(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に所定間隔で離隔された負極層及び正極層と、
前記負極層上に順次に積層された電子輸送層及び発光層と、
前記負極層及び正極層の間に備えられて前記負極層と前記正極層との間に流れる電流を調節する電流調節手段と、
前記発光層と前記正極層とを連結し、前記電流調節手段と離隔されたホール輸送層と、
前記ホール輸送層上に形成された保護層と、
前記負極層上に積層された前記積層物の外面と接触しており、前記保護層により封着された第１絶縁層と、
前記電流調節手段のうち外部電圧が印加される部分を取り囲む第２絶縁層と、
前記正極層の周りの前記基板上に備えられており、前記正極層の少なくとも外面と接触し、前記保護層と封着された第３絶縁層と、を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記正極層の周りの前記基板上に前記正極層と離隔された金属層が存在し、前記正極層と前記金属層との間に前記正極層に印加される電圧をスイッチングするためのスイッチング素子が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記電流調節手段は、
前記正極層及び前記負極層を連結するチャンネルと、
前記チャンネルと所定間隔で離隔された第１ゲートを含むトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記チャンネルは、前記基板に形成されたドーピング領域であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記チャンネルは、前記基板上に形成された物質層であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項６】
前記物質層は、半導体、磁性体及び有機半導体層のうち何れか１つであることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記電子輸送層は、単層または順次に積層された第１及び第２電子輸送層を含む複層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第１電子輸送層はカルシウム層であり、前記第２電子輸送層はフッ化バリウム層及びフッ化リチウム層のいずれか一方であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記発光層は、有機発光層であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記有機発光層は、緑色、赤色または青色光を放出する低分子蛍光層、高分子蛍光層及び燐光層のうち何れか１つであることを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記負極層には抵抗領域が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記スイッチング素子は、前記正極層及び前記金属層を連結するチャンネルと、
前記チャンネルと所定間隔で離隔された第２ゲートと、を含むトランジスタであることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記チャンネルは、前記基板に形成されたドーピング領域であることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記チャンネルは、前記基板上に形成された物質層であることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記チャンネルは、前記第１ゲート上側に備えられた物質層であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記物質層は、半導体、磁性体及び有機半導体層のうち何れか１つであることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子及びその製造方法に係り、特に、正極と負極との間にバイパストランジスタが備えられた有機発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、光の放出方向によって下部放出（ｂｏｔｔｏｍ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）型と上部放出（ｔｏｐ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）型とに区分されうる。
【０００３】
発光効率面で上部放出構造を有する有機発光素子が下部放出構造を有する有機発光素子より優秀であり、このような理由で上部放出構造を有する有機発光素子が実際のディスプレイに広く使われている。
【０００４】
有機発光素子を駆動させるためにはＭＯＳＦＥＴまたはＴＦＴのような駆動素子が必要であるが、現在まで紹介された有機発光素子（以下、従来の有機発光素子）の場合、少なくとも３つのＭＯＳＦＥＴまたはＴＦＴが使われる。さらに、このようなトランジスタと有機発光素子は、各々独立して形成される。例えば、先に前記トランジスタが完全に形成された後、前記トランジスタの上側に有機発光素子が別途に形成される。
【０００５】
このように従来の技術による有機発光素子は、駆動のために少なくとも３つのＭＯＳＦＥＴまたはＴＦＴが必要なので、広い空間を占有するという問題と消費電力が増加するという問題とを有している。また、トランジスタと有機発光素子とを別途に形成せねばならないので、多くの工程時間が所要されて生産性が低下しうる。また、単位工程数が多くなって収率が低くなりうる。
【０００６】
一般的に周期的な信号を与えて有機発光素子を駆動する過程で信号が突然に大きくなるオーバーシュートの問題が現れうるが、従来の有機発光素子の場合、この問題を回路的な方法で解決できる。しかし、この場合、さらに多くのトランジスタが必要なので、従来の技術による有機発光素子で単位セルが占める領域はさらに増加する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を改善するためのものであって、空間活用は極大化しつつ工程時間を短縮して生産性は高められ、オーバーシュート問題を改善しつつ単位セル領域は縮めうる有機発光素子を提供することにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、このような有機発光素子の製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記技術的課題を解決するために本発明は、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔された負極層及び正極層と、前記負極層上に順次に積層された電子輸送層及び発光層と、前記負極層及び正極層の間に備えられて前記負極層と前記正極層との間に流れる電流を調節する電流調節手段と、前記発光層と前記正極層とを連結し、前記電流調節手段と離隔されたホール輸送層と、前記ホール輸送層上に形成された保護層と、前記負極層上に積層された前記積層物の外面と接触しており、前記保護層と封着された第１絶縁層と、前記電流調節手段のうち外部電圧が印加される部分を取り囲む第２絶縁層と、前記正極層の周りの前記基板上に備えられており、前記正極層の少なくとも外面と接触し、前記保護層と封着された第３絶縁層と、を含むことを特徴とする発光素子を提供する。
【００１０】
前記正極層外側の前記基板上に前記正極層と離隔された金属層が存在し、前記正極層と前記金属層との間に前記正極層に印加される電圧をスイッチングするためのスイッチング素子が備えられうる。
【００１１】
前記電流調節手段は、前記正極層及び前記負極層を連結するチャンネル及び前記チャンネルと所定間隔で離隔された第１ゲートを含むトランジスタであり得る。
【００１２】
前記スイッチング素子は、前記正極層及び前記金属層を連結するチャンネル及び前記チャンネルと所定間隔で離隔された第２ゲートを含むトランジスタであり得る。
【００１３】
前記他の技術的課題を達成するために本発明は、基板上に負極層及び正極層を離隔して形成する第１段階と、前記負極層と前記正極層との間に第１チャンネルを形成する第２段階と、前記負極層及び前記正極層上に前記第１チャンネルを覆って前記負極層及び前記正極層の一部を露出する第１絶縁層を形成する第３段階と、前記チャンネルを覆う前記第１絶縁層上に第１ゲートを形成する第４段階と、前記第１絶縁層上に前記第１ゲートを覆う第２絶縁層を形成する第５段階と、前記負極層の露出された領域に電子輸送層及び発光層を順次に形成する第６段階と、前記第１ゲートから離隔された位置に形成された前記第２絶縁層上に第３絶縁層を形成する第７段階と、前記発光層上に前記正極層と連結されるようにホール輸送層を形成し、前記ホール輸送層の全面に前記ホール輸送層の周りに形成された前記第１ないし第３絶縁層と封着されるように保護層を形成する第８段階と、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。
【００１４】
前記第１段階で、前記正極層と離隔された、前記基板の所定領域上に前記正極層及び前記負極層と共に金属層をさらに形成し、前記正極層と前記金属層との間に第２チャンネルをさらに形成しうる。
【００１５】
また、前記第３段階で前記第１絶縁層のうち、前記正極層の前記第１ゲートと離隔された領域上に形成された部分を、前記第２チャンネルを覆うように前記金属層上に拡張しうる。そして、前記第４段階で、前記第２チャンネル上に拡張された前記絶縁層上に第２ゲートをさらに形成しうる。
【００１６】
前記第１及び／または前記第２チャンネルは、前記基板に導電性不純物を注入して形成したドーピング領域または前記基板上に形成した物質層であり得る。前記第１チャンネルの場合、前記物質層は半導体層、磁性体層及び有機半導体層のうち何れか１つで形成しうる。
【００１７】
前記磁性体層は、前記基板上に下部電極、ハード磁性膜、トンネリング膜、ソフト磁性膜及び上部電極を順次に積層して形成するが、前記下部電極、前記ハード磁性膜、前記トンネリング膜及び前記ソフト磁性膜の側面と前記正極層との間に第１スペーサを形成し、前記ハード磁性膜、前記トンネリング膜、前記ソフト磁性膜及び前記上部電極の側面と前記負極層との間に第２スペーサを形成しうる。この際、前記ソフト磁性膜は、少なくとも前記第１ゲートに印加される電圧に対して線形分極特性を表す磁性物質で形成しうる。
【００１８】
本発明はまた、前記他の技術的課題を達成するために、基板上に負極層及び正極層を離隔して形成する第１段階と、前記負極層と前記正極層との間の前記基板上に第１ゲートを形成する第２段階と、前記第１ゲートから離隔された前記負極層の所定領域上に第１絶縁層を形成し、前記第１ゲートが覆われるように前記正極層と前記負極層との間を前記第１絶縁層で充填する第３段階と、前記第１ゲート上に形成された前記第１絶縁層上に前記正極層と前記負極層とを連結する第１チャンネルを形成する第４段階と、前記第１ゲートと離隔された前記第１絶縁層上に第２絶縁層を形成しつつ、前記正極層と前記負極層上にも前記第１チャンネルを覆って前記正極層と前記負極層の露出領域を限定するように前記第２絶縁層を形成する第５段階と、前記負極層の露出領域上に電子輸送層及び発光層を順次に形成する第６段階と、前記第１ゲートから離隔された位置の前記第２絶縁層上に第３絶縁層を形成する第７段階と、前記発光層上に前記正極層と連結されるようにホール輸送層を形成し、前記ホール輸送層の全面に前記ホール輸送層の周りに形成された前記第１ないし第３絶縁層と封着されるように保護層を形成する第８段階と、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。
【００１９】
前記第１段階で、前記正極層と離隔された前記基板の所定領域上に金属層をさらに形成でき、前記第２段階で、前記正極層と前記金属層との間の前記基板上に第２ゲートをさらに形成しうる。そして、前記第３段階で前記第２ゲートを覆うように前記正極層と前記金属層との間を満たしうる。
【００２０】
また、前記第４段階で、前記第２ゲート上に形成された前記第１絶縁層上に第２チャンネルをさらに形成し、前記第５段階で前記第２チャンネルを覆うように前記第２絶縁層を形成しうる。
【００２１】
前記第１チャンネルは、半導体層、磁性体層及び有機半導体層のうち何れか１つで形成しうる。
【００２２】
前記磁性体層は、前記基板上に下部電極、ハード磁性膜、トンネリング膜、ソフト磁性膜及び上部電極を順次に積層して形成するが、前記下部電極、前記ハード磁性膜、前記トンネリング膜及び前記ソフト磁性膜の前記正極側の側面にスペーサを形成しうる。
【００２３】
この際、前記ソフト磁性膜は、少なくとも前記第１ゲートに印加される電圧に対して線形分極特性を表す磁性物質で形成しうる。
【００２４】
前記製造方法の第１段階で前記負極層に抵抗領域を形成しうる。
【００２５】
このような本発明を用いれば、有機発光素子と関連した駆動素子を２つ以下に減らせるので、単位セルの体積を縮め得る。そして、前記駆動素子を有機発光素子と共に形成するので、工程数を減らして生産性及び収率を高めうる。また、有機発光素子の駆動過程で周期的な信号が突然に大きく与えられても、該与えられた信号の一部を正極と負極との間に備えられたバイパストランジスタを通じて迂回させうるので、オーバーシューターの問題を改善しうる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による有機発光素子は、駆動と関連して２つ以下のトランジスタを備える。したがって、従来の技術に比べて単位セルの体積を減らし、消費電力も低減しうる。また、前記トランジスタと有機発光素子とを別個に形成せず、前記有機発光素子を形成する過程で前記トランジスタを共に形成する。したがって、トランジスタと有機発光素子とが別個の独立工程で形成される従来に比べて工程数を減らしうる。これにより、生産性及び収率を高めうる。また、本発明による有機発光素子は負極と正極との間にバイパストランジスタを備える。前記バイパストランジスタは、有機発光素子の駆動過程で突然大きな周期的な信号が与えられても、与えられた信号の一部が有機発光素子を迂回して流れるようにする。したがって、本発明の有機発光素子を用いる場合、従来に問題となったオーバーシュートの問題を改善しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例による有機発光素子及びその製造方法を添付した図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に示された層や領域の厚さは明細書の明確性のために誇張されて示されている。
【００２８】
まず、本発明の実施例による有機発光素子について説明する。
【００２９】
［第１実施例］  図１を参照すれば、本発明の第１実施例による有機発光素子（以下、第１有機発光素子）は、基板２０上に所定の金属物質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）よりなる第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２を具備する。基板２０は、ｎ型シリコン基板でありうる。第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２の厚さは２，５００〜３，０００Å程度である。第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２は相互に所定間隔で離隔されている。第１金属層パターン２８は、第２及び第３金属層パターン３０、３２に比べて広い面積を有している。第１金属層パターン２８は負極として、第２金属層パターン３０は正極として使われる。そして、第３金属層パターン３２は、外部電源と連結される。基板２０にアドレスライン２６と電源供給ライン２７とが内在されている。両ライン２６、２７は、所定間隔で分離されている。アドレスライン２６は、第２金属層パターン３０の下に内在されており、電源供給ライン２７は、第３金属層パターン３２の外側に内在されている。アドレスライン２６と電源供給ライン２７とは、例えば、アルミニウムラインであるが、この時の厚さは２５０ｎｍ程度でありうる。第１金属層パターン２８と第２金属層パターン３０との間の基板２０の表層に第１ドーピング領域２２が存在する。そして、第２金属層パターン３０と第３金属層パターン３２との間の基板２０の表層に第２ドーピング領域２４が存在する。第１及び第２ドーピング領域２２、２４は、ｐ型導電性不純物でドーピングされたものであって、トランジスタのチャンネル領域として使われる。第１金属層パターン２８の所定領域上に第１絶縁層３４が所定の高さに備えられている。そして、第１及び第２金属層パターン２８、３０の間には第１ドーピング領域２２の全面を覆う第２絶縁層４０で充填されている。第２絶縁層４０は、所定の高さに備えられており、第１及び第２金属層パターン２８、３０の一部領域上に拡張されているが、その程度は僅かである。第２絶縁層４０に第１ゲート３６が内在している。第１ゲート３６は、第１ドーピング領域２２に近接している。第１ゲート３６、第１ドーピング領域２２及び第１及び第２金属層パターン２８、３０は、第１トランジスタを構成する。前記第１トランジスタは、有機発光素子に流入する電流の量を調節するための手段であって、正極である第２金属層パターン３０から負極である第１金属層パターン２８に流れる電流を調節する。即ち、前記第１トランジスタの第１ゲート３６に印加される電圧に比例して第１ドーピング領域２２を通じて第１金属層パターン２８に流入される電流の量が多くなるか、または少なくなる。
【００３０】
第１ドーピング領域２２を通じて第１金属層パターン２８に流入する電流の量が多い場合、ホール輸送層５０を経て有機発光層４８に供給される電流の量は少なくなるので、有機発光層４８から放出される光の量は少なくなる。即ち、有機発光素子の輝度は低くなる。逆に、第１ドーピング領域２２を通じて第１金属層パターン２８に流入する電流の量が少ない場合、ホール輸送層５０を経て有機発光層４８に供給される電流の量は多くなるので、有機発光層４８から放出される光の量が多くなって有機発光素子の輝度は高まる。
【００３１】
このように前記第１トランジスタの第１ゲート３６に印加される電圧によって有機発光層４８に供給される電流の量が調節されて、有機発光層４８から放出される光の量が変わるので、第１ゲート３６に印加される電圧を調節して有機発光素子の輝度を容易に調節しうる。
【００３２】
引続き、第２金属層パターン３０と第３金属層パターン３２との間は、第２ドーピング領域２４の全面を覆う第３絶縁層４２で充填されている。第３絶縁層４２は、第１及び第２絶縁層３４、４０と同じ絶縁物質、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）よりなることが望ましいが、これと異なる絶縁物質、例えば、窒化膜よりなるもので有り得、３つの絶縁層３４、４０、４２は何れも異なる絶縁物質よりなるもので有り得る。第３絶縁層４２は、第２及び第３金属層パターン３０、３２上に拡張されているが、示されたように拡張された程度は僅かである。第２金属層パターン３０上で、第２絶縁層４０と第３絶縁層４２とは所定間隔で離隔されている。第２及び第３金属層パターン３０、３２間の第３絶縁層４２に第２ゲート３８が内在されている。第２ゲート３８は、第２ドーピング領域２４に近接していることが望ましい。第２ゲート３８は、アドレスライン２６に連結されている。第２ゲート３８と、第２ドーピング領域２４と、第２及び第３金属層パターン３０、３２は、第２トランジスタを構成する。前記第２トランジスタにより、有機発光素子の駆動如何が決定される。即ち、アドレスライン２６を通じて第２ゲート３８に電圧が印加されれば、電界により第２ドーピング領域２４はオン状態になって、第２及び第３金属層パターン３０、３２間のチャンネルが開放される。その結果、電源供給ライン２７を通じて第３金属層パターン３２に印加された駆動電圧により第１矢印（Ａ）で表したように、前記第２トランジスタを経て第１トランジスタに電流が流れる。この際、前記第１トランジスタの第１ゲート３６に所定の電圧が印加されているならば、その印加された電圧の大きさに比例して前記第１トランジスタに印加された電流のうち、一部は第３矢印（Ａ２）で表したように、第１ドーピング領域２２を通じて負極である第１金属層パターン２８に直ちに流れ、残りは第２矢印（Ａ１）で表したように、ホール輸送層５０を通じて有機発光層４８に流入される。この際、第１ドーピング領域２２を通じて第１金属層パターン２８に流れる電流による電圧降下は、前記第１トランジスタのターンオンのために第１ゲート３６に印加される電圧より小さいことが望ましい。また、第１ドーピング領域２２を通じて第１金属層パターン２８に流入される電流と、ホール輸送層５０を通じて有機発光層４８に流入される電流との比を適正レベルに合わせるために、第１金属層パターン２８の所定領域に抵抗領域Ｒ１、Ｒ２を備えうる。抵抗領域Ｒ１、Ｒ２には不純物がドーピングされている。
【００３３】
次いで、第１絶縁層３４と第２絶縁層４０との間の第１金属層パターン２８の全面に電子輸送層４４と有機発光層４８とが順次に備えられている。電子輸送層４４は、第１金属層パターン２８から有機発光層４８に電子が容易に流入されうるように、適切な仕事関数を有する物質層であることが望ましい。電子輸送層４４は、順次に積層された第１及び第２電子輸送層４４ａ、４４ｂを含む。第１電子輸送層４４ａは、例えば、Ｃａ層で有り得、第２電子輸送層４４ｂは、例えば、ＢａＦ２またはフッ化リチウム層であり得る。この場合に第１電子輸送層４４ａの厚さは５ｎｍ程度であり、第２電子輸送層４４ｂは２ｎｍ程度である。電子輸送層４４は単層、例えば、Ｂａ層で有り得る。有機発光層４８はホールと電子との結合により光を放出する。この際、前記光は有機発光層４８の上側に放出される。有機発光層４８の厚さは８０ｎｍ程度であり、緑色、赤色あるいは青色光を放出する低分子蛍光層、高分子蛍光層または燐光層で有り得る。有機発光層４８は、第２絶縁層４０と同じ高さに備えられている。
【００３４】
次いで、第１絶縁層３４と第３絶縁層４２との間にホール輸送層５０と保護層５２とが順次に備えられている。ホール輸送層５０の厚さは５０ｎｍ程度である。ホール輸送層５０は、有機発光層４８の全面と接触しており、第２絶縁層４０の全面と接触されるように拡張されており、第２絶縁層４０と第３絶縁層４２との間の第２金属層パターン３０の全面と接触されている。ホール輸送層５０の仕事関数は第２金属層パターン２４ｂの仕事関数と類似しているために、ホールは容易に注入されうる。しかし、ホールは有機発光層４８の全面に輸送されねばならないので、ホール輸送層５０は、できるだけ伝導性に優れた物質よりなることが望ましい。保護層５２は、その下部に形成された積層物を外部の不純物、特に水分から保護するための手段の１つである。したがって、保護層５２と同等な役割をする他の形の保護手段があり得る。保護層５２は、ホール輸送層５０の露出された全面と密着されており、周りは第１及び第３絶縁層３４、４２と密封されている。このような保護層５２はガラス層または薄膜、例えば、金膜（Ａｕ）であり得る。また、保護層５２と第１及び第３絶縁層３４、４２は所定の密封材、例えば、紫外線樹脂（ＵＶ  ｒｅｓｉｎ）で密封されうる。
【００３５】
図１ないし図３で、第１ないし第３絶縁層３４、４０、４２が単層であると図示されているが、各層は同質あるいは異質の複数枚の絶縁層を含みうる。
【００３６】
［第２実施例］  トランジスタのチャンネルが基板の表層部分でなく、基板上に形成されたところにその特徴がある。
【００３７】
後述する本発明の第２実施例による有機発光素子（以下、第２有機発光素子）の部材のうち、前記本発明の第１有機発光素子の部材と同じ部材については、前記本発明の第１有機発光素子の説明で言及した参照番号（あるいは符号）をそのまま使用する。
【００３８】
図２を参照すれば、本発明の第２有機発光素子は、前述した本発明の第１有機発光素子とほぼ同一であるが、第１及び第２金属層パターン２８、３０間の基板２０上に第１チャンネル層６０を備え、第２及び第３金属層パターン３０、３２間の基板２０上に第２チャンネル層６２を備える。第１及び第２チャンネル層６０、６２の役割は、図１に示した本発明の第１有機発光素子の第１及び第２ドーピング領域２２、２４の役割と同一である。第１チャンネル層６０、第１及び第２金属層パターン２８、３０、並びに第１ゲート３６は、第３トランジスタＴ３を構成する。そして、第２チャンネル層６２と第２及び第３金属層パターン３０、３２と第２ゲート３８とは、第４トランジスタＴ４を構成する。第３及び第４トランジスタＴ３、Ｔ４は、前記本発明の第１有機発光素子の第１及び第２トランジスタＴ１、Ｔ２と同等な役割をする。第３トランジスタＴ３の第１チャンネル層６０は、ドーピングされた半導体層、磁性体層またはペンタセン（ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）のような有機半導体層であり得る。第１チャンネル層６０が磁性体層である場合、第１チャンネル層６０は、図３に示されたように、基板２０上に積層され、第１金属層パターン２８に接触された下部電極６０ａ、下部電極６０ａ上に備えられたハード磁性膜６０ｂ、ハード磁性膜６０ｂ上に備えられたトンネリング膜６０ｃ、トンネリング膜６０ｃ上に備えられたソフト磁性膜６０ｄ、ソフト磁性膜６０ｄ上に備えられており、第２金属層パターン３０と接触された上部電極６０ｅを含み、下部電極６０ａ、ハード磁性膜６０ｂ、トンネリング膜６０ｃ及びソフト磁性膜６０ｄの側面と第２金属層パターン３０との間に備えられた第１スペーサＳ１を含み、ハード磁性膜６０ｂ、トンネリング膜６０ｃ、ソフト磁性膜６０ｄ及び上部電極６０ｅの側面と第１金属層パターン２８との間に備えられた第２スペーサＳ２を含みうる。ハード磁性膜６０ｂは、外部から印加される磁場と関係なく、スピンが固定された磁性物質膜である。一方、ソフト磁性膜６０ｄは、外部から印加される磁場によってスピンがハード磁性膜６０ｂのスピンと同じ方向または逆方向に整列されうる磁性物質膜である。ソフト磁性膜６０ｄのスピンがハード磁性膜６０ｂのスピンと同じ方向に整列された場合、第１チャンネル層６０の抵抗は最小となって、第１チャンネル層６０を通じて第１金属層パターン２８に流入される電流は最大となる。逆に、ソフト磁性膜６０ｄのスピンがハード磁性膜６０ｂのスピンと逆方向に整列された場合、第１チャンネル層６０の抵抗は最大となって、第１チャンネル層６０を通じて第１金属層パターン２８に流れる電流は最小となる。このような事実からソフト磁性膜６０ｄのスピンのうち、ハード磁性膜６０ｂのスピンと同じ整列方向のスピンの比率が高いほど、第１チャンネル層６０を通じて第１金属層パターン２８に流れる電流は増加することが分かる。
【００３９】
一方、前記本発明の第１有機発光素子で第１ドーピング領域２２を通じて第１金属層パターン２８に流れる電流が第１ゲート３６に印加される電圧に比例して増加したように、第１チャンネル層６０を通じて第１金属層パターン２８に流れる電流も第１ゲート３６に印加される電圧に比例して増加することが望ましい。したがって、第１チャンネル層６０が、前述したような磁性体層である場合、ソフト磁性膜６０ｄは少なくとも第１ゲート３６に印加される電圧の範囲で線形の分極特性を有する磁性物質膜であることが望ましい。
【００４０】
一方、第２チャンネル層６２も、第１チャンネル層６０と同等に構成しうる。
【００４１】
［第３実施例］  トランジスタのチャンネルがゲート上側に備えられたところに特徴がある。そして、前記本発明の第２有機発光素子についての前提は本発明の第３実施例による有機発光素子（以下、第３有機発光素子）にもそのまま適用される。
【００４２】
図４を参照すれば、第１及び第２金属層パターン２８、３０間の基板２０上に第３ゲート６６が存在する。第３ゲート６６は、第１及び第２金属層パターン２８、３０と接触されず、本発明の第１有機発光素子の第１ゲート３６と同等な役割をする。第２及び第３金属層パターン３０、３２間の基板２０上に第３ゲート６６と同等な形態で第４ゲート６８が存在する。第４ゲート６８は、本発明の第１有機発光素子の第２ゲート３８と同等な役割をする。第１及び第２金属層パターン２８、３０と第３ゲート６６との間は、第３ゲート６６を覆う第４絶縁層７０で充填されている。第４絶縁層７０は、第１及び第２金属層パターン２８、３０と同じ高さに平坦化されることが望ましい。第２及び第３金属層パターン３０、３２と第４ゲート６８との間は、第４ゲート６８を覆う第５絶縁層７２で充填されている。第５絶縁層７２は、第２及び第３金属層パターン３０、３２と同じ高さに平坦化されることが望ましい。第４及び第５絶縁層７０、７２は、ＳｉＯ２のようなシリコン酸化物層であり得る。この際、第４及び第５絶縁層７０、７２の厚さは、１，０００〜１，５００Åである。このような第４絶縁層７０と第５絶縁層７２上に各々第１及び第２金属層パターン２８、３０と連結された第３チャンネル層７４と、第２及び第３金属層パターン３０、３２と連結された第４チャンネル層７６とが備えられている。第３チャンネル層７４は、前記本発明の第２有機発光素子の第１チャンネル層（図２の６０）と同等な役割をし、第１チャンネル層６０と同一あるいは同等な物質層であり得る。同様に、第４チャンネル層７６は、第２チャンネル層６２と同等な役割をする。第３チャンネル層７４と第３ゲート６６と第１及び第２金属層パターン２８、３０とは、第５トランジスタＴ５を構成する。そして、第４チャンネル層７６と第４ゲート６８と第２及び第３金属層パターン３０、３２は、第６トランジスタＴ６を構成する。第５及び第６トランジスタＴ５、Ｔ６は、各々前記本発明の第２有機発光素子の第３及び第４トランジスタＴ３、Ｔ４と同等な役割をする。
【００４３】
一方、第３チャンネル層７４が磁性体層を含む場合、第３チャンネル層７４は、図５に示されたような構成を有しうる。
【００４４】
具体的に、図５を参照すれば、第３チャンネル層７４は第４絶縁層７０の所定領域上に順次に積層された下部電極７４ａ、ハード磁性膜７４ｂ、トンネリング膜７４ｃ、ソフト磁性膜７４ｄ及び上部電極７４ｅを備え、下部電極７４ａハード磁性膜７４ｂ及びトンネリング膜７４ｃが上部電極７４ｅと接触されることを防止するためのスペーサ７４ｆを備える。スペーサ７４ｆは、下部電極７４ａ、ハード磁性膜７４ｂ及びトンネリング膜７４ｃよりなる積層物７４ｇの側面と上部電極７４ｅの積層物７４ｇの側面に沿って拡張された部分との間に備えられている。下部電極７４ａは、第１金属層パターン２８に連結され、上部電極７４ｅの前記拡張された部分は第２金属層パターン３０に連結される。
【００４５】
また、図４を参照すれば、第３チャンネル層７４は、第６絶縁層７８で覆われており、第４チャンネル層７６は、第７絶縁層８０で覆われている。第６絶縁層７８により第３チャンネル層７４は、ホール輸送層５０をはじめとして、電子輸送層４４及び有機発光層４８と絶縁される。第４絶縁層７６は、第７絶縁層８０によりホール輸送層５０と絶縁される。本発明の第３有機発光素子の残りの構成は、前記本発明の第１または第２有機発光素子と同一である。
【００４６】
図６は、前述した本発明の第１有機発光素子で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）画素を構成した場合の平面を示す。図１は、図６を１−１’方向に切断した断面を示した図面である。
【００４７】
図６を参照すれば、第１ゲート３６は、赤色、緑色及び青色画素別に各々１つずつ分離して設け、一方、第２ゲート３８は１つだけ備えられることが分かる。これは、第２ゲート３８は前記三画素に共通で使われることを意味する。
【００４８】
次いで、前述した本発明の実施例による有機発光素子の特性を検証するために本発明者が実施した実験例を説明する。
【００４９】
前記実験例で本発明者は、前記本発明の第１有機発光素子と同等な形態に実験用有機発光素子を作った。従って、本実験例の説明に図１に示した有機発光素子を参照する。
【００５０】
本発明者は、前記実験用有機発光素子に相異なる駆動電圧を印加し、各駆動電圧で第１ゲート３６に印加される電圧を変化させて、前記実験用有機発光素子に供給される電流密度の変化と前記実験用有機発光素子の輝度変化とを測定した。
【００５１】
図７は、前記測定の結果を示す。図７で、参照図形■は第１ゲート３６にバイアス電圧を印加していない時の電流密度及び輝度変化を示す。そして、参照図形●、▲及び▼は各々第１ゲート３６に０．６Ｖ、１．２Ｖ及び１．８Ｖのコントロール電圧を印加した時の電流密度及び輝度変化を示す。
【００５２】
図７を参照すれば、如何なる場合でも第３金属層パターン３２に印加された駆動電圧が増加するに従って、有機発光素子の電流密度及び輝度は増加したが、第１ゲート３６に印加されるコントロール電圧が大きくなるほど両者の増加率は低くなった。
【００５３】
このような測定結果は、第１ゲート３６にコントロール電圧が印加されつつホール輸送層５０を通じて供給されねばならない電流の一部が第１ドーピング領域２２を通じて負極層である第１金属層パターン２８に直接流れた結果に起因する。
【００５４】
また、このような測定結果は、本発明の有機発光素子の場合、第１ゲート３６に印加される電圧を調節することによって、輝度を任意に調節できるということを意味する。
【００５５】
次いで、本発明の第１ないし第３有機発光素子についての製造方法を説明する。
【００５６】
図１、図２及び図４に示したように、本発明の第１ないし第３有機発光素子の構成は、チャンネルの位置及び構成が異なるだけで、それ以外は同一である。したがって、本発明の第２及び第３の有機発光素子の製造方法についての説明は、後述する本発明の第１の有機発光素子の製造方法についての説明に替える。
【００５７】
図８を参照すれば、本発明の第１有機発光素子の製造方法は、まず基板２０に内在された形態にアドレスライン２６及び電源供給ライン２７を形成する。基板２０は、例えば、ｎ型シリコン基板を使用しうる。そして、アドレスライン２６及び電源供給ライン２７は、所定の導電性ライン、例えば、アルミニウムラインで形成しうる。この際、各ラインは、２５０ｎｍ程度の厚さに形成しうる。
【００５８】
次いで、基板２０上に金属層（図示せず）を形成する。前記金属層は、２，５００Å〜３，０００Åの厚さに形成しうる。前記金属層は、例えば、アルミニウム層で形成しうる。前記金属層をパターニングして、前記基板２０上に所定間隔で離隔された第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２を形成する。この際、負極層として使われる第１金属層パターン２８を第２及び第３金属層パターン３０、３２より広く形成する。第２金属層パターン３０は正極層として使われ、第３金属層パターン３２は電源供給ライン２７と連結される。
【００５９】
次いで、基板２０の全面に所定の導電性不純物、例えば、基板２０に注入された不純物と反対の型の不純物、即ちｎ型導電性不純物をイオン注入する。この際、注入される不純物が第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２を透過しないことが望ましいので、前記イオン注入エネルギーは、適切に調節されることが望ましい。前記イオン注入により、第１及び第２金属層パターン２８、３０間の基板２０に所定深さを有する第１ドーピング領域２２が形成される。また、第２及び第３金属層パターン３０、３２間の基板２０に所定深さを有する第２ドーピング領域２４が形成される。第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２は、第１ドーピング領域２２がアドレスライン２６の左側に形成され、第２ドーピング領域２４がアドレスライン２６と電源供給ライン２７との間に形成されるように形成することが望ましい。
【００６０】
次いで、第１金属層パターン２８に不純物を注入して第１及び第２抵抗領域Ｒ１、Ｒ２を形成する。第１及び第２抵抗領域Ｒ１、Ｒ２は、所定間隔で形成する。第１及び第２抵抗領域Ｒ１、Ｒ２は、第２金属層パターン３０から第１ドーピング領域２２を経て第１金属層パターン２８に流れる電流と後続工程で形成されるホール輸送層を経て流れる電流との比を適切に保持するためのものである。
【００６１】
次いで、図９に示したように、第１金属層パターン２８の所定領域上に第８絶縁層９０を形成する。同時に、第１及び第２金属層パターン２８、３０上に第１ドーピング領域２２の全面を覆う第９絶縁層９２を形成し、第２及び第３金属層パターン３０、３２上に第２ドーピング領域２４の全面を覆う第１０絶縁層９４を形成する。第８ないし第１０絶縁層９０、９２、９４は、第８ないし第１０絶縁層９０、９２、９４が形成される領域だけ露出させ、かつ残りの領域は覆うマスクを用いるマスキング法で形成しうる。第８及び第９絶縁層９０、９２は、第１金属層パターン２８で有機発光層が位置する領域を限定する。そして、第９及び第１０絶縁層９２、９４は、第２金属層パターン３０の露出領域を限定するが、後続工程でホール輸送層は、第９及び第１０絶縁層９２、９４により限定された、第２金属層パターン３０の露出領域と接触される。第８ないし第１０絶縁層９０、９２、９４は、例えば、シリコン酸化膜で形成されうる。この場合、第８ないし第１０絶縁層９０、９２、９４は、１，０００Å〜１，５００Å程度の厚さに形成されうる。第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２に比べて第８ないし第１０絶縁層９０、９２、９４は薄い。したがって、第１及び第２金属層パターン２８、３０間と第２及び第３金属層パターン３０、３２間に各々第９及び第１０絶縁層９２、９４を形成しても第１ないし第３金属層パターン２８、３０、３２と基板２０との間の段差プロファイルは、そのまま保持される。これにより、第９絶縁層９２と第１０絶縁層９４の表面形態は、前記段差プロファイルに対応して凹状になる。第９及び第１０絶縁層９２、９４の表面の凹状部分には、各々前記マスキング法を用いて第１ゲート３６と第２ゲート３８とを形成する。以後、第１及び第２ゲート３６、３８の形成に使われたマスクを除去する。これにより、第１ゲート３６と第１ドーピング領域２２と第１及び第２金属層パターン２８、３０とを含む第１トランジスタＴ１が形成され、第２ゲート３８と第２ドーピング領域２４と第２及び第３金属層パターン３０、３２とを含む第２トランジスタＴ２が形成される。第１トランジスタＴ１は、正極として使われる第２金属層パターン３０から負極として使われる第１金属層パターン２８に流れる電流を調節する手段として使われる。第２トランジスタＴ２は、スイッチング素子で第３金属層パターン３２を通じて印加された駆動電圧が第２金属層パターン３０に印加されることを断続する。
【００６２】
引続き、図１０に示したように、第８絶縁層９０上に第１１絶縁層９６を形成し、同時に第９絶縁層９２上に第１ゲート３６を覆う第１２絶縁層９８を形成する。また、第１０絶縁層９４上に第２ゲート３８を覆う第１３絶縁層１００を形成する。第１１ないし第１３絶縁層９６、９８、１００は、所定の酸化膜、例えば、シリコン酸化膜で形成する。
【００６３】
次いで、第８及び第９絶縁層９０、９２間の第１金属層パターン２８上にリフトオフ方式で電子輸送層４４と有機発光層４８とを順次に形成する。電子輸送層４４と有機発光層４８は第１１及び第１２絶縁層９６、９８と同じ高さに形成する。電子輸送層４４は、第１及び第２電子輸送層４４ａ、４４ｂを順次に積層して形成する。第１電子輸送層４４ａは、例えば、Ｃａ層よりなりうるが、５ｎｍ程度に形成できる。第２電子輸送層４４ｂは、例えばＢａＦ２層またはＬｉＦよりなりうるが、２ｎｍ程度に形成しうる。電子輸送層４４は、単層よりなりうるが、例えば、Ｂａ層で形成しても良い。有機発光層４８は、緑色、赤色あるいは青色光を放出できる所定の蛍光物質層、例えば、低分子蛍光層、高分子蛍光層及び燐光層のうち何れか１つよりなりうる。この際、有機発光層４８は８０ｎｍ程度の厚さに形成されうる。
【００６４】
次いで、図１１に示したように、第１１絶縁層９６上に第１４絶縁層１０２を形成し、第１３絶縁層１００上に第１５絶縁層１０４を形成する。第１４及び第１５絶縁層１０２、１０４は所定の酸化膜、例えば、シリコン酸化膜よりなりうる。
【００６５】
次いで、図１２に示したように、ホール輸送層５０と保護層５２とを第１４絶縁層１０２と第１５絶縁層１０４との間に形成する。ホール輸送層５０は、有機発光層４８及び第１２絶縁層９８の露出された面を覆い、かつ第２金属層パターン３０と接触するようにし、保護層５２は、ホール輸送層５０の露出された全面と密着し、かつ第１４及び第１５絶縁層１０２、１０４と接触するようにする。第２金属層３０から供給されるホールはホール輸送層５０と接触された有機発光層４８の全面に輸送されねばならないので、ホール輸送層５０はできるだけ伝導性に優れた物質で形成することが望ましい。保護層５２は、その下に形成された積層物を外部の不純物、特に水分から保護するための手段として使われ、１μｍ程度のシリコン酸化膜で形成しうる。保護層５２と第１４及び第１５絶縁層１０２、１０４との間は、紫外線樹脂のような密封材を使用して密封しうる。
【００６６】
これにより、図１に示した本発明の第１有機発光素子が形成される。
【００６７】
図１と図１２との比較すれば、第１絶縁層３４は、第８、第１１及び第１４絶縁層９０、９６、１０２より構成されることが分かる。そして、第２絶縁層４０は第９及び第１２絶縁層９２、９８より構成されることが分かる。また、第３絶縁層４２は、第１０、第１３及び第１５絶縁層９４、１００、１０４より構成されることが分かる。
【００６８】
前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定するというより、望ましい実施例の例示として解釈されねばならない。例えば、本発明が属する技術分野の当業者ならば、ＦＥＴで表した第１及び第２トランジスタＴ１、Ｔ２の代わりに、薄膜トランジスタを備えても良い。また、電子輸送層４４及び／または有機発光層４８を前述と異なって構成しても良い。従って、本発明の範囲は前述した実施例によって決めるものでなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、テレビのような画像表示用の家電製品をはじめとして、各種データ表示用の電子製品、例えば、コンピュータのモニター、カムコーダの映像表示窓、デジタルカメラの表示窓、ＧＰＳ等に使われ、携帯電話やＰＤＡのような携帯用通信端末機のデータ表示窓に使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施例による有機発光素子の断面図である。
【図２】本発明の第２実施例による有機発光素子の断面図である。
【図３】図２に示した有機発光素子のチャンネルについての拡大図である。
【図４】本発明の第３実施例による有機発光素子の断面図である。
【図５】図４に示した有機発光素子のチャンネルについての拡大図である。
【図６】本発明の実施例による有機発光素子より構成されたＲ、Ｇ、Ｂ画素の平面図である。
【図７】図１、図２または図３に示した有機発光素子についての電流−電圧−輝度特性を示すグラフである。
【図８】図１に示した有機発光素子の製造方法を段階別に示す断面図である。
【図９】図１に示した有機発光素子の製造方法を段階別に示す断面図である。
【図１０】図１に示した有機発光素子の製造方法を段階別に示す断面図である。
【図１１】図１に示した有機発光素子の製造方法を段階別に示す断面図である。
【図１２】図１に示した有機発光素子の製造方法を段階別に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
２０  基板
２６  アドレスライン
２２、２４  第１及び第２ドーピング領域
２７  電源供給ライン
２８、３０、３２  第１、第２、第３金属層パターン
３４  第１絶縁層
３６  第１ゲート
３８  第２ゲート
４０  第２絶縁層
【図１】
0004624123.tif 000002
【図２】
0004624123.tif 000003
【図３】
0004624123.tif 000004
【図４】
0004624123.tif 000005
【図５】
0004624123.tif 000006
【図６】
0004624123.tif 000007
【図７】
0004624123.tif 000008
【図８】
0004624123.tif 000009
【図９】
0004624123.tif 000010
【図１０】
0004624123.tif 000011
【図１１】
0004624123.tif 000012
【図１２】
0004624123.tif 000013