(57)【要約】【課題】有機発光層の電圧制御を行いつつ発光効率を向上できる有機発光トランジスタ及び表示装置を提供する。【解決手段】有機発光トランジスタは、ソ−ス電極層に対向するドレイン電極層と、ソ−ス電極層及びドレイン電極層の間に形成された有機発光層と、有機発光層及びソ−ス電極層の間に形成された半導体層と、ソ−ス電極層におけるドレイン電極層と対向している面の反対側にゲ−ト絶縁膜を介して配置されたゲ−ト電極層と、を有する有機発光トランジスタであって、有機発光層及びソ−ス電極層の間に形成されかつ開口を有する電荷規制層と、電荷規制層及びソ−ス電極層の間に形成されかつソ−ス電極層から前記開口へ電荷を中継する中継領域と、を有する。【選択図】  図２
2008066385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソ−ス電極層と、前記ソ−ス電極層に対向するドレイン電極層と、前記ソ−ス電極層及び前記ドレイン電極層の間に形成された有機発光層と、前記有機発光層及び前記ソ−ス電極層の間に形成された半導体層と、前記ソ−ス電極層における前記ドレイン電極層と対向している面の反対側にゲ−ト絶縁膜を介して配置されたゲ−ト電極層と、を有する有機発光トランジスタであって、
前記有機発光層及び前記ソ−ス電極層の間に形成されかつ開口を有する電荷規制層と、
前記電荷規制層及び前記ソ−ス電極層の間に形成されかつ前記ソ−ス電極層から前記開口へ電荷を中継する中継領域と、を有することを特徴とする有機発光トランジスタ。
【請求項２】
前記ソ−ス電極層は開口を有し、前記電荷規制層の前記開口を画定する部分は前記ソ−ス電極層の前記開口を画定する縁部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１記載の有機発光トランジスタ。
【請求項３】
前記電荷規制層の前記開口は前記ソ−ス電極層から供給される電荷の流れを狭窄するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の有機発光トランジスタ。
【請求項４】
前記電荷規制層の前記有機発光トランジスタ内に占める面積が、前記ソ−ス電極層と同じもしくは大であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項５】
前記電荷規制層は絶縁材料もしくは前記半導体層と逆の極性を持つ半導体材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項６】
前記電荷規制層の厚さがソ−ス電極層と同じかそれ以上の厚さを持つことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項７】
前記半導体層が、有機半導体材料、もしくは無機酸化物半導体材料からなる請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項８】
前記半導体層と前記有機発光層の間に１層以上の電荷輸送層を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項９】
前記ドレイン電極層と前記有機発光層の間に電荷注入層もしくは１層以上の電荷輸送層もしくはその両方を有することを特徴とする１〜８のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項１０】
前記電荷規制層の前記ソ−ス電極層側のみを覆う絶縁性材料からなる絶縁膜を有すことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項１１】
前記半導体層が、ｐ型半導体材料又はｎ型半導体材料からなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項１２】
前記ゲ−ト電極層又はドレイン電極層、もしくはその両方が、前記有機発光層材料から得られる発光波長の１０％以上を透過することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の有機発光トランジスタ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の有機発光トランジスタをマトリクス状に複数配置した表示装置であって、前記有機発光トランジスタごとに前記ゲ−ト電極層に電気的に接続された少なくとも１つのスイッチング素子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
前記有機発光トランジスタの前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に電力を供給する配線と、前記スイッチング素子にオンオフの電圧情報を前記ゲ−ト電極層に印加する配線と、を有することを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
【請求項１５】
前記有機発光トランジスタと、前記ソ−ス電極層と前記ドレイン電極層との間に一定電圧を印加する第１電圧供給手段と、前記ソ−ス電極層と前記ゲ−ト電極層との間に可変電圧を印加する第２供給手段とを有することを特徴とする請求項１３又は１４記載の表示装置。
【請求項１６】
前記スイッチング素子は、前記ゲ−ト絶縁膜と同一材料からなる絶縁膜を有することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１７】
前記スイッチング素子の前記絶縁膜と前記ゲ−ト絶縁膜を同時に作製したことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１８】
前記スイッチング素子は、前記電荷規制層と同一材料からなる絶縁膜を有することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１９】
前記スイッチング素子の前記絶縁膜と前記電荷規制層を同時に作製したことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２０】
前記スイッチング素子は、前記有機発光トランジスタの前記半導体層と同一材料からなる半導体層を有することを特徴とする請求項１３〜１９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項２１】
前記スイッチング素子の前記半導体層と前記有機発光トランジスタの前記半導体層を同時に作製したことを特徴とする請求項１３〜２１のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷輸送性（正孔又は電子の移動性）を有する化合物を利用し、かかる化合物からなる有機発光層を備えた有機発光トランジスタ及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電界を印加して発光させる例えば物質における電荷（正孔又は電子）の再結合によるエレクトロルミネセンス(以下、単にＥＬという)を利用している発光素子が着目されている。例えば、有機化合物材料を用いた注入型の有機ＥＬ素子による表示パネルを搭載したＥＬ表示装置が開発されている。有機ＥＬ素子には、赤色で発光する構造を有する赤色ＥＬ素子、緑色で発光する構造を有する緑色ＥＬ素子、及び青色で発光する構造を有する青色ＥＬ素子がある。これら赤、青、緑ＲＧＢで発光する３つの有機ＥＬ素子を１画素発光ユニットとして、複数画素をパネル部上にマトリクス状に配列すればカラー表示装置を実現することができる。かかるカラー表示装置による表示パネルの駆動方式として、パッシブマトリクス駆動型と、アクティブマトリクス駆動型が知られている。アクティブマトリクス駆動型のＥＬ表示装置は、パッシブマトリクス型のものに比べて、低消費電力であり、また画素間のクロストークが少ないなどの利点を有し、特に大画面表示装置や高精細度表示装置に適している。
【０００３】
アクティブマトリクス駆動型のＥＬ表示装置の表示パネルには、陽極電源供給線、陰極電源供給線、水平走査を担う走査線及び各走査線に交叉して配列されたデータ線が格子状に形成されている。走査線及びデータ線の各ＲＧＢ交差部にＲＧＢサブピクセルが形成されている。サブピクセル毎に、走査線選択用の電界効果トランジスタ（FET:Field Effect Transistor）のゲートには走査線が接続され、そのドレインにはデータ線が接続されて、そのソースには発光駆動用のＦＥＴのゲートが接続されている。発光駆動ＦＥＴのソースには陽極電源供給線を介して駆動電圧が印加され、そのドレインにはＥＬ素子の陽極端が接続されている。発光駆動ＦＥＴのゲート及びソース間にはキャパシタが接続されている。更に、ＥＬ素子の陰極端には、陰極電源供給線を介して接地電位が印加される。
【０００４】
例えば、先行発明（特許文献１参照）では、図１に示すように、基体上に、陽極と、発光材料層を介して少なくともその一部が対向して設置されている陰極とからなる発光体において、陽極の発光材料層を介して陰極と対向している面と反対側の面に、絶縁膜を介して補助電極が形成されている有機発光トランジスタ構造において、陽極及び陰極の間に印加する電圧方向と同方向になるように、補助電極と陰極との間に電圧を印加する。有機発光トランジスタを用いて多色の有機ＥＬディスプレイとする場合、輝度を変化させるためには有機発光層に用いる材料を変更することとそれぞれの発光材料特性に応じた電圧制御とが必要である。
【特許文献１】特開２００２−３４３５７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行発明によれば、ゲ−ト電極に印加するゲ−ト電圧によりソ−スドレイン間を流れる電流量を変化させることができるので、ソ−ス−ドレイン間に何らかの絶縁膜を形成しない場合には、ゲ−ト電圧によらない電流成分が支配的となり、ゲ−ト電圧による電流と輝度の変化が得られない。そこで、例えば、絶縁膜をソ−ス電極と接触するように成膜した場合、ソ−ス電極をゲ−ト絶縁膜上に形成してあるので、絶縁膜があることで半導体とソ−ス電極との電気的な接触が悪くなり、最悪の場合にはソ−ス−ドレイン間に１００Ｖ以上の大きな電圧を印加しても発光が確認できるほどの電流が流れないという問題点があった。
【０００６】
さらに、有機ＥＬ素子に代表される従来の有機発光素子は基本的にダイオード特性を示す素子であり、製品化されているものはほとんどパッシブマトリックス駆動によるものである。パッシブマトリックス駆動法では、線順次駆動を行うため瞬間的に高い輝度を必要とし、走査線数の限界数が限られてしまうため高精細な表示装置を得ることが難しかった。近年ではポリシリコンなどを用いたＴＦＴを用いた有機ＥＬディスプレイが検討されているが、プロセス温度が高い、単位面積あたりの製造コストが高く大画面化に向かない。また有機ＥＬをＴＦＴを用いてアクティブ駆動させる際には１画素内に２つ以上のトランジスタと１つ以上のコンデンサを配置しなければならないために開口率が下がる一方で、有機ＥＬ素子をそれぞれの発光材料特性に応じた電圧制御を行いつつ高輝度で発光させなければならない、などの問題があった。
【０００７】
本発明の解決しようとする課題には、有機発光層の電圧制御を行いつつ発光効率を向上できる有機発光トランジスタ及び表示装置を提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の有機発光トランジスタは、ソ−ス電極層と、前記ソ−ス電極層に対向するドレイン電極層と、前記ソ−ス電極層及び前記ドレイン電極層の間に形成された有機発光層と、前記有機発光層及び前記ソ−ス電極層の間に形成された半導体層と、前記ソ−ス電極層における前記ドレイン電極層と対向している面の反対側にゲ−ト絶縁膜を介して配置されたゲ−ト電極層と、を有する有機発光トランジスタであって、
前記有機発光層及び前記ソ−ス電極層の間に形成されかつ前記有機発光層へ電荷を通過させる開口を有する電荷規制層と、
前記電荷規制層及び前記ソ−ス電極層の間に形成されかつ前記ソ−ス電極層から前記開口へ電荷を中継する中継領域と、を有することを特徴とする。
【０００９】
かかる有機発光トランジスタにおいては、ソ−ス電極層と電荷規制層を接触させずにソ−ス電極層と電荷規制層が半導体層などの中継領域を介して積層されている。かかる有機発光トランジスタは、ソ−ス電極層と電荷規制層を分離して形成することにより、ソ−ス電極層と半導体層の良好な電気的接触を確保したまま、ＯＦＦ電流を低減することが可能になる。
【００１０】
請求項１３記載の表示装置は、かかる有機発光トランジスタをマトリクス状に複数配置した表示装置であって、前記有機発光トランジスタごとに前記ゲ−ト電極層に電気的に接続された少なくとも１つのスイッチング素子を有することを特徴とする。
【００１１】
かかる有機発光トランジスタを用いた表示装置を作製する際には少なくとも１つの電界効果トランジスタなどのスイッチング素子が必要となるが、このスイッチング素子を水や活性ガスなどからの影響を受けにくくするための保護膜を電荷規制層を作製する際に同時に形成できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態の有機発光トランジスタを図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
＜実施形態１＞
図２は、本発明の実施形態における、対向する１対の電極（ソース電極４及びドレイン電極層７）の間に成膜された有機発光層６を備えた基板１上に形成された有機発光トランジスタ１１４を示す。
【００１４】
有機発光トランジスタ１１４は、基板１上に、ゲート電極層２、ゲート絶縁膜３、開口φ１を有するソース電極層４（陽極）、半導体層５、電荷規制層ＢＦ、有機発光層６、ドレイン電極層７（陰極）、を順に形成してなる。すなわち、有機発光トランジスタは、平行に対向するソース電極層４及びドレイン電極層７に間に成膜された有機発光層６と、有機発光層６及びソース電極層４の間に成膜された半導体層５と、ソース電極層４におけるドレイン電極層７と対向している面の反射側にゲート絶縁膜３を介して配置されたゲート電極層２と、を備える。この有機発光トランジスタにおいて、電荷規制層ＢＦは、ソース電極層４とドレイン電極層７の間に半導体層５を介してソース電極層４を覆うように形成されており、素子内での電荷規制層ＢＦが占める面積がソース電極層４の占める面積と同じもしくは大である。電荷規制層ＢＦの開口φ２を画定する部分はソース電極層４の開口φ１を画定する縁部を覆うように形成されている。電荷規制層ＢＦは、有機発光層６へ電荷を供給する開口φ２を有するが、開口φ２はソース電極４の開口φ１よりも面積が小である。
【００１５】
ソース電極層４及び電荷規制層ＢＦはほぼ重なり合う格子状、櫛状又は簾状の形状のパターンで成膜される。このようにすれば、半導体層５を通過するゲート電極層２による電気力線のためには都合がよい。ソース電極４の開口φ１及び電荷規制層ＢＦの開口φ２は閉じた線状の縁部であることには限られず、櫛状又は簾状の形状に挟まれた開口も含む。
【００１６】
また、ゲート電極層２、ゲート絶縁膜３及びソース電極層４はそれぞれの電源へ接続される。すなわち、この有機発光トランジスタでは発光部ごとにゲ−ト電極層に電気的に接続されたスイッチング素子を備え、１対の電極に電力を供給する配線と、スイッチング素子にオンオフの電圧情報を印加する配線と、を有する。
【００１７】
電荷規制層ＢＦには、ゲート絶縁膜３に上げられるような絶縁材料が用いられる。絶縁材料のほか、電荷規制層ＢＦには半導体層５と逆の極性を持つ半導体材料も用いられる。すなわち、半導体層５の材料と極性の異なる半導体材料（例えば半導体層５がｐ型の材料であれば、電荷規制層ＢＦはｎ型の材料、あるいは、半導体層５がｎ型の材料であれば、電荷規制層ＢＦはｐ型の材料）を用いることが好ましい。電荷の移動を阻害するにはエネルギー障壁が大であるほうがよいからである。電荷規制層ＢＦに電荷が進入されなければよい。電荷規制層ＢＦは、その開口φ２からのみソース電極層４から有機発光層６へ電荷が供給されるように、電荷の流れを狭窄するように形成されている。電荷規制層ＢＦの厚さがソース電極層４と同じかそれ以上の厚さを有する。
【００１８】
有機発光トランジスタ１１４は、電荷規制層ＢＦ及びソース電極層４の間に成膜されかつソース電極層４から供給される電荷を電荷規制層ＢＦの開口へ中継する中継領域ＲＬを有する。中継領域ＲＬは半導体層５の材料と同一であり、この実施形態では半導体層５の一部として形成されている。
【００１９】
本実施形態では、中継領域ＲＬが存在するのでソース電極層４と半導体層５（中継領域ＲＬ）との電気的接触を犠牲にすることなく電荷規制層ＢＦが形成されている。さらに、中継領域ＲＬにより、電荷規制層ＢＦの面積をソース電極層４の面積よりも自由に大きく設定できることから、ソースドレイン間のリーク電流を大幅に低減できる。結果として、従来素子よりも低電圧で動作し、さらにＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることが可能となる。
【００２０】
本実施形態では、ソース電極層４を形成した後に半導体層５（中継領域ＲＬ）を成膜する手法であるので、ソース電極層のエッチング時のプロセスが半導体層５に影響しない。
【００２１】
＜実施形態２＞
実施形態２は、図３に示すように、半導体層５と有機発光層６の間に電荷輸送層ＣＴＬを挿入した以外、図２に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。電荷規制層ＢＦは半導体層５及び電荷輸送層ＣＴＬの界面に配置されている。
【００２２】
＜実施形態３＞
実施形態３は、図４に示すように、半導体層５と有機発光層６の間に電荷輸送層ＣＴＬを挿入し、さらに、ドレイン電極層７と有機発光層６の間に電荷注入層ＣＩＬを挿入した以外、図２に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。電荷規制層ＢＦは半導体層５及び電荷輸送層ＣＴＬの界面に配置されている。
【００２３】
実施形態２、３のように、ドレイン電極層７と有機発光層６の間に電荷注入層もしくは１層以上の電荷輸送層もしくはその両方を設けることができる。
【００２４】
電荷輸送層として正孔輸送層があり、電荷注入層として正孔注入層がある。これらの材料としては、トリフェニルジアミン誘導体、スチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を有するアミン誘導体、カルバゾール誘導体、高分子材料としてはポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリチオフェンなどが挙げられる。これらの化合物は２種以上を併用してもよい。一般的に、正孔輸送層は正孔注入層よりもイオン化ポテンシャルＩｐが大きい有機半導体材料を用いた方が好ましい。
【００２５】
さらに、電荷輸送層として電子注入層があり、電荷注入層として電子注入層がある。これらの材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などの８−キノリノール又はその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などが挙げられる。電子注入層及び又は電子輸送層は有機発光層６をかねたものであってもよく、このような場合にはトリス（８−キノリノラト）アルミニウムなどを使用することが好ましい。電子注入層と電子輸送層を積層して作成するときには、ドレイン電極層７側から電子親和力の値の大きい化合物の順に積層することが好ましい。
【００２６】
＜実施形態４＞
実施形態４は、図５に示すように、ドレイン電極層７と有機発光層６の間に電荷輸送層ＣＴＬを挿入した以外、図２に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。電荷規制層ＢＦは半導体層５及び有機発光層６の界面に配置されている。この場合、電荷輸送層ＣＴＬに代えて電荷注入層ＣＩＬを配置してもよい。
【００２７】
＜実施形態５＞
実施形態５は、図６に示すように、ドレイン電極層７と有機発光層６の間に電荷注入層ＣＩＬ及び電荷輸送層ＣＴＬを挿入した以外、図２に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。電荷規制層ＢＦは半導体層５及び有機発光層６の界面に配置されている。
【００２８】
＜実施形態６＞
実施形態６は、図７に示すように、電荷規制層ＢＦの位置をソース電極４側へ変位させた以外、図４に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。上記実施形態３では電荷輸送層ＣＴＬと半導体層５の界面に電荷規制層ＢＦを設けているが、この例では、半導体層５中に電荷規制層ＢＦを埋設してある。
【００２９】
これによれば、電荷規制層ＢＦ材料から放出されるガス、水分などが半導体材料には影響しないものの、そのほかの材料には重大な影響を与える場合に、電荷規制層ＢＦを半導体層５中に埋め込むことにより影響を少なくすることが可能になる。
【００３０】
＜実施形態７＞
実施形態７は、図８に示すように、電荷規制層ＢＦの位置を有機発光層６側へ変位させた以外、図４に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。上記実施形態３では電荷輸送層ＣＴＬと半導体層５の界面に電荷規制層ＢＦを設けているが、この例では、電荷輸送層ＣＴＬ中に電荷規制層ＢＦを埋設してある。中継領域ＲＬとして電荷輸送層ＣＴＬの一部（半導体層５及び電荷規制層ＢＦ間）が存在する。
【００３１】
＜実施形態８＞
実施形態８は、図９に示すように、電荷規制層ＢＦの位置を有機発光層６側へさらに変位させた以外、図４に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。上記実施形態３では電荷輸送層ＣＴＬと半導体層５の界面に電荷規制層ＢＦを設けているが、この例では、電荷輸送層ＣＴＬと有機発光層６の界面に設けてある。
【００３２】
＜実施形態９＞
実施形態９は、図１０に示すように、電荷輸送層を第１及び第２の電荷輸送層ＣＴＬ１、ＣＴＬ２の積層としこれらの界面に電荷規制層ＢＦの位置を設けた以外、図８に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタである。半導体層５と有機発光層６の間に１層以上の電荷輸送層を設けることができる。中継領域ＲＬとして電荷輸送層ＣＴＬの一部（半導体層５及び電荷規制層ＢＦ間）が存在する。中継領域ＲＬとして第１電荷輸送層ＣＴＬ１の一部（半導体層５及び電荷規制層ＢＦ間）が存在する。
【００３３】
実施形態８、９によれば、半導体層５に用いる材料が大気暴露（活性ガスの影響）やウェットプロセス（水、有機溶剤、酸、アルカリなどの影響）に対して非常に弱い場合に、そのような影響が少ない材料を電荷輸送層ＣＴＬとして用い、その層上に電荷規制層ＢＦを設けることで半導体層５には影響せず、電荷規制層ＢＦを形成できる。
【００３４】
＜実施形態１０＞
また実施形態１０として、図１１に示すように、電荷規制層ＢＦと半導体層５との間に電荷規制層ＢＦとほぼ同じ形状の絶縁膜を形成した以外、図２に示す有機発光トランジスタ１１４と同一の有機発光トランジスタとして、ソース電極層２及びドレイン電極層７間の漏れ電流をさらに減少させる構造としてもよい。このように、電荷規制層ＢＦのソース電極層４側のみを覆う絶縁性材料からなる絶縁膜を設け、有機発光層６を電荷規制層ＢＦと半導体層５との間から排除することにより、不要な発光を防止できる。中継領域ＲＬとして絶縁膜の一部（半導体層５及び電荷規制層ＢＦ間）が存在する。
【００３５】
＜材料例＞
基板１の材料としては、ガラス、石英、ポリスチレンなどのプラスチック材料といった半透明材料の他に、シリコンやＡｌなどの不透明な材料、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【００３６】
ゲート電極層２、ソース電極層４及びドレイン電極層７の電極材料としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｌｉ：Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｇ：Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａなどの金属あるいはこれらの合金が挙げられる。あるいは、ポリアニリンやＰＥＤＴ：ＰＳなどの導電性高分子を用いることができる。あるいは、酸化物透明導電薄膜、例えば錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）のいずれかを主組成としたものを用いることができる。また、各電極の厚さは１０〜５００ｎｍ程度が好ましい。これらの電極材料は真空蒸着法、スパッタ法で作製されたものが好ましい。特にドレイン電極層７とゲート電極層２のうちどちらか、もしくはその両方が、有機発光材料から得られる発光波長において少なくとも１０％以上の透過率を持つ材料を選択することが好ましい。
【００３７】
ゲート絶縁膜３には、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4に代表される種々の絶縁材料の無機酸化物皮膜又は有機酸化物皮膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの無機窒化物も好適に用いることができる。また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びアノエチルプルラン、ポリマー体、エラストマー体を含むホスファゼン化合物、などを用いることもできる。
【００３８】
半導体層５の半導体材料には有機半導体材料、もしくは無機酸化物半導体材料を用いることができる。有機半導体材料には銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）に代表されるポルフィリン誘導体、ペタセンに代表されるポリアセン、α−４Ｔに代表されるオリゴチオフェン、Ｃ６０に代表されるフラーレン、ｍ−ＴＤＡＴＡに代表されるスターバーストアミンと呼ばれる高分子アリールアミンが低分子系ではよく用いられる。高分子半導体材料では、ポリ（３−チオフェン）（Ｐ３ＨＴ）などのポリチオフェンやポリシラン、ポリアセチレンなどの材料が挙げられる。無機酸化物半導体には、アルミニウム、亜鉛、インジウム、錫、ガリウム、チタン、タングステン、バナジウムなどの酸化物を主成分とする酸化物を用いることが好ましい。ゲート絶縁膜３及び半導体層５も、光の取り出し側になる場合には、有機発光層６材料から得られる発光波長の１０％以上を透過する材料から選択されることが好ましい。
【００３９】
有機発光層６には、発光機能を有する化合物である蛍光物質もしくは燐光物質を含有させる。蛍光物質ではトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｇ３）などがある。燐光物質を有機発光層６に含有させ発光効率を上げることが好ましい。このような蛍光性物質としては、例えば特開６３−２６４６９２号公報に開示されているような化合物、例えばキナクリドン、ルブレン、スチリル系色素などの化合物から選択される少なくとも１種が挙げられる。燐光性物質としてはＡｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７５巻、４項、１９９９年にあるような有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体などが挙げられる。
【００４０】
＜表示装置＞
上記実施形態の有機発光トランジスタの複数を表示装置の画素の発光部に用いることもできる。具体的には、少なくともスイッチング素子を１つ、コンデンサなど必要な素子、画素電極などを共通の基板上に作製すれば、本発明によるアクティブ駆動型の表示装置を実現できる。
【００４１】
図１２は、画素のサブピクセルの発光部として図２に示す有機発光トランジスタ１１４の複数をマトリクス配置した有機ＥＬ表示パネルにおける当該発光部を示す基板側から見た拡大部分平面図である。なお、図１２において有機発光層、ドレイン電極層は全面を覆うように形成されているので敢えて図示していない。図１３は、図１２のＡ−Ａ’線における断面図を示す。図１４は、図１２の発光部の等価回路図を示す。
【００４２】
図１２〜１４に示すように、は板上に形成された発光部の各々は、選択用トランジスタのスイッチング素子１１１と、データ電圧の保持用のキャパシタ１１３と、有機発光トランジスタ１１４と、から構成されている。この構成を走査線ＳＬ及び電源供給線ＶｃｃＬ、並びにデータ線ＤＬの各交点近傍に配置することで画素の発光部を実現することができる。
【００４３】
スイッチング素子１１１のゲート電極Ｇは、アドレス信号が供給される走査線ＳＬに接続され、スイッチング素子１１１のソース電極Ｓはそれぞれデータ線ＤＬに接続されている。スイッチング素子１１１のドレイン電極Ｄは有機発光トランジスタ１１４のゲート電極層２とキャパシタ１１３の一方の端子に接続されている。
【００４４】
有機発光トランジスタ１１４のドレイン電極層７は電源供給線ＶｃｃＬに接続されており、有機発光トランジスタ１１４のソース電極層４は接地されている。
【００４５】
走査線ＳＬ各々は走査線用ドライバＳＬＤに接続され、データ線ＤＬはそれぞれデータ線用ドライバＤＬＤに接続され、電源供給線ＶｃｃＬは電源に接続される。
【００４６】
かかる電源がソ−ス電極層とドレイン電極層との間に一定電圧を印加する第１電圧供給手段となり、走査線用ドライバＳＬＤ及びデータ線用ドライバＤＬＤがソ−ス電極層とゲ−ト電極層との間に可変電圧を印加する第２供給手段となる。
【００４７】
図１３に示すように、かかる有機発光トランジスタ１１４を用いた表示装置を作製する際には少なくとも１つの電界効果トランジスタなどのスイッチング素子１１１が必要となるが、このスイッチング素子１１１を水や活性ガスなどからの影響を受けにくくするための保護膜を、有機発光トランジスタ１１４の電荷規制層ＢＦを作製する際に同時に形成できる。また、スイッチング素子１１１のゲート電極Ｇを、有機発光トランジスタ１１４のゲート電極層２を作製する際に同時に形成できる。さらに、スイッチング素子１１１の絶縁膜を、有機発光トランジスタ１１４のゲ−ト絶縁膜３を作製する際に同時に形成できる。よって、スイッチング素子１１１は、有機発光トランジスタ１１４のゲ−ト絶縁膜３と同一材料からなる絶縁膜を、その電荷規制層ＢＦと同一材料からなる絶縁膜を、その半導体層５と同一材料からなる半導体膜を有することができる。
【００４８】
＜実施例１＞
実施例として電荷規制層の有機絶縁膜を用いた発光素子を作製した。図１５〜図２０は作製工程中の有機発光トランジスタの基板の平面図である。図１６に示すように、ソース電極層４は櫛状又は簾状の形状として形成しているが、格子状でもよく、さらにソース電極層を格子状、櫛状又は簾状の形状とすれば、電荷供給のための表面積（界面）が増える。図１７に示すように、電荷規制層ＢＦは、半導体層５を介してソース電極層４を覆うように形成されており、素子内での電荷規制層ＢＦが占める面積がソース電極層４の占める面積より大である。これにより半導体層５を通過する電荷のための開口パターンを画定することができる。
【００４９】
かかる発光素子は以下の（１）〜（７）の工程で作製した。
【００５０】
工程（１）--図１５に示すように、ゲート電極層２としてＩＴＯが１００ｎｍ成膜されたコーニングＴＭガラス基板１上にゲート絶縁膜３としてＳｉＯ2をスパッタ法により３００ｎｍになるように成膜した。
【００５１】
工程（２）--図１６に示すように、ゲート絶縁膜３上にソース電極層４としてスパッタ法により金（Ａｕ）を３０ｎｍ成膜し、所望のパターンが得られるようにフォトリマスクを用いた露光、現像によりフォトレジストのパターンを形成し、金（Ａｕ）専用エッチング液（関東化学製：ＡＵＲＵＭ−３０２）を用いて金（Ａｕ）をエッチングしたのち、専用のレジスト剥離液を用いてレジスト膜を剥離した。
【００５２】
工程（３）--図１７に示すように、ゲート絶縁膜３及びソース電極層４上に、１０-5Ｐａの真空下においてシャドウマスクを用いた真空蒸着法により半導体層５となるペンタセンを５０ｎｍ、０．０１ｎｍ／ｓの蒸着レートで成膜した。
【００５３】
工程（４）--図１８に示すように、ゲート絶縁膜３及び半導体層５上に、電荷規制層ＢＦとして感光性ポリビニルアルコール材料をスピンコート法により塗布し５００ｎｍの均一な膜を得た後、フォトマスクを用いて露光した。その後、水を用いて現像して所望のパターン得た。
【００５４】
工程（５）--その後、図１９に示すように、ゲート絶縁膜３及び電荷規制層ＢＦ上に、１０-5Ｐａの真空下においてシャドウマスクを用いた真空蒸着法により電荷輸送層としてα−ＮＰＤを５０ｎｍ０．２ｎｍ／ｓの蒸着レートで成膜し、続いて有機発光層６としてＡｌｇ３を６０ｎｍ０．２ｎｍ／ｓの蒸着レートで成膜した。
【００５５】
工程（６）--その後、図２０に示すように、ゲート絶縁膜３及び有機発光層６上に、電荷注入層としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍ成膜し、これまでと異なるシャドウマスクを用いてドレイン電極層７となるアルミニウム（Ａｌ）を基板１上に渡るまで１００ｎｍ成膜した。
【００５６】
＜比較例との評価＞
比較例として、上記工程（４）による電荷規制層ＢＦを設けない以外、上記工程（１）〜（６）で比較例有機発光トランジスタ素子を作製した。実施例１と比較例のゲート電圧輝度特性を図２１に示す。
【００５７】
実施例１では半導体層に有機膜（ペンタセン）を用いている。通常真空蒸着法で成膜される有機膜は水や有機溶剤などに非常に弱く、実施例１のように有機膜上に塗布法で他の膜を成膜することは非常に困難であるが、ペンタセンが水には比較的強い特徴をもっているという点に着目し、水溶性のレジストを用いて電荷規制層ＢＦを形成している。その結果、それほど大きな特性の劣化もなくＯＦＦ電流の小さい素子の作製が可能になった。
【００５８】
また、適宜電荷輸送層や電荷注入層を挿入することで発光開始電圧の低電圧化や、発光効率の向上が望めるので、実施例１では電荷輸送層としてα−ＮＰＤを、電荷注入層としてＬｉＦを用いた。
【００５９】
＜実施例２＞
工程（１）--実施例１と同様にゲート電極層２としてＩＴＯが１００ｎｍ成膜されたコーニングＴＭガラス基板上にゲート絶縁膜３としてＳｉＯ2をスパッタ法により３００ｎｍになるように成膜した。
【００６０】
工程（２）--ソース電極層４としてクロムを真空蒸着法により作製し、実施例１の工程（２）と同じバターンが得られるようにウェットエッチングでパターンを形成した。この時クロムのエッチング液には関東化学製の専用エッチング液を用いた。
【００６１】
工程（３）--半導体層５として亜鉛酸化物（ＺｎＯ）を、スパッタ法で５０ｎｍになるように形成した後、フォトマスクを用いて所望の形状のレジストパターンを形成し、ドライエッチング法により不要な部分のＺｎＯ薄膜を除去した。その後、レジスト専用剥離液で剥離した。
【００６２】
工程（４）--電荷規制層ＢＦにノボラック系レジスト（東京応化製：ＴＦＲ−１２５０）を実施例１の工程（４）と同様に形成した。
【００６３】
工程（５）--１０-5Ｐａの真空下において有機発光層６としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｇ３）とクマリン（Ｃ５４５Ｔ）を真空蒸着法により共蒸着し４０ｎｍ成膜した。この時クマリンの濃度は３ｗｔ％とした。続いて電荷輸送層としてα−ＮＰＤを５０ｎｍ成膜した。その後、電荷注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を３０ｎｍ成膜した。また、有機発光層６と電荷輸送層、電荷注入層の作成時には同じシャドウマスクを用いて成膜エリアを規定した。
【００６４】
工程（６）--工程（５）とは別のシャドウマスクを用いて真空蒸着法により金（Ａｕ）を５０ｎｍ成膜しドレイン電極層７とした。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来の有機発光トランジスタを示す部分断面図である。
【図２】本発明による実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図３】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図４】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図５】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図６】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図７】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図８】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図９】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図１０】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図１１】本発明による他の実施形態の有機発光トランジスタを示す概略部分断面図である。
【図１２】本発明による他の実施形態の表示装置におけるサブピクセル発光部を示す基板側から見た拡大部分平面図（透視図）である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図１４】本発明による他の実施形態の表示装置のサブピクセル発光部を示す等価回路図である。
【図１５】本発明による実施例の有機発光トランジスタ作製工程中の基板の平面図である。
【図１６】本発明による実施例の有機発光トランジスタ作製工程中の基板の平面図である。
【図１７】本発明による実施例の有機発光トランジスタ作製工程中の基板の平面図である。
【図１８】本発明による実施例の有機発光トランジスタ作製工程中の基板の平面図である。
【図１９】本発明による実施例の有機発光トランジスタ作製工程中の基板の平面図である。
【図２０】本発明による実施例の有機発光トランジスタ作製工程中の基板の平面図である。
【図２１】本発明による実施例１と比較例のゲート電圧輝度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１  基板
２  ゲート電極層
３  ゲート絶縁膜
４  ソース電極層
５  半導体層
６  有機発光層
ＲＬ  中継領域
７  ドレイン電極層
ＨＴＬ  正孔輸送層
ＥＩＬ  電子注入層
１１３  キャパシタ
１１４  有機発光トランジスタ
ＢＦ  電荷規制層
ＤＬ  データ線
ＳＬ  走査線
ＶｃｃＬ  電源供給線
φ１、φ２  開口
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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