(57)【要約】【課題】  有機ＥＬ層にリーク電流が流れることを防止することが可能な有機エレクトロルミネセンス表示装置を提供する。【解決手段】  透明基板２を有する有機エレクトロルミネセンス表示装置であって、透明基板上に形成された、有機半導体層１２とこれに接するソース６及びドレイン８とを有する薄膜有機トランジスタ４と、このトランジスタと配列されると共にソースまたはドレインに接続された第１の電極１４と、トランジスタ及び第１の電極の全体を覆う有機エレクトロルミネセンス層と、有機エレクトロルミネセンス層上に形成された第２の電極１８とを備え、ソース及びドレインのそれぞれを、仕事関数の異なる少なくとも２種類の金属薄膜６Ａ，６Ｂ，８Ａ，８Ｂを有する積層構造にし、有機エレクトロルミネセンス層に接する金属薄膜の仕事関数を、有機半導体層に接する金属薄膜の仕事関数よりも低くする。【選択図】  図１
2006203073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板を有する有機エレクトロルミネセンス表示装置であって、
前記透明基板上に形成された、有機半導体層とこれに接するソース及びドレインとを有する薄膜有機トランジスタと、
前記透明基板上に前記薄膜有機トランジスタと並べて配列されると共に前記ソースまたはドレインに接続された第１の電極と、
前記薄膜有機トランジスタ及び前記第１の電極の全体を覆い、前記ソース及び前記ドレインと接するよう形成された有機エレクトロルミネセンス層と、
前記有機エレクトロルミネセンス層上に形成された第２の電極と、を備え、
前記ソース及び前記ドレインのそれぞれを、仕事関数の異なる少なくとも２種類の金属薄膜を有する積層構造にし、
この積層構造において、前記有機エレクトロルミネセンス層に接する前記金属薄膜の仕事関数を、前記有機半導体層に接する前記金属薄膜の仕事関数よりも低くして成ることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス表示装置に係り、特にアクティブマトリクス方式において有機発光層中で発生した光を透明基板側から取り出すようにした有機エレクトロルミネセンス表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機エレクトロルミネセンス表示装置（以下、単に「有機ＥＬ表示装置」とも称す）は、液晶表示装置と異なって高速応答性を有し、視野角依存性のない光を、低消費電力で発光することができることから、次世代のディスプレイ等として応用が考えられている（例えば特許文献１）。特に、この有機ＥＬ表示装置は、携帯端末機器やパーソナルコンピュータのディスプレイ等に応用することが検討されており、車載オーディオ用表示パネルにはモノカラーを部分的に組み合わせたエリアカラーの表示装置として実用化されている。
【０００３】
この種の有機ＥＬ表示装置においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応した表示素子を組み合わせれば、フルカラー表示も可能であることから、低電圧駆動で高輝度発光する高性能の有機ＥＬ表示装置についての検討が種々なされている。また、高精細表示を行うには単純マトリクス方式より優れているアクティブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置が検討されている。
図２はアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置の画素構成を上面から見た平面図であり、図３は図２中のＡ−Ａ線矢視断面図であり、画素一つに着目した基本構成を示す概略断面図である。図４は図３中に示す有機エレクトロルミネセンス層を簡素化して示す図である。
【０００４】
まず、図２に示すように、この有機ＥＬ表示装置は、多数の画素Ｐｘを縦横にマトリクス状に配置して形成されている。図３ではその１つの画素Ｐｘの断面を示している。この有機ＥＬ表示装置は、例えばガラス基板よりなる全画素Ｐｘに共通な透明基板２を有しており、この上にスイッチング機能を有する薄膜有機トランジスタ４が形成されている。この薄膜有機トランジスタ４は、ソース６、ドレイン８、ゲート１０等により構成される。具体的には、上記ゲート１０の上面には、例えばＳｉＯ２ 膜よりなるゲート絶縁膜１０Ａが形成されている。そして、このゲート絶縁膜１０Ａで覆われたゲート１０上に、この全体を覆うようにして有機半導体層１２が形成されており、この有機半導体層１２上に、上記ソース６とドレイン８とが互いに離間させて設けられている。上記有機半導体層１２としては例えばペンタセンを用いることができる。この構成により、上記ゲート１０に加える電圧を制御することで、この薄膜有機トランジスタ４をスイッチング動作させることができる。尚、上記ソース６には画像信号を供給する信号線（図示せず）が接続され、上記ゲート１０には当該画素を選択するための選択線（図示せず）が接続される。
【０００５】
そして、上記薄膜有機トランジスタ４に並列的に並ぶようにして、図示例では右側に下部電極である陽極１４が配置されている。この陽極１４には上記薄膜有機トランジスタ４のドレイン８が接続されて、上記陽極１４に実際には画素信号に対応した電圧が印加されることになる。
そして、上記陽極１４及び薄膜有機トランジスタ４の表面全体を覆うようにして、この上に、光Ｌ１を発する有機エレクトロルミネセンス層（以下、単に「有機ＥＬ層」とも称す）１６を形成し、更にその上に、この全面を覆うようにして上部電極である陰極１８が順次積層されている。この有機ＥＬ層１６及び陰極１８は全画素Ｐｘについて共通になされている。上記陽極１４は、５ｅＶ（エレクトロンボルト）前後の仕事関数を有する透明な物質、例えばインジウム−スズ酸化物（以下、単に「ＩＴＯ」とも称す）により構成される透明電極が一般的に用いられる。従って、図示例においては光Ｌ１は下方に向けて発せられることになる。そして、上記上部電極である陰極１８の上面には必要に応じて保護膜（図示せず）が形成される。
【０００６】
上記有機ＥＬ層１６の構成が図４に示されており、この有機ＥＬ層１６は、図示例の場合には例えば、正孔輸送層２０、発光層２２および電子輸送層２４の３層から構成されるが、単一の層からなる単層型や、電荷注入性、電荷輸送性、発光性の機能に応じた層からなる積層型など、種々の構成がある。上記正孔輸送層２０としては、例えばアリールジアミン化合物（以下単に「ＴＰＤ」とも称す）が用いられる。上記発光層２２としては、蛍光性を有する高分子材料から低分子材料、金属錯体まで幅広く使用され、その形成法としては、材料により溶液からの塗布等の湿式法か、真空蒸着などの乾式法が選択される。ここで発光層２２の例として、トリス（８−キノリノール）アルミニウム有機金属錯体（以下，単に「Ａｌｑ３」とも称す）がある。上記Ａｌｑ３は電子輸送性のため、電子輸送層２４と兼用することが可能である。上記陰極１８としては、小さい仕事関数を有する、例えば銀−マグネシウム合金膜が用いられる。
【０００７】
図４に示すように、上記陽極１４と陰極１８の間に電源２６（実際には画像信号の電圧となる）より電圧を印加すると、陽極１４より注入された正孔は正孔輸送層２０を通して運ばれて発光層２２に注入され、一方、銀−マグネシウム合金膜の陰極１８より注入された電子は電子輸送層２４を通して発光層２２中を移動し、これらの電子と正孔は発光層２２中で結合して発光し、光Ｌ１を外へ放出する。
この発光層２２から発せられた光Ｌ１は、透明な陽極１４及び透明基板２を通して、外部に取り出される。このときの発光色は、発光層２２の発光色に依存した単色発光であり、Ａｌｑ３の場合には緑色発光である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２３００８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図３に示す従来の有機ＥＬ表示装置にあっては、薄膜有機トランジスタ４のソース６及びドレイン８の材料としては、これらの下方に接する有機半導体層１２が正孔輸送性を有することから、仕事関数の高い材料、例えば金などが用いられている。ところが、上記したように、ソース６やドレイン８の材料として正孔注入が容易な材料を用いると、この上方に接する有機ＥＬ層１６にも電荷が注入されて、薄膜有機トランジスタ４のソース６と有機ＥＬ層１６との間で電流が流れてしまい、この結果、ゲート１０のオフ時にも発光してしまう、といった問題が生じてしまう。
上記問題を回避するためには、上記薄膜有機トランジスタ４の上部に絶縁膜を形成する事が望ましいが、この場合には、絶縁膜形成時の熱等の影響で有機半導体層１２の特性の劣化を引き起こしたり、工程数が増加する、といった問題が新たに生ずるので好ましくない。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、薄膜有機トランジスタと有機ＥＬ層とが接触していても有機ＥＬ層にリーク電流が流れることを防止することが可能な有機エレクトロルミネセンス表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、透明基板を有する有機エレクトロルミネセンス表示装置であって、前記透明基板上に形成された、有機半導体層とこれに接するソース及びドレインとを有する薄膜有機トランジスタと、前記透明基板上に前記薄膜有機トランジスタと並べて配列されると共に前記ソースまたはドレインに接続された第１の電極と、前記薄膜有機トランジスタ及び前記第１の電極の全体を覆い、前記ソース及び前記ドレインと接するよう形成された有機エレクトロルミネセンス層と、前記有機エレクトロルミネセンス層上に形成された第２の電極と、を備え、前記ソース及び前記ドレインのそれぞれを、仕事関数の異なる少なくとも２種類の金属薄膜を有する積層構造にし、この積層構造において、前記有機エレクトロルミネセンス層に接する前記金属薄膜の仕事関数を、前記有機半導体層に接する前記金属薄膜の仕事関数よりも低くして成ることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置によれば、薄膜有機トランジスタと有機ＥＬ層とが接触していても有機ＥＬ層にリーク電流が流れることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の一画素分を示す拡大断面図である。尚、図３に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明する。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置３０は、ソース６及びドレイン８を、それぞれ少なくとも２種類の仕事関数の異なる金属材料の薄膜よりなる積層構造とした点を除き、図３に示す構成と同じである。すなわち、この有機ＥＬ表示装置３０は、図２に示すように、多数の画素Ｐｘを縦横にマトリクス状に配置して形成されている。図１ではその１つの画素Ｐｘの断面を示している。この有機ＥＬ表示装置３０は、例えばガラス基板よりなる全画素Ｐｘに共通な透明基板２を有しており、この上にスイッチング機能を有する薄膜有機トランジスタ４が形成されている。この薄膜有機トランジスタ４は、ソース６、ドレイン８、ゲート１０等により構成される。
【００１３】
具体的には、上記ゲート１０の上面には、例えばＳｉＯ２ 膜よりなるゲート絶縁膜１０Ａが形成されている。そして、このゲート絶縁膜１０Ａで覆われたゲート１０上に、この全体を覆うようにして有機半導体層１２が形成されており、この有機半導体層１２上に、上記ソース６とドレイン８とが互いに離間させて設けられている。上記有機半導体層１２としては例えばペンタセンを用いることができる。この構成により、上記ゲート１０に加える電圧を制御することで、この薄膜有機トランジスタ４をスイッチング動作させることができる。尚、上記ソース６には画像信号を供給する信号線（図示せず）が接続され、上記ゲート１０には当該画素を選択するための選択線（図示せず）が接続される。
【００１４】
そして、上記薄膜有機トランジスタ４に並列的に並ぶようにして、図示例では右側に下部電極である第１の電極として陽極１４が配置されている。この陽極１４には上記薄膜有機トランジスタ４のドレイン８が接続されて、上記陽極１４に実際には画素信号に対応した電圧が印加されることになる。尚、上記陽極１４を、ドレイン８に代えてソース６に接続した構成としても良い。
そして、上記陽極１４及び薄膜有機トランジスタ４の表面全体を覆うようにして、この上に、光Ｌ１を発する有機エレクトロルミネセンス層（以下、単に「有機ＥＬ層」とも称す）１６を形成し、更にその上に、この全面を覆うようにして上部電極である第２の電極として陰極１８が順次積層されている。この有機ＥＬ層１６及び陰極１８は全画素Ｐｘについて共通になされている。上記陽極１４は、５ｅＶ（エレクトロンボルト）前後の仕事関数を有する透明な物質、例えばインジウム−スズ酸化物（以下、単に「ＩＴＯ」とも称す）により構成される透明電極が一般的に用いられる。従って、図示例においては光Ｌ１は下方に向けて発せられることになる。そして、上記上部電極である陰極１８の上面には必要に応じて保護膜（図示せず）が形成される。
【００１５】
ここで本発明の特徴として、上記ソース６及びドレイン８を、それぞれ少なくとも２種類の仕事関数の異なる金属材料の薄膜よりなる積層構造とし、更に、上記有機エレクトロルミネセンス層１６と接する側に仕事関数の低い薄膜を位置させると共に、上記有機半導体層１２と接する側に仕事関数の高い薄膜を位置させるように構成している。
【００１６】
具体的には、ここでは上記ソース６及びドレイン８はそれぞれ２層構造としており、ソース６は、下層に位置される仕事関数の高い下層金属薄膜６Ａと、この上層に位置される仕事関数の低い上層金属薄膜６Ｂとにより形成され、ドレイン８は、下層に位置される仕事関数の高い下層金属薄膜８Ａと、この上層に位置される仕事関数の低い上層金属薄膜８Ｂとにより形成される。上記各下層金属薄膜６Ａ、８Ａは、その下面で有機半導体層１２とそれぞれ接し、また各上層金属薄膜６Ｂ、８Ｂは、その上面で容器ＥＬ層１６とそれぞれ接することになる。
ここで上記各下層金属薄膜６Ａ、８Ａとしては仕事関数の高い例えばＡｕ（金）膜を用い、各上層金属薄膜６Ｂ、８Ｂとしては仕事関数の低い例えばＡｌ（アルミニウム）膜を用いることができる。
【００１７】
このような有機ＥＬ表示装置３０の製造方法の一例は以下の通りである。
まず、透明基板２上に、陽極材料としてＩＴＯを、例えばＲＦスパッタリングにて１５０ｎｍの厚さで成膜して、これにフォトリソグラフィ、塩化第二鉄ウェットエッチングなどを施すことにより下部電極である陽極１４を形成する。
【００１８】
次にゲート材料として金属タングステンをスパッタリングにより２００ｎｍの厚さで形成し、これにフォトリソグラフィ、ＳＦ６ ガスによるドライエッチングなどを施すことによりゲート１０を形成する。次にＳｉＯ２ をプラズマＣＶＤにて１００ｎｍの厚さで形成した後、これにフォトリソグラフィ、ＣＨＦ３ ガスによるドライエッチングなどを施すことによりゲート酸化膜１０Ａを得る。次にメタルマスクを通した真空蒸着法によってペンタセン薄膜を形成することにより有機半導体層１２を得る。次に、メタルマスクを通して金膜及びアルミニウム膜を順次形成することによって下層金属薄膜６Ａ、８Ａ及び上層金属薄膜６Ｂ、８Ｂを堆積し、これによって２層構造のソース６及びドレイン８をそれぞれ形成する。
【００１９】
次に真空蒸着法によって、正孔輸送層２０としてαＮＰＤ（４，４'−ｂｉｓ ［Ｎ−（１−ｎａｐｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙ］−ａｍｉｎｏ）ｂｉｐｈｅｎｙ）を厚さ５０ｎｍ、電子輸送層兼発光層２２、２４としてＡｌｑ３を厚さ５０ｎｍそれぞれ堆積して有機ＥＬ層１６を形成する。次に有機ＥＬ層１６の最上面にアルミニウムを成膜して上部電極として陰極１８を形成する。これにより、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置３０を作製することができる。
【００２０】
このように、本実施例では、薄膜有機トランジスタ４上のソース６及びドレイン８を、それぞれ複数の積層構造とし、仕事関数の低い金属材料の薄膜を最表面に形成して有機ＥＬ層１６と接するようにしていることから、有機半導体層１２（薄膜有機トランジスタ４）上に絶縁層を形成する必要がなく、すなわち、有機半導体層１２の特性劣化を引き起こすことがなく、電流リークの生じないアクティブ発光型の有機ＥＬ表示装置を得ることができる。しかも、製造工程数も少ないので低コストで製造することができる。
また上記実施例では、ソース６及びドレイン８は、共に下層金属薄膜６Ａ、８Ａ及び上層金属薄膜６Ｂ、８Ｂの組み合わせを金及びアルミニウムとしたが、これに限定されず、クロム及び銀の組み合わせ、或いはニッケル及びカルシウムの組み合わせ等も用いることができる。
尚、上記実施例ではソース６及びドレイン８をそれぞれ２層構造に設定した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、３層以上の積層構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る有機エレクトロルミネセンス表示装置の一画素分を示す拡大断面図である。
【図２】アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置の画素構成を上面から見た状態を示す平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】図３中に示す有機エレクトロルミネセンス層を簡素化して示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
２…透明基板、４…薄膜有機トランジスタ、６…ソース、６Ａ…下層金属薄膜、６Ｂ…上層金属薄膜、８…ドレイン、８Ａ…下層金属薄膜、８Ｂ…上層金属薄膜、１０…ゲート、１０Ａ…ゲート酸化膜、１２…有機半導体層、１４…下部電極（陽極）、１６…有機エレクトロルミネセンス層、１８…上部電極（陰極）、３０…有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【図１】
2006203073.tif 000003
【図２】
2006203073.tif 000004
【図３】
2006203073.tif 000005
【図４】
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