(57)【要約】【課題】  カラーフィルター方式あるいは色変換方式のアクティブマトリックス型の有機ＥＬパネルであって、ボトムエミッション型のものを提供することを目的とする。【解決手段】  透明基板１と、前記透明基板の上に設けられた色変調部２Ｒ，Ｇ，Ｂおよび３Ｒ，Ｇと、前記色変調部の上に設けられた平坦化層４と、前記平坦化層の上に設けられた薄膜トランジスタ６〜１０と、前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能に、前記薄膜トランジスタの上に設けられた有機ＥＬ素子１３〜１５とを有する、アクティブマトリックス型有機ＥＬパネル、ならびにその製造方法が提供される。【選択図】  図１
2008059824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の上に設けられた色変調部と、
前記色変調部の上に設けられた平坦化層と、
前記平坦化層の上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能に、前記薄膜トランジスタの上に設けられた有機ＥＬ素子と
を有する、アクティブマトリックス型有機ＥＬパネル。
【請求項２】
前記薄膜トランジスタが、
半導体層と、
ゲート電極と、
前記半導体層と前記ゲート電極との間に設けられたゲート絶縁層と、
前記半導体層と電気的に接触して別個に設けられたソース電極およびドレイン電極と
を有する、請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項３】
前記半導体層が室温で形成可能である、請求項２に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項４】
前記半導体層が有機半導体を含む、請求項２または３に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項５】
前記半導体層がアモルファス酸化物半導体を含む、請求項２または３に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項６】
前記酸化物半導体が、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体である、請求項５に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項７】
前記有機ＥＬ素子が、
前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能に、前記薄膜トランジスタの上に設けられた第一の電極と、
前記第一の電極の上に設けられた有機ＥＬ層と、
前記有機ＥＬ層の上に設けられた第二の電極と
を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の有機ＥＬパネル。
【請求項８】
アクティブマトリックス型有機ＥＬパネルの製造方法であって、
透明基板を供するステップと、
前記透明基板の上に色変調部を設けるステップと、
前記色変調部の上に平坦化層を設けるステップと、
前記平坦化層の上に薄膜トランジスタを設けるステップと、
前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能なように、前記薄膜トランジスタの上に有機ＥＬ素子を設けるステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記薄膜トランジスタを設けるステップが、
半導体層を設けるステップと、
ゲート電極を設けるステップと、
前記半導体層を設けるステップと前記ゲート電極を設けるステップとの間に行われる、ゲート絶縁層を設けるステップと、
前記半導体層と電気的に接触するようにソース電極およびドレイン電極を別個に設けるステップと
を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体層を設けるステップが室温で行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記半導体層が有機半導体を含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記半導体層がアモルファス酸化物半導体を含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記酸化物半導体が、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記有機ＥＬ素子を設けるステップが、
前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能なように、前記薄膜トランジスタの上に第一の電極を設けるステップと、
前記第一の電極の上に有機ＥＬ層を設けるステップと、
前記有機ＥＬ層の上に第二の電極を設けるステップと
を有する、請求項８〜１３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリックス型有機ＥＬパネルおよびその製造方法に関し、特に色変換方式またはカラーフィルター方式のアクティブマトリックス型有機ＥＬパネルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器用のフラットディスプレイの普及が目覚しい。このうち液晶ディスプレイは、液晶の光シャッター機能によりバックライトの光をｏｎ／ｏｆｆ制御し、カラーフィルターを用いて色彩を得る。これに対し、有機ＥＬディスプレイ（あるいは有機ＬＥＤディスプレイ）では各画素が個々に発光する（すなわち、自発光する）。このため、有機ＥＬディスプレイは、視野角が広いという利点があるばかりでなく、バックライトが不要であることから薄型化が可能であり、かつフレキシブルな基板上に形成が可能である等、多くの利点を持っている。このため、有機ＥＬディスプレイは次世代のディスプレイとして期待されている。
【０００３】
これらのディスプレイパネルの駆動方式は、大別して２つの種類に分けることができる。第一の駆動方式は、パッシブマトリックス型（あるいは、デューティー駆動方式、単純マトリックス方式）と呼ばれているものである。これは、ストライプ状の複数の電極を行と列にマトリックス状に組み合わせ、行電極と列電極のそれぞれの交点に位置する画素を行電極と列電極に加えた駆動信号により発光させる。発光制御のための信号は、通常、行方向には１行毎に時系列で走査され、同一行の各列には同時に印加される。各画素には通常はアクティブ素子を設けず、行の走査周期のうち各行のデューティー期間にのみ発光するように制御した方式である。
【０００４】
第二の駆動方式は、各画素にスイッチング素子を持ち、行の走査周期の全体にわたって発光が可能なアクティブマトリックス型と呼ばれるものである。例えば、１００行×１５０列のパネル全面を１００Ｃｄ／ｍ2の表示輝度で発光させる場合を想定する。この場合、アクティブマトリックス型では各画素は基本的に常時発光しているため、画素の面積率や各種の損失を考慮しない場合には、各画素は１００Ｃｄ／ｍ2で発光させれば良い。しかし、パッシブマトリックス型で同じ表示輝度を得ようとすると、各画素を駆動するデューティー比が１／１００になり、そのデューティー期間（選択期間）のみが発光時間となるため、発光期間内の発光輝度を１００倍の１００００Ｃｄ／ｍ2とする必要がある。
【０００５】
ここで、発光輝度を増すためには発光素子に流す電流を増大させればよい。しかし、例えば有機ＥＬ発光素子においては、一般に、電流を増大させるとともに発光効率が低下することが知られている。この効率の低下により、アクティブマトリックス型の駆動方式とパッシブマトリックス型の駆動方式を同じ表示輝度で比較した場合、パッシブマトリクス型では相対的に消費電力が大きくなる。また、有機ＥＬ素子に流す電流を増すと、発熱等による材料の劣化が生じやすく、表示装置の寿命が短くなるおそれがあるという不都合がある。一方、これらの効率および寿命の観点から最大電流を制限すると、同じ表示輝度を得るために発光期間を長くする必要が生じる。しかしながら、パッシブマトリックス型駆動方式での発光時間を定めるデューティー比はパネルの行数の逆数であることから、発光期間の延長は、表示容量（駆動ライン数）の制限に結びつく。これらの点から、大面積、高精細度のパネルを実現するにはアクティブマトリックス型の駆動方式を用いることが好ましい。このように、パッシブマトリックス駆動に比べて、アクティブマトリックス駆動の有機ＥＬパネルは大面積化が容易であり、期待される市場が大きい。なお、通常のアクティブマトリックス駆動ではスイッチング素子として薄膜トランジスタを用いた方式が知られている。
【０００６】
一方、近年有機ＥＬパネルは、３色塗り分け法から、白色＋カラーフィルター法や色変換法への技術の移行が始まっている。これは、３色塗り分け法で使用されるメタルマスクの問題がクローズアップされ、フレームマスクしか使用しない白色＋カラーフィルター法と色変換法が注目されはじめているからである。
【０００７】
より具体的には、有機ＥＬパネルの作製方式としては、電界をかけることにより赤・青・緑にそれぞれ発光する有機ＥＬ素子を配列する「３色発光方式」、および有機ＥＬ素子の発する白色の発光を、カラーフィルターでカットし、赤・青・緑を表現する「カラーフィルター方式」、さらに、有機ＥＬ素子の発する近紫外光、青色光、青緑色光または白色光を吸収し、波長分布変換を行って可視光域の光を発光する色変換色素を含む色変換層を用いる「色変換方式」が提案されている。
【０００８】
これらの方式の内、成膜時にメタルマスクを用いる必要がなく、フォトプロセスを用いて所望の形状および配列を有するカラーフィルター層および／または色変換層を形成することができるという点において、「カラーフィルター方式」および「色変換方式」がディスプレイの大画面化および高精細化に有利であると考えられている。
【０００９】
そこで、近年、白色＋カラーフィルター法や色変換法を用いたアクティブマトリックス駆動有機ＥＬの開発が盛んになっている。薄膜トランジスタ基板を用い、色変換方式やカラーフィルター方式によりアクティブマトリックス型有機ＥＬパネルを作製する場合、薄膜トランジスタ基板と有機ＥＬ層との間に色変換層あるいはカラーフィルター層が形成されているため、薄膜トランジスタ基板と有機ＥＬ層とを結線することができない。より具体的には、このような構造とする場合、ＴＦＴ基板上に色変換層やカラーフィルターを形成した後、平坦化層で平坦化しパッシベーション層（ＳｉＯｘやＳｉＮ）を設けることが考えられる。有機ＥＬ層はこのパッシベーション層上部に形成する。ここで、ＴＦＴ基板からの信号を有機ＥＬ層に伝えるために、ＴＦＴ基板と有機ＥＬ層との結線が必要になる。このため、パッシベーション層にコンタクトホールを開ける必要が生じる。一方、パッシベーション層は、色変換層やカラーフィルター層、平坦化層からの水分を有機ＥＬへ進入させないように防御する役割がある。このため、パッシベーション層にコンタクトホールを形成してしまうと、平坦化層等からの水分が有機ＥＬ層側へ浸入し、有機ＥＬ層の劣化を生じさせるおそれがある。このため、上記構造においては、ＴＦＴ基板と有機ＥＬの結線は通常不可能となっている。
【００１０】
このため図３に示すように、トップエミションタイプの有機ＥＬ素子と色変換基板あるいはカラーフィルターを貼りあわせることでアクティブマトリックスパネルを実現する提案がされている（非特許文献１、富士時報,Vol.77,No.2,p128-132参照）。
【００１１】
【非特許文献１】木村浩,「トップエミッション型CCM方式有機EL」,富士時報, Vol.77, No.2, p128-132, (2004)
【非特許文献２】Kenji Nomura, Hiromichi Ohta, Akihiro Takagi, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano, Hideo Hosono:  Room-Temperature Fabrication of Transparent Flexible Thin Film Transistors Using Amorphous Oxide Semiconductors; Nature, 488, 432, (2004).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１のようなアクティブマトリックス型の有機ＥＬパネルを作製する場合は、トップエミッション素子の作製が必要となる。しかしながら、この場合、トップエミッション素子は上部電極を透明電極にしなければならない。このため上部透明電極を形成するためにスパッタ法が使用されるが、有機ＥＬ層上にスパッタにより電極を形成すると、有機ＥＬ層がダメージを受け、有機ＥＬ素子がうまく動作しない、または有機ＥＬ素子の効率が落ちる場合がある。これを解決するため、対向スパッタ法など低ダメージスパッタが開発されている。しかしながら、この場合、成膜レートが低く量産性に乏しいのが実態である。さらに色変調部を有する基板とトップエミッション基板を貼りあわせるためには不活性ガス中で精度１μｍ程度の貼りあわせ技術が必要になり、これを行うための新しい装置の開発も必要になる。また貼りあわせ方法においては、乾燥剤を入れる場所がないため、膜封止技術や透明乾燥材等の開発技術項目が大変多く存在する。
【００１３】
これに対して、３色塗り分け法によると、薄膜トランジスタ基板上に有機ＥＬ素子を作製することで、アクティブマトリックス型有機ＥＬパネルが作製できるため、非常に容易に製造が可能である。
【００１４】
以上に鑑みて、本発明は、カラーフィルター方式あるいは色変換方式のアクティブマトリックス型の有機ＥＬパネルであって、ボトムエミッション型のもの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】
【００１５】
本発明の一の側面によると、
透明基板と、
前記透明基板の上に設けられた色変調部と、
前記色変調部の上に設けられた平坦化層と、
前記平坦化層の上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能に、前記薄膜トランジスタの上に設けられた有機ＥＬ素子と
を有する、アクティブマトリックス型有機ＥＬパネルが提供される。
【００１６】
本発明の他の側面によると、アクティブマトリックス型有機ＥＬパネルの製造方法であって、
透明基板を供するステップと、
前記透明基板の上に色変調部を設けるステップと、
前記色変調部の上に平坦化層を設けるステップと、
前記平坦化層の上に薄膜トランジスタを設けるステップと、
前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能なように、前記薄膜トランジスタの上に有機ＥＬ素子を設けるステップと
を有する方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以下に詳細に説明するように、本発明によると、カラーフィルター方式あるいは色変換方式のアクティブマトリックス型の有機ＥＬパネルであって、ボトムエミッション型のものが提供される。すなわち、本発明によると、３色塗り分け方式と同様に薄膜トランジスタ上に直接有機ＥＬを作製する、全く新しいボトムエミッション型のアクティブマトリックス有機ＥＬ素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本発明は、以下に説明する実施の形態によって、限定されるものではない。
【００１９】
上記したように、本発明の一の側面によると、透明基板１と、色変調部２Ｒ，Ｇ，Ｂおよび３Ｒ，Ｇと、平坦化層３と、薄膜トランジスタ６〜１０と、有機ＥＬ素子１３〜１５とを有する、アクティブマトリックス型有機ＥＬパネルが提供される。図１に、本発明にかかる有機ＥＬパネルの模式的な断面図を示す。
【００２０】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、透明基板１を有する。透明基板は、可視光（波長４００〜７００ｎｍ）に対して透明であることが好ましい。また、透明基板は、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐え得るものであることが好ましい。また、透明基板は、寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましい透明基板は、ガラス基板、およびポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などの樹脂で形成された剛直性の樹脂基板を含む。あるいはまた、好ましい透明基板は、ポリオレフィン、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレートを含む）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリカーボネート樹脂、またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを含む。透明基板の厚さは、例えば１．１ｍｍとすることができる。
【００２１】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記透明基板の上に設けられた色変調部２Ｒ，Ｇ，Ｂおよび３Ｒ，Ｇを有する。本明細書において、「上に設けられた」は、透明基板に対して有機ＥＬ素子の存在する向きに設けられていることを意図する。また、透明基板の上に色変調部を設けるとは、透明基板の上に色変調部を直接設ける場合の他、透明基板の上に、何らかの部材を介して色変調部を設ける場合も含む。その他の部材に関しても同様である。
【００２２】
色変調部は、カラーフィルター層、色変換層、またはカラーフィルター層と色変換層との積層体から構成することができる。カラーフィルター層は、所望される波長域の光のみを透過させる層である。また、カラーフィルター層と色変換層との積層構成を採る場合、色変換層にて波長分布変換された光の色純度を向上させることにカラーフィルター層は有効である。カラーフィルター層は、たとえば、市販の液晶用カラーフィルター材料（富士フィルムエレクトロマテリアルズ製カラーモザイクなど）を用いて形成することができる。
【００２３】
色変換層は、色変換色素とマトリクス樹脂とを有する層であることが好ましい。色変換色素は、入射光の波長分布変換を行って、異なる波長域の光を放射する色素であり、好ましくは有機発光層からの光（例えば近紫外光または青色〜青緑色の光）の波長分布変換を行って、所望の波長域の光（例えば青色、緑色または赤色）を放射する色素である。色変換色素としては、赤色光を放射するローダミン系色素、シアニン系色素など；緑色光を放射するクマリン系色素、ナフタルイミド系色素など；青色光を放射するクマリン系色素など、当該技術で知られている任意のものを用いることができる。
【００２４】
１つの透明基板に、複数種の色変調部、たとえば有機発光層からの光を吸収して赤色光を放射する赤色変調部、緑色光を放射する緑色変調部、青色光を放射する青色変調部などを設けることができる。本発明においては、複数種の色変調部をマトリクス状に配置することによってフルカラー表示が可能になる。
【００２５】
なお、色変調部の厚さは、例えば１０μｍとすることができる。また、色変調部の大きさは、例えば幅０．０８ｍｍ、ピッチ０．１１ｍｍとすることができる。
【００２６】
色変調部は、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて各色変調部の材料を塗布し、フォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することができる。
【００２７】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、複数の色変調部を有する場合、前記透明基板の上であって、前記複数の色変調部の間に設けられた遮光部をさらに有することが好ましい。遮光部は、市販の液晶用カラーフィルター材料（富士フィルムエレクトロマテリアルズ製カラーモザイクなど）を用いて形成することができる。遮光部の厚さは、例えば１μｍとすることができる。また、遮光部は、スピンコート法などを用いて遮光部用の材料を塗布し、フォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することができる。
【００２８】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記複数の色変調部の上に設けられた平坦化層４を有する。平坦化層を設けることにより、電極を形成するための表面をより平坦化することができる。平坦化層の材料として、透明性の有機樹脂等の公知の材料を用いることができる。平坦化層の厚さは、色変調部の上で例えば０．１〜１０μｍとすることができる。平坦化層は、公知の任意の方法により形成することができる。例えば、平坦化層は、有機樹脂をスピンコート法により塗布し、フォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより形成することができる。
【００２９】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、平坦化層と薄膜トランジスタとの間に設けられたパッシベーション層５をさらに有することが好ましい。パッシベーション層を設けることにより、酸素および／または水分などを遮断することができる。パッシベーション層の材料の例として、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｎＯｘなどの絶縁性の無機酸化物、無機窒化物、無機酸化窒化物などが挙げられる。パッシベーション層の厚さは、例えば０．１〜１μｍとすることができる。パッシベーション層は、スパッタ法等の公知の方法により形成することができる。
【００３０】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記平坦化層の上（好ましくはパッシベーション層の上）に設けられた薄膜トランジスタ６〜１０をさらに有する。通常のボトムエミッション型の有機発光素子では、基板の上に色変調部と平坦化層とパッシベーション層を形成した後、ＩＺＯ等の透明電極をスパッタにより形成する。しかしながら、本発明においては、基板の上に色変調部と電極との間に薄膜トランジスタを作製することでアクティブマトリックス型素子が得られる。また、以下に詳細に説明するように、本発明においては、２００℃以下の温度で薄膜トランジスタの形成の全ての工程を実施することができる。これにより、色変調部の劣化を抑えることができる。さらに、本発明によると、従来色変換方式または白色＋カラーフィルター方式のパッシブマトリックス駆動型有機ＥＬパネルと同様の構造の有機ＥＬパネルを形成することができる。このため、本発明においては、薄膜トランジスタ部分の形成工程のみが増えるだけで、パネル作製の工程を大きく変更する必要がない。
【００３１】
より具体的には、前記薄膜トランジスタが、半導体層８と、ゲート電極６と、前記半導体層と前記ゲート電極との間に設けられたゲート絶縁層７と、前記半導体層と電気的に接触して別個に設けられたソース電極９およびドレイン電極１０とを有することが好ましい。なお、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とは、この順に平坦化層の上（好ましくはパッシベーション層の上）に設けてもよく、これとは逆の順に平坦化層の上（好ましくはパッシベーション層の上）に設けてもよい。
【００３２】
図２に、本発明にかかる有機ＥＬパネルの模式的な正面図を示す。薄膜トランジスタに含まれる各部材（好ましくは半導体層と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極およびドレイン電極とを含む）は、色変調部に対応する領域２０（副画素領域とも記す）ではなく、副画素領域の外側の領域に設けることが好ましい。すなわち、薄膜トランジスタに含まれる各部材は、有機発光素子から色変調部への光を遮らないように設けることが好ましい。しかしながら、以下に詳細に説明するように、ＴＦＴに含まれる各部材（好ましくは半導体層と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極およびドレイン電極とを含む）を透明な材料により形成することで、ＴＦＴを副画素領域の任意の位置に配置することが可能となる。
【００３３】
上記したように、本発明にかかる有機ＥＬパネルは、半導体層８をさらに有することが好ましい。以下に詳細に説明するように、半導体層は、アモルファス酸化物半導体を含んでもよく、有機半導体を含んでもよい。
【００３４】
前記半導体層がアモルファス酸化物半導体を含むことが好ましい。より具体的には、前記酸化物半導体が、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体であることが好ましい。この酸化物半導体は、透明とすることができる。これにより、ＴＦＴにより遮られる光がなくなり、光の取り出し効率を向上させることができる。また、この酸化物は、室温で成膜することができる（非特許文献２、Kenji Nomura et al.）。このため、当該酸化物を用いた薄層トランジスタは、薄層トランジスタの下に設けられた色変調部などにダメージを与えずに形成することができる。
【００３５】
ＩｎとＺｎとＧａとＯとの比率は、原子比率で、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｏ＝１．１：１．１：０．９：１とすることができる。
【００３６】
半導体層は、スパッタやレーザーアブレーションにより形成することができる。より具体的には、半導体層は、ＫｒＦエキシマレーザー成膜で室温（好ましくは０〜１００℃）で、酸素中で作製することができる。一方で、通常のアモルファスシリコンやＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）は室温では形成できない。なお、非特許文献１には、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏによる薄膜トランジスタを、室温でレーザーアブレーション法により作製する方法が記載されている。また、半導体層は、半導体膜を形成後、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行い、通常のウエットエッチングの技術を用いて以下のようにパターニングすることができる。エッチングは、例えば１０ｗｔ％のシュウ酸により、３５℃で行うことができる。
【００３７】
本発明においては、特に、色変調部の上に無機パッシベーション層を設けた場合、スパッタやレーザーアブレーションのダメージは直接色変調部に影響を与えずに薄膜トランジスタを形成することができる。さらに、上記したように、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体は室温にて成膜することができるため、温度による色変調部の劣化も起こさずに、薄膜トランジスタを形成することができる。このように、本発明によると、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｇａ−Ｏ系半導体を用いることで、薄膜トランジスタの下の色変調部にダメージを与えることなく、薄膜トランジスタの作製が可能となる。
【００３８】
また、前記半導体層は、有機半導体を含んでもよい。より具体的には、有機半導体として、ペンタセンを用いることができる。有機半導体も、透明とすることができる。これにより、ＴＦＴにより遮られる光がなくなり、光の取り出し効率を向上させることができる。また、これらの有機半導体も、室温で成膜することができる。このため、当該有機半導体を用いた薄層トランジスタも、薄層トランジスタの下に設けられた色変調部などにダメージを与えずに形成することができる。
【００３９】
有機半導体層は、例えば、不活性ガス中でペンタセン層を設けることで形成することができる。その後、以下に記載するように、例えば微細なメタルマスクを用いてＡｕを蒸着することでソース、ドレイン電極を形成することができる。なお、有機半導体層を設ける場合、有機物を水分や酸素から守るため、有機半導体層の形成は不活性雰囲気下で行うことが好ましい。また、半導体層は、半導体膜を形成後、通常のフォトリソグラフィーの技術を用いてパターニングすることができる。
【００４０】
なお、アモルファス酸化物半導体を用いる場合であっても、有機半導体を用いる場合であっても、半導体層の厚さは、例えば６０ｎｍとすることができる。
【００４１】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、ゲート電極６をさらに有することが好ましい。ゲート電極の材料には、いずれの金属も適用可能であるが、材料コスト、薄膜形成のしやすさ、密着性、大気中での安定性などを勘案して決定される。好ましい金属として、チタン、クロム、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、モリブデンなどが挙げられるが、それらに限定されるものではない。また、透明なゲート電極として、ＩＴＯやＩＺＯが挙げられる。ゲート電極の厚さは、例えば８０ｎｍとすることができる。ゲート電極の形成は、例えば真空蒸着やスパッタなどの一般的な方法にて容易に行うことが可能である。この際、必要に応じてシャドウマスクやフォトプロセスによりパターニングを行う。例えば、予めフォトレジストによりゲート電極を設ける領域を限定し、その後フォトレジストを剥離するか、あるいは、薄膜形成後、フォトレジストを塗布し、露光現像後、適切なエッチング液等により不要部分を除去することでパターニングを行うことが可能である。
【００４２】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記半導体層と前記ゲート電極との間に設けられたゲート絶縁層７をさらに有することが好ましい。当該薄膜トランジスタにおいては、ゲート電極の電位により制御可能に、ソース電極とドレイン電極との間に、ゲート絶縁膜の近傍の半導体層を介して電流を流すことができる。ゲート絶縁膜として、各種金属酸化物、例えばシリコン、アルミ、タンタル、チタン、ストロンチウム、バリウムなどの酸化物、これらの金属の陽極酸化膜、これら酸化物の混合酸化物を用いることが可能である。これらの薄膜は、スパッタ、反応性蒸着等の方法で形成することができる。また、これらの薄膜は、ゲート電極に用いた金属を大気中酸化や陽極酸化などの方法で酸化することによっても形成することができる。また、ゲート絶縁膜として、高分子材料、例えばポリスチレン、ポリビニールアルコール、ポリビニールフェノール、アクリルなどのポリマー材料も用いることができる。これらの薄膜は、材料を適当な溶剤に溶解して塗布することにより得ることが可能である。特に、ゲート絶縁膜として、ＳｉＯx、ＳｉＮ、Ｙ2Ｏ3などの無機酸化物を用いることが好ましい。これらの材料は、室温から２００℃の範囲で成膜可能であるためである。ゲート絶縁層のパターニングも、ゲート電極と同様に、フォトリソグラフにより容易に行うことができる。特に金属酸化物は高分子材料に比して誘電率が高い材料が多く、トランジスタを比較的低電圧で駆動することが可能であるという特徴を有する。これに対し、高分子材料は比較的誘電率が低いため、高速応答性がよいという特徴がある。また、高分子材料中に高誘電率の酸化物粒子を分散することにより薄膜の実効誘電率を上げることも可能である。ゲート絶縁膜の厚さは、例えば１００ｎｍとすることができる。
【００４３】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記半導体層と電気的に接触して別個に設けられたソース電極９およびドレイン電極１０をさらに有することが好ましい。前記金属が金であることが好ましい。上記したように、化学的な安定性に加えて、有機電子材料のほとんどが正孔輸送性であり、金の仕事関数が約５．１ｅＶと大きいことから有機電子材料への正孔注入性が優れていることによるものである。ソース電極およびドレイン電極の厚さは、例えば６０ｎｍとすることができる。また、ソース電極およびドレイン電極の幅は、それぞれ２０μｍとすることができる。また、ソース電極およびドレイン電極の長さ（チャネル幅に相当）は、それぞれ１００μｍとすることができる。また、ソース電極とドレイン電極との間の間隙の幅（チャネル長に相当）は、それぞれ１０μｍとすることができる。ソース電極およびドレイン電極の形成は、目的の金属のスパッタまたは真空蒸着で容易に行うことができる。ソース電極およびドレイン電極のパターニングは、シャドウマスクや、フォトリソグラフにより行うことができる。なお、ソース電極および／またはドレイン電極が、金属と金属酸化物とを含有することが好ましい。一般に金属酸化物はゲート絶縁膜との密着性が高いため、これらを金薄膜に含有させることにより、ソース電極およびドレイン電極とゲート絶縁膜との密着性が改善されるためである。
【００４４】
より具体的には、例えば、薄膜トランジスタは以下のように設けることができる。第一に、スパッタでＭｏＣｒ（ゲート金属材料）を堆積させ、レジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィーを用いてレジストのパターニングを行う。パターン形成後ＭｏＣｒを市販のＣｒエッチング液でエッチング後、レジストを剥離する。その後、絶縁層としてＳｉＮ膜をＣＶＤで堆積させる。あるいは、スパッタまたは電子ビーム蒸着を用いてＹ2Ｏ3を堆積させる。（ゲート絶縁層厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。）この上にＩｎＺｎＧａＯをスパッタで堆積させる。形成条件は上記した通りである。ＩｎＺｎＧａＯ薄膜を堆積後、フォトリソグラフィーとウエットエッチングによりパターンを形成させる。さらに、ＭｏＣｒでソース、ドレイン電極を形成する。このときの形成方法は、ゲート電極を同様の方法で行う。以上の工程で、ＩｎＺｎＧａＯのＴＦＴをＣＣＭ基板上に形成させることができる。
【００４５】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、薄膜トランジスタと有機ＥＬ素子（後述）との間に、パッシベーション層１１をさらに有することが好ましい。当該パッシベーション層には、ＳｉＯｘやＳｉＮを用いることができる。
【００４６】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、薄膜トランジスタと有機ＥＬ素子（後述）との間に、平坦化層１２をさらに有することが好ましい。当該平坦化層には、ノボラック系樹脂やアクリル系樹脂を使用することができる。
【００４７】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能に、前記薄膜トランジスタの上に設けられた有機ＥＬ素子１３〜１５をさらに有する。より具体的には、前記有機ＥＬ素子が、
前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能に、前記薄膜トランジスタの上に設けられた第一の電極１３と、
前記第一の電極の上に設けられた有機ＥＬ層１４と、
前記有機ＥＬ層の上に設けられた第二の電極１５と
を有することが好ましい。なお、有機ＥＬ素子に含まれる各部材（好ましくは第一の電極と、有機ＥＬ層と、第二の電極とを含む）は、色変調部に対応する領域（副画素領域）に設けることが好ましい。
【００４８】
上記したように、本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記薄膜トランジスタにより電気的に制御可能に、前記薄膜トランジスタの上に設けられた第一の電極１３を有することが好ましい。例えば、第一の電極とソース電極またはドレイン電極との間に設けられた層（好ましくは平坦化層）に開口部２１（コンタクトホール）を設け、当該開口部を通じて、第一の電極とソース電極またはドレイン電極とを電気的に接続することができ、これにより、有機ＥＬ素子を薄膜トランジスタにより電気的に制御可能とすることができる。好ましくは、有機ＥＬパネルは、第一の方向に延びるストライプ状の複数の第一の電極を有する。第一の電極は、透明電極であることが好ましく、具体的には波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有する。第一の電極の材料の例として、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯとＡｌとの合金などの導電性金属酸化物を用いることができる。第一の電極の厚さは、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１００〜５００ｎｍの範囲内とすることができる。第一の電極は、スパッタ法等の公知の方法により形成することができる。
【００４９】
また、本発明にかかる有機ＥＬ素子は、補助電極をさらに有することが好ましい。補助電極により、第一の電極の抵抗を抑制することができる。補助電極の材料の例として、Ａｌ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ等の金属が挙げられる。補助電極は、表示領域、第一の電極の外部駆動回路への引き出し線を形成する領域のいずれにも設けることができる。例えば、表示領域においては有機発光層からの発光を妨げないように、第一の電極の縁部に沿って、第一の電極に並行に、第一の電極に接触するように配設することができる。また、引き出し線形成領域においては、第一の電極の電気抵抗を低減することを目的に、第一の電極と同等の幅で形成することができる。補助電極の厚さは、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍの範囲とすることができる。
【００５０】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記第一の電極の上に設けられた有機発光層１４を有する。有機ＥＬパネルは、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層をさらに有することができる。具体的には、有機発光素子は、例えば以下に示す順番で、上記層を有することができる。なお、以下の（１）〜（７）の積層構造を有する有機ＥＬパネルにあっては、有機発光層または正孔注入層に陽極が電気的に接触され、有機発光層、電子輸送層または電子注入層に陰極が電気的に接触される。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（７）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
【００５１】
有機発光層の材料としては、任意の公知の材料を用いることができる。たとえば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば縮合芳香環化合物、環集合化合物、金属錯体（Ａｌｑ3のようなアルミニウム錯体など）、スチリルベンゼン系化合物（４，４’−ビス（ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）など）、ポルフィリン系化合物、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、芳香族ジメチリディン系化合物などの材料が好ましく使用される。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。ホスト化合物としては、ジスチリルアリーレン系化合物（たとえば出光興産製ＩＤＥ−１２０など）、Ｎ，Ｎ’−ジトリル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（ＴＰＤ）、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ3）等を用いることができる。ドーパントとしては、ペリレン（青紫色）、クマリン６（青色）、キナクリドン系化合物（青緑色〜緑色）、ルブレン（黄色）、４−ジシアノメチレン−２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ、赤色）、白金オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ、赤色）などを用いることができる。
【００５２】
正孔注入層の林料としては、Ｐｃ類（ＣｕＰｃなどを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。正孔輸送層は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料を用いて形成することができる。用いることができる材料は、好ましくは、ＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＭＴＤＡＰＢ（ｏ−、ｍ−、ｐ−）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなどを含む。
【００５３】
電子輸送層の材料としては、Ａ１ｑ3のようなアルミニウム錯体；ＰＢＤ、ＴＰＯＢのようなオキサジアゾール誘導体；ＴＡＺのようなトリアゾール誘導体；トリアジン誘導体；フェニルキノキサリン類；ＢＭＢ−２Ｔのようなチオフェン誘導体などを用いることができる。電子注入層の材料としては、Ａｌｑ3のようなアルミニウム錯体、あるいはアルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体などを用いることができる。
【００５４】
また、任意選択的に、有機発光層（または電子輸送層もしくは電子注入層）と陰極との界面に、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらを含む合金、アルカリ金属フッ化物などの電子注入性材料の薄膜（例えば膜厚１０ｎｍ以下）のバッファ層を設けることで、電子注入効率を高めることができる。
【００５５】
なお、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および電子注入層の厚さは、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分なように適宜設定されるべきものあり、例えば、それぞれ１００ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍおよび１０ｎｍとすることができる。また、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層および電子注入層は、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）などの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
【００５６】
本発明にかかる有機ＥＬパネルは、前記有機発光層の上に、前記第一の電極に対向するように設けられた第二の電極１５を有する。有機ＥＬパネルは、第一の電極にかかる第一の方向と交差する（好ましくは直交する）第二の方向に延びる複数のストライプ状の複数の第二の電極を有することが好ましい。このように、行列状に交差する第一の電極および第二の電極を設けることにより、パッシブマトリクス駆動を行うことができる。
【００５７】
第二の電極は、反射電極であることが好ましく、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。第二の電極は、陰極として用いてもよいし、陽極として用いてもよい。第二の電極を陰極として用いる場合には、第二の電極と有機発光層との界面に、前述のバッファ層を設けて有機発光層に対する電子注入の効率を向上させてもよい。
【００５８】
第二の電極は、用いる材料に依存して、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、スパッタ、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。所望の形状を与えるマスクを用いて複数の第二の電極を形成してもよいし、あるいは、逆テーパー状の断面形状を有する分離隔壁を用いて複数の第二の電極を形成してもよい。
【００５９】
第二の電極は、第二の方向に延びるストライプ状とすることができる。ここで、第一の電極に関する第一の方向と、当該第二の方向とは交差していることが好ましく、直交していることがより好ましい。そのような構成を採ることによって、第一の電極の１つと、第二の電極の１つとに電界を印加することによって、それらの電極の交差する部位の有機発光層を発光させるパッシブマトリクス駆動を行うことができる。
【実施例】
【００６０】
以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本発明は、以下に説明する実施例によって限定されるものではない。
【００６１】
従来と同様に色変換基板を作製した。色変換基板の作製法は、ガラス基板上に厚さ１μｍのカラーフィルター（赤、青、緑）をフォトリソグラフィーにて形成した。画素サイズは１ｍｍ角とした。この上に、赤と緑の色変換層を約３μｍ形成させた。その後、平坦化層を形成し、ＳｉＮのパッシベーション層をＣＶＤ法にて１μｍ形成した。本実施例では５インチの有機ＥＬパネルを作製した。
【００６２】
こうして作製した、色変換基板上に、ＩＺＯ電極（ゲート電極）を形成し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングした。その後、ゲート絶縁層としてＹ2Ｏ3を形成した。その後、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏターゲットを用いて、スパッタ法にて酸化物薄膜を形成した（３００ｎｍ）。その後、パターニングを施し、半導体層を形成した。その後、ＩＺＯ電極（ソース電極およびドレイン電極）を形成し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングして薄膜トランジスタをパッシベーション層上に作成した。
【００６３】
その後さらに平坦化処理を施した。以上、酸化物薄膜トランジスタを作製する工程（半導体層を形成する工程から平坦化層を形成する工程まで）は、クリーンルーム中大気雰囲気中で行った。
【００６４】
この上に有機ＥＬ層（正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層）を蒸着装置により成膜し、最後にＡｌ電極を形成して有機ＥＬ素子を完成させた。
【００６５】
有機ＥＬパネルは、不活性雰囲気中で封止を施し、最後にカットをして、本実施例にかかる有機ＥＬパネルにした。
【００６６】
実施例にかかる有機ＥＬパネルに対して、効率の評価を行った。有機ＥＬパネルの効率は、赤、青および緑のそれぞれにおいて、２ｃｄ／Ａ、４ｃｄ／Ａおよび８ｃｄ／Ａであった。これらの数値は、従来のボトムエミッション型の有機ＥＬパネル（すなわち、カラーフィルターや色変換層と有機ＥＬ層との間にＴＦＴを設けない、パッシブマトリックス型有機ＥＬパネル）と変わらない数値であった。ここから、ＴＦＴ製造のプロセスにより、カラーフィルターや色変換層の劣化がないことが分かる。
【００６７】
さらに実施例にかかる有機ＥＬパネルに対して、駆動寿命の評価を行った。アクティブマトリックス駆動により、１００ｃｄ／ｍ2時の駆動寿命が７０００時間から２０，０００時間以上に飛躍的に増加した。
【００６８】
以上のように、本発明によると、従来のボトムエミション型の有機ＥＬパネルと大きな変更がなく、大画面化が可能なアクティブマトリックス型の有機ＥＬパネルの形成が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１に、本発明にかかる有機ＥＬパネルの模式的な断面図を示す。
【図２】図２に、本発明にかかる有機ＥＬパネルの模式的な正面図を示す。
【図３】図３に、従来の色変換方式のアクティブマトリックス有機ＥＬパネルの模式的な断面図を示す。
【符号の説明】
【００７０】
１：透明基板
２Ｒ，Ｇ，Ｂ：カラーフィルター層
３Ｒ，Ｇ：色変換層
４：平坦化層
５：パッシベーション層
６：ゲート電極
７：ゲート絶縁層
８：半導体層
９：ソース電極
１０：ドレイン電極
１１：パッシベーション層
１２：平坦化層
１３：第一の電極
１４：有機ＥＬ層
１５：第二の電極
２０：副画素領域
２１：開口部
【図１】
2008059824.tif 000003
【図２】
2008059824.tif 000004
【図３】
2008059824.tif 000005