のうち２つ以上の合金、またはそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、またはグラファイトもしくはグラファイト層間化合物等が用いられる。
【００８３】
合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。また、陰極として透明導電性電極を用いることができ、たとえば、導電性金属酸化物あるいは導電性有機物などを用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）あるいはインジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。なお、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
【００８４】
陰極の膜厚は、電気伝導度あるいは耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。
【００８５】
本実施形態の有機ＥＬ素子が任意に有しうる、膜厚２ｎｍ以下の絶縁層は電荷注入を容易にする機能を有する。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けた有機ＥＬ素子としては、陰極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたものが挙げられる。
【００８６】
本実施形態の有機ＥＬ素子は面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置のバックライトとして用いることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子を用いて面状の光源を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。
【００８７】
また、パターン状の光源を得るためには、前記面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを配置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極または陰極の何れか一方、または両方の電極をパターン条に形成する方法がある。これらの何れかの方法でパターンを形成して、いくつかの電極を独立にＯＮ／ＯＦＦできるように配置することにより、数字、文字、簡単な記号などを表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。
【００８８】
さらに、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数種類の発光色の異なる発光材料を塗分ける方法、あるいは、カラーフィルタまたは蛍光変換フィルタを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動もでき、ＴＦＴなどと組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーションシステム、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装置として用いることができる。
【００８９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の薄膜能動素子群、薄膜能動素子アレイ、有機発光装置、表示装置および薄膜能動素子群の製造方法は、たとえば表示装置、照明装置その他の発光素子を応用した装置に関連する産業に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本実施形態の薄膜トランジスタ群１０１を適用する表示装置の回路例を示す。
【図２】薄膜トランジスタ群１０１の上面例を示す。
【図３】薄膜トランジスタ群１０１の回路例を発光素子ＰＬとともに示す。
【図４】他の実施形態の薄膜トランジスタ群１５１を適用する表示装置の回路例を示す。
【図５】薄膜トランジスタ群１５１の上面例を示す。
【図６】薄膜トランジスタ群１５１の回路例を発光素子ＰＬとともに示す。
【図７】図２における薄膜トランジスタ群１０１のＡ−Ａ線断面例を示す。
【図８】薄膜トランジスタ群１０１の製造工程における断面例を示す。
【図９】薄膜トランジスタ群１０１の製造工程における断面例を示す。
【図１０】薄膜トランジスタ群１０１の製造工程における断面例を示す。
【図１１】薄膜トランジスタ群１０１の製造工程における断面例を示す。
【図１２】薄膜トランジスタ群１０１あるいは薄膜トランジスタ群１５１を適用した有機発光装置２０１の断面例を示す。
【符号の説明】
【００９２】
１０１  薄膜トランジスタ群
１０２  基板
１０４  ゲート電極
１０６  ゲート絶縁膜
１０８  ドレイン電極
１１０  ソース電極
１１２  チャネル層
１１４  絶縁膜
１２０  ノズル
１５１  薄膜トランジスタ群
２０１  有機発光装置
２０２  下部電極
２０４  バンク
２０６  発光層
２０８  上部電極
【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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