(57)【要約】  共通の基板に配置された複数の有機薄膜トランジスタおよび複数の画素を備えるアクティブマトリクス有機光デバイスであって、複数の窪みを画定する共通のバンク層が、有機薄膜トランジスタおよび画素のために設けられ、窪みには、有機薄膜トランジスタの有機半導体材料を収容するものと、画素の有機光学活性材料を収容するものとがあることを特徴とするアクティブマトリクス有機光デバイスである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の基板に配置された複数の有機薄膜トランジスタおよび複数の画素を備えるアクティブマトリクス有機光デバイスであって、複数の窪みを画定する共通のバンク層が、前記有機薄膜トランジスタおよび前記画素のために設けられ、前記窪みには、前記有機薄膜トランジスタの有機半導体材料を収容するものと、前記画素の有機光学活性材料を収容するものとがあることを特徴とするアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項２】
前記共通基板に電極層が配置され、前記共通バンク層は、前記電極層上に配置され、前記有機薄膜トランジスタの有機半導体材料および前記画素の有機光学活性材料は、前記共通バンク層の前記窪み内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項３】
前記有機薄膜トランジスタは、ボトムゲート型薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項２に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項４】
前記電極層は、上部にゲート誘電体層を備える各有機薄膜トランジスタのゲート電極と、前記ゲート誘電体層上に配置されたソース電極およびドレイン電極とを備え、前記ゲート誘電体層は、前記ゲート電極上に配置されており、前記共通バンク層は、ソース電極およびドレイン電極の上に配置され、前記有機半導体材料は、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル領域に配置されることを特徴とする請求項３に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項５】
前記有機薄膜トランジスタは、トップゲート型薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項２に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項６】
前記電極層は、各有機薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極を備え、前記共通バンク層は、前記ソース電極および前記ドレイン電極の上に配置され、各有機薄膜トランジスタは、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間のチャネル領域に配置された有機半導体材料と、前記有機半導体材料上に配置されたゲート誘電体層と、前記ゲート誘電体層上に配置されたゲート電極とを備えることを特徴とする請求項５に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項７】
各薄膜トランジスタ上に配置された絶縁層をさらに備えることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項８】
前記アクティブマトリクス有機光デバイスの活性表面全体の上に上部電極層が配置され、前記アクティブマトリクス有機光デバイスの上側において前記画素から前記薄膜トランジスタを電気的に隔離するために絶縁分離構造が設けられることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項９】
前記絶縁分離構造は、前記バンク層上で前記薄膜トランジスタの周囲に、隆起したリングとして設けられることを特徴とする請求項８に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項１０】
前記隆起リングは、アンダーカット壁構造を有することを特徴とする請求項９に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項１１】
前記上部電極層は、各有機薄膜トランジスタの上部電極と、各画素の上部電極との両方を形成することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項１２】
複数の有機薄膜トランジスタおよび複数の画素を共通の基板に形成することを含むアクティブマトリクス有機光デバイスの製造方法であって、複数の窪みを画定する共通のバンク層が、前記有機薄膜トランジスタおよび前記画素のために設けられ、前記窪みには、前記有機薄膜トランジスタの有機半導体材料を収容するものと、前記画素の有機光学活性材料を収容するものとがあることを特徴とする方法。
【請求項１３】
共通の基板の複数の薄膜トランジスタおよび複数の有機光学活性画素を備えるアクティブマトリクス有機光デバイスであって、前記アクティブマトリクス有機光デバイスの上側において前記有機光学活性画素から前記薄膜トランジスタを電気的に隔離するために絶縁分離構造が設けられることを特徴とするアクティブマトリクス有機光デバイス。
【請求項１４】
アクティブマトリクス有機光デバイスを形成する方法であって、複数の薄膜トランジスタおよび複数の有機光学活性画素を共通の基板に堆積させることを含み、前記アクティブマトリクス有機光デバイスの上側において前記有機光学活性画素から前記薄膜トランジスタを電気的に隔離するために絶縁分離構造が設けられることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記薄膜トランジスタおよび前記有機光学活性画素は、単一の堆積ステップで共通の材料により形成される上部電極を有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリクス光デバイスに関する。本発明の実施の形態は、アクティブマトリクス光デバイス、特にアクティブマトリクス有機発光デバイスを形成するために有機薄膜トランジスタおよび光学活性画素を共通の基板に堆積させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタは大きく２種類に分けられる。すなわち、バイポーラ接合トランジスタと電界効果トランジスタである。いずれの種類も、３つの電極を備え、それらの間のチャネル領域に半導体材料が配置される、という共通の構造を共有する。バイポーラ接合トランジスタの３つの電極はエミッタ、コレクタ、ベースとして知られ、一方、電界効果トランジスタでは、３つの電極はソース、ドレイン、ゲートとして知られる。バイポーラ接合トランジスタは電流動作型デバイスと説明され得るが、これはベースとエミッタとの間を流れる電流によってエミッタとコレクタとの間の電流が制御されるからである。これに対して、電界効果トランジスタは電圧動作型デバイスと説明され得るが、これはゲートとソースとの間の電圧によってソースとドレインとの間を流れる電流が制御されるからである。
【０００３】
また、トランジスタは、正の電荷担体（正孔）を伝導する半導体材料を備えるか、あるいは負の電荷担体（電子）を伝導する半導体材料を備えるかによって、それぞれｐ型およびｎ型に分類することもできる。半導体材料は、電荷を受容し、伝え、供与する能力に応じて選択され得る。正孔または電子を受容し、伝え、供与する半導体材料の能力は、材料に不純物を添加することによって高めることができる。また、ソース電極およびドレイン電極に用いられる材料は、正孔または電子を受容し注入する能力によっても選択できる。
【０００４】
例えば、ｐ型トランジスタ素子は、効率良く正孔を受容し、伝え、供与する半導体材料を選択し、効率良く半導体材料に正孔を注入し半導体材料から正孔を受容する材料をソース電極およびドレイン電極に選択することによって形成できる。電極のフェルミ準位と半導体材料のＨＯＭＯ準位とのエネルギー準位の整合をうまくとることによって、正孔の注入および受容を向上させることができる。一方、ｎ型トランジスタ素子は、効率良く電子を受容し、伝え、供与する半導体材料を選択し、効率良く半導体材料に電子を注入し半導体材料から電子を受容する材料をソース電極およびドレイン電極に選択することによって形成できる。電極のフェルミ準位と半導体材料のＬＵＭＯ準位とのエネルギー準位の整合をうまくとることによって、電子の注入および受容を向上させることができる。
【０００５】
トランジスタは、これらの構成要素を薄膜の状態で堆積させて薄膜トランジスタ（thin film transistor、ＴＦＴ）を形成することにより、形成することができる。このようなデバイスで半導体材料として有機材料が用いられたものは、有機薄膜トランジスタ（organic thin film transistor、ＯＴＦＴ）として知られている。ＯＴＦＴは、溶液処理のような低コストかつ低温の方法によって製造され得るものである。さらに、ＯＴＦＴは曲げやすいプラスチック基板と相性が良く、ロール・ツー・ロール方式によりフレキシブル基板でＯＴＦＴを量産する可能性が見込まれる。
【０００６】
有機薄膜トランジスタはさまざまな構成が知られている。そのようなデバイスの１つは絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、このトランジスタは、間のチャネル領域に半導体材料が配置されたソース電極およびドレイン電極と、半導体材料に隣接して配置されたゲート電極と、ゲート電極とチャネル領域の半導体材料との間に配置された絶縁材料の層とを備える。
【０００７】
トランジスタの用途の１つは、光検出デバイスや発光デバイスのようなアクティブマトリクス光デバイスにおけるものであり、特に有機発光デバイスおよび有機光検出器アレイにおけるものである。例えば、アクティブマトリクス有機発光ディスプレイは、ディスプレイの画素を構成するマトリクス状の有機発光デバイスを備える。各有機発光デバイスは、アノードと、カソードと、それらの間に配置された有機発光層とを備える。動作の際は、正孔がアノードからデバイスに注入され、電子がカソードからデバイスに注入される。これら正孔と電子が有機発光層で結合して励起子を形成し、励起子は放射性崩壊を起こして光を発する（光検出デバイスでは、この過程は本質的に逆に進む）。電荷の注入と輸送を向上させるために、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、および／または電子輸送層などのような他の層が電極間に設けられてもよい。また、動作を向上させるために、電荷輸送材料と電荷放出材料との混合のような混合材料を用いることも可能である。有機光応答デバイスは、これと同じ構造の、２つの電極間に位置する有機層を備えるものであり、実際、逆に動作する有機発光デバイスと見なすことができる（つまり、デバイスが光にさらされると、正孔および電子が生成、分離される）。
【０００８】
アクティブマトリクス有機発光ディスプレイの画素は、放出状態と非放出状態との間で切り替えることができるが、これは、蓄積キャパシタと、１つが駆動トランジスタである２つのトランジスタとを典型的に備える記憶素子を用いて、画素を流れる電流を変えることにより行われる。
【０００９】
アクティブマトリクス有機発光ディスプレイを形成するために、薄膜トランジスタおよび有機発光デバイスに共通の基板を用いることが知られている。例えば、米国特許第６１５０６６８号明細書は、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）および有機発光デバイス（organic light-emissive device、ＯＬＥＤ）を共通の基板に堆積させ、同じ層の材料をＯＴＦＴのゲートおよびＯＬＥＤのアノードの両方に用いることを開示している。ＯＬＥＤのカソードは、シャドーマスクにより選択的に堆積させられる。さらに、米国特許第６９２４５０号明細書は、ＯＴＦＴおよびＯＬＥＤを共通の基板に堆積させ、同じ層の材料をＯＴＦＴのソースおよびドレイン、ならびにＯＬＥＤのアノードに用いることを開示している。この文書は、ＯＴＦＴのトップゲートおよびＯＬＥＤのカソードを１つのステップで形成することも開示しており、そこでは面全体に金属を堆積させてから層をパターン形成してトップゲートおよびカソードを形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記を見ると、従来技術の一体型ＯＬＥＤ／ＯＴＦＴ構造では、ＯＬＥＤおよびＯＴＦＴのいくつかの層が、堆積後の処理により選択的に堆積およびパターン形成されなければならないことは明らかである。例えば、ＯＴＦＴの有機半導体材料とＯＬＥＤの有機発光材料とを収容するために、別々の構造が設けられる。さらに、従来技術の構成では、デバイスの上側でのＯＴＦＴとＯＬＥＤとの電気的な短絡を防ぐため、ＯＬＥＤのカソードおよびＯＴＦＴのゲートが、堆積後の処理によって選択的に堆積されたりパターン形成されたりしてきた。
【００１１】
本発明のいくつかの実施の形態の目的は、共通の基板に堆積させられた薄膜トランジスタおよび有機発光デバイスを備えるアクティブマトリクス有機発光ディスプレイを製造する方法であって、従来技術の構成よりも簡単かつ迅速でディスプレイ製造工程における時間とコストを節約する方法を提供することである。
【００１２】
本発明のいくつかの実施の形態のさらなる目的は、そのような方法に関わる処理ステップを削減し、共通の基板に堆積させられた薄膜トランジスタおよび有機発光デバイスを備えるアクティブマトリクス有機発光ディスプレイの新しい構造を作り出すことである。
【００１３】
本発明のいくつかの実施の形態のさらなる目的は、アクティブマトリクス有機発光ディスプレイにおいて共通の基板に堆積させられた薄膜トランジスタと有機発光デバイスとを隔離して薄膜トランジスタと有機発光デバイスとの電気的な短絡を防ぐための、代替となる方法および構造を提供することである。
【００１４】
本発明のいくつかの実施の形態のさらなる目的は、アクティブマトリクス有機発光ディスプレイにおいて有機発光デバイスと共通の基板に堆積させられた薄膜トランジスタを封止するための、代替となる方法および構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
発明の概要
共通の基板に配置された複数の有機薄膜トランジスタおよび複数の画素を備えるアクティブマトリクス有機光デバイスであって、複数の窪みを画定する共通のバンク層が、有機薄膜トランジスタおよび画素のために設けられ、窪みには、有機薄膜トランジスタの有機半導体材料を収容するものと、画素の有機光学活性材料を収容するものとがあることを特徴とするアクティブマトリクス有機光デバイスである。
【００１６】
光デバイスは、有機光応答デバイス（例えば光検出器）または有機発光デバイス（例えば有機発光ディスプレイ）であってよい。デバイスは、有機光学活性材料が有機発光材料である有機発光デバイスであることが好ましい。
【００１７】
画素回路は、各画素およびそれに関連する有機薄膜トランジスタと、付加的な駆動要素とで構成される。例えば、アクティブマトリクス有機発光デバイスの各画素回路は、典型的には、発光画素ダイオードと、これに関連する、駆動トランジスタとして働く有機薄膜トランジスタと、スイッチング薄膜トランジスタと、キャパシタとを備えるものである。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、複数の有機薄膜トランジスタおよび複数の画素を共通の基板に形成することを含むアクティブマトリクス有機光デバイスの製造方法であって、複数の窪みを画定する共通のバンク層が、有機薄膜トランジスタおよび画素のために設けられ、窪みには、有機薄膜トランジスタの有機半導体材料を収容するものと、画素の有機光学活性材料を収容するものとがあることを特徴とする方法が提供される。
【００１９】
本発明の第１および第２の態様によれば、アクティブマトリクス有機光デバイスにおいて、有機薄膜トランジスタの有機半導体材料および画素の有機光学活性材料の両方のために共通のバンク構造が設けられる。共通のバンク構造により、共通の基板にＯＴＦＴと画素構造とを堆積させる時にこれらを隔離するための、迅速で簡単な方法が提供される。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、アクティブマトリクス有機光デバイスを形成する方法であって、複数の薄膜トランジスタおよび複数の有機光学活性画素を共通の基板に堆積させることを含み、アクティブマトリクス有機光デバイスの上側において有機光学活性画素から薄膜トランジスタを電気的に隔離するために絶縁分離構造が設けられることを特徴とする方法が提供される。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、共通の基板の複数の薄膜トランジスタおよび複数の有機光学活性画素を備えるアクティブマトリクス有機光デバイスであって、アクティブマトリクス有機光デバイスの上側において有機光学活性画素から薄膜トランジスタを電気的に隔離するために絶縁分離構造が設けられることを特徴とするアクティブマトリクス有機光デバイスが提供される。
【００２２】
本発明の第３および第４の態様によれば、有機光デバイスの上側において画素から薄膜トランジスタを電気的に隔離するために絶縁分離構造が設けられる。そのような構成により、少なくとも１つの画素および薄膜トランジスタの、上部電極材料は、従来技術の構成のように堆積後の処理により選択的に堆積またはパターン形成される必要がない。これを実現するため、絶縁分離構造は上部電極層の堆積より先に設けられる。
【００２３】
ある構成において、絶縁分離構造は、薄膜トランジスタの上部電極材料が画素の上部電極材料から電気的に隔離されるように、薄膜トランジスタの周囲に隆起したリングとして設けられる。リングは、フォトリソグラフィで形成されてよく、またアンダーカット構造（すなわち、リング壁の厚さが上面または上面付近で最も広くなっている）を有してよい。
【００２４】
上部電極は１つ以上の層から形成されてよい。例えば、画素の上部電極は、アルミニウムの単層か、またはアルミニウムおよびバリウムの二重層を備えるカソードであってよい。有機発光デバイスの場合、有機発光画素の上部電極はカソードであることが好ましいが、画素がカソード−有機発光材料−アノードの順に作られる、いわゆる「逆さまの」デバイスではアノードであってよい。
【００２５】
別の構成において、絶縁分離構造は、画素の上部電極材料から薄膜トランジスタを電気的に隔離するために、薄膜トランジスタ上に絶縁材料の層を備える。
【００２６】
さらに別の構成では、薄膜トランジスタ周囲の絶縁リング分離構造と薄膜トランジスタ上の絶縁材料の層との組み合わせが設けられる。
【００２７】
絶縁分離構造は、本発明の第１および第２の態様に関連して説明した共通バンク構造に加えて設けられてもよい。例えば、隆起リング構造を、バンク構造上部で薄膜トランジスタの周囲に設けることができる。
【００２８】
薄膜トランジスタおよび画素の双方の上部電極は、薄膜トランジスタおよび有機発光画素の上部電極を別々に堆積およびパターン形成しなくて済むように、共通の材料を堆積させることによって形成してよい。上部電極材料は、本発明の第３および第４の態様に関連して説明したように薄膜トランジスタおよび有機発光画素の上部電極を電気的に隔離する絶縁分離構造と共に、ディスプレイの活性領域全体の上に全面的に堆積させることができる。つまり、薄膜トランジスタおよび有機発光画素の上部電極は、単一の堆積ステップで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
次に、添付の図面を参照して、単に例として、本発明をさらに詳しく説明する。
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス有機発光ディスプレイの一部を示す図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施の形態に係るアクティブマトリクス有機発光ディスプレイの一部を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す実施の形態に係るアクティブマトリクス有機発光ディスプレイの形成に関わるステップを説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタと有機発光デバイスとの分離を説明する平面図を示す。
【図５】図５は、図４に示す種類の電極分離構造を複数備えるアクティブマトリクス有機発光ディスプレイを説明する平面図を示す。
【図６】図６は、別の実施の形態に係る複数の電極分離構造を備えるアクティブマトリクス有機発光ディスプレイを説明する平面図を示す。
【図７】図７は、トップゲート型薄膜トランジスタを備える、本発明の別の実施の形態に係るアクティブマトリクス有機発光ディスプレイの一部を示す図である。
【図８】図８は、共通のカソードおよびゲートを、ゲートを接続するバイアと共に備える、本発明の別の実施の形態に係るアクティブマトリクス有機発光ディスプレイの一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス有機発光ディスプレイの一部を示す。本図は、基板の右側に堆積させられた有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）と、ＯＬＥＤを駆動するために基板の左側に堆積させられた有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）とを説明する図である。
【００３１】
ＯＴＦＴはボトムゲート型であり、ゲート２と、ゲート誘電体層４と、ソース電極６およびドレイン電極８と、有機半導体材料の層１０とを備える。
【００３２】
ＯＬＥＤは、アノード２０と、正孔注入層２２と、正孔輸送層２４と、有機発光層２６と、カソード２８とを備える。
【００３３】
共通バンク構造３０には、ＯＬＥＤおよびＯＴＦＴの少なくともいくつかの層が堆積させられる窪みが設けられる。
【００３４】
バンク構造３０上部でＯＴＦＴの周囲には分離リング３２が設けられる。分離リング３２は、ＯＬＥＤとＯＴＦＴとをデバイス上部で短絡させずにＯＬＥＤのカソード材料をディスプレイの活性領域上に全面的に堆積させることができるように、ＯＴＦＴをＯＬＥＤから隔離する。つまり、分離リングは、ＯＬＥＤ上に堆積させられたカソード材料をＯＴＦＴ上に堆積させられたカソード材料から分離する。分離リングは、ＯＬＥＤとＯＴＦＴとの電気的な隔離を向上するアンダーカット構造を有すると有利である。
【００３５】
前述の構成は有利である。なぜなら、アクティブマトリクス有機発光ディスプレイでは、ＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ（polymer light-emissive device、ポリマー発光デバイス）またはＳＭＯＬＥＤ（small molecule organic light-emissive device、小分子有機発光デバイス）であってよい）のカソードがディスプレイの活性表面全体の上に堆積させられるのが通例だからである。これは、アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイでは、各ＯＬＥＤサブ画素が、共通のカソード接続を有し、アノード接続の制御によって選択されるためである。
【００３６】
ボトムエミッション型アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの問題点の１つは、ＯＴＦＴとＯＬＥＤとが同じ基板に並んで堆積させられるということである。ボトムゲート型ディスプレイでは、ＯＴＦＴの有機半導体は、表面に露出しているので、カソードと接触することになる。本明細書に開示された技術を用いることによって、ＯＴＦＴの周囲のカソード分離リングが、ＯＴＦＴを覆うカソード金属をＯＬＥＤのカソードから電気的に隔離する。同時に、ＯＴＦＴを覆う金属は、主要な封止材として働く。
【００３７】
前述のカソード分離リング構造の代替として、ＯＬＥＤのカソード金属の堆積より先に絶縁材料の層をＯＴＦＴの上に設けることもできる。そのような絶縁層を用いてＯＴＦＴをカソードから保護／不動態化することは、不完全な有機半導体被覆の結果として露出金属領域が生じた場合にカソードがソース電極およびドレイン電極と短絡するのを防ぐために、また短チャネル効果を防ぐために、必要となる場合がある。これは、カソードの堆積より先に有機絶縁膜をＯＴＦＴの上部に堆積させることによって実現され得る。
【００３８】
図２に示すある構成では、上で論じた２つの代替手法が組み合わされる。すなわち、カソードの電気的、物理的、および化学的な特性からＯＴＦＴをさらに保護および隔離するために、リング分離部および絶縁層３４（有機不動態化材料）の両方が設けられる。例えば、有機半導体材料が溶液から堆積させられる場合、溶媒蒸発に伴う効果によって、結果として生じる膜１０が中央部より周辺部で薄くなることがある。この場合、絶縁層３４は、有機薄膜トランジスタを覆うカソード金属の層がソース電極６および／またはドレイン電極８と接触するのを防ぐ働きをする。なお、ＴＦＴの有機半導体材料の上への絶縁層の付加以外、図２の他の要素は図１に示したものと同じなので、明確にするため、あらためてラベルを付すことはしていない。
【００３９】
ここで好ましい手法は、有機半導体材料の上部へのインクジェット印刷によって絶縁層３４の不動態化材料を堆積させることであろう。そのようなインクジェット可能な不動態化材料は、有機体であることが好ましい。不動態化インクによる有機半導体材料の再溶解を防ぐには、２つの手法のうちの１つを利用してよい。すなわち、（１）広範囲の不動態化溶媒を用いることができるようにするための有機半導体材料の架橋か、または（２）直交する溶媒でのインクジェット印刷かのいずれかである。後者の手法について見ると、有機半導体材料は一般に非極性溶媒に溶けるのに対して、不動態化材料は一般に極性溶媒（メタノール、エタノール、水、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールメチルエーテルアセテート））に溶ける。有機不動態化材料として用いられる典型的な材料としては、ＰＶＡ（ポリビニルアセテート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール）などがある。
【００４０】
図３に、本発明をＯＴＦＴ−ＰＬＥＤディスプレイにおいて実装する１つの方法を示す。このバックプレーンは、以下のステップ（模式的断面図を示す）で作り上げられる。
１．ゲート２およびＰＬＥＤアノード２０の堆積およびパターン形成（例えば、ＩＴＯ被覆基板のパターン形成）
２．誘電体の堆積およびパターン形成４（例えば、架橋可能かつ光パターン形成可能な誘電体）
３．ソース−ドレイン材料の堆積およびパターン形成６、８（例えば金、フォトリソグラフィ）
４．バンクの堆積およびパターン形成３０
５．カソード分離部の堆積およびパターン形成３２
６．例えばインクジェット印刷による、有機層の堆積（ＯＴＦＴでは有機半導体１０、ＯＬＥＤでは正孔注入層２２と、正孔輸送層２４と、発光ポリマー２６）
７．カソードの堆積２８
【００４１】
図３の有機層は、窪みの中に完全に収容されている。これが好ましいが、不可欠でないことは認められるであろう。例えば、層２６が窪みの縁を超えて延びてはいるが画素の発光領域は依然として窪みの境界で画定される、となるように発光ポリマーが堆積させられてよい。同様に、画素の他の層も、窪みの境界を越えて延びるが（実際、これは発光画素のカソードにとって好ましい）、画素の発光領域または光検出領域は依然として窪みの境界で画定される、となるようにしてよい。
【００４２】
カソード分離部は、ＯＴＦＴを覆うカソード金属とＯＬＥＤを覆う金属の領域との電気的導通を断つものである。
【００４３】
図４は、有機薄膜トランジスタと有機発光デバイスとの分離を説明する平面図を示す。この平面図は、分離部（先に論じた図では断面で示された）が、ＯＴＦＴを覆う金属を隔離するために実際はリング形状になっていることを示す。カソード分離リングは、ＯＴＦＴの有機半導体材料１０が位置する領域を取り囲む。図４の実施の形態の有機半導体材料は２つの窪みに収容されており、これら２つの窪みにある材料が共に単一のＯＴＦＴの一部を構成する。図４に示すように複数の窪みを使うことは、有機半導体材料を窪みへ印刷する際に確実に窪みを満たすように窪みの寸法を選択し得る、という点で有利であるが、その結果、窪みどうしの間のバンク材料の不活性領域のために実際にＯＴＦＴの面積が増大し、結局、発光画素のために使用できる基板の面積の割合が減ってしまう。ゆえに、代替となる構成では、ＯＴＦＴの面積を最小化するため、有機半導体材料が単一の大きな窪みに収容される。
【００４４】
図５は、図４に示す種類の電極分離構造を複数備えるアクティブマトリクス有機発光ディスプレイを説明する平面図を示す。カソードの個々の領域だけがカソード面から「切り取られ」ており、パネル全体の電気的導通は保たれている。
【００４５】
図６は、別の実施の形態に係る複数の電極分離構造を備えるアクティブマトリクス有機発光ディスプレイを説明する平面図を示す。この構成では、カソード分離リングがディスプレイの端から端にわたるラインへと結合されている。このような構成により、パッシブマトリクスディスプレイのようにカソードが列へと分離される。この場合、ラインどうしをディスプレイ端部において接続する必要がある。図６では、ディスプレイ全体にわたって共通のカソードを形成するためにカソード列がディスプレイの底部領域に沿って接続されている様子が描かれているのが分かる。
【００４６】
図７は、トップゲート型薄膜トランジスタを備える別の実施の形態を示す図である。図１に示すボトムゲート型ＴＦＴにおけるものと同様の部品には同一の番号を用いている。このトップゲート型構成では、ＯＬＥＤは図１に示す構造と同じ構造を有するが、ＴＦＴの構造は、ソース６およびドレイン８が基板に堆積させられるように、事実上逆向きにされる。共通バンク構造３０が堆積させられて窪みを形成し、有機半導体材料１０が、窪みの中の、ソースおよびドレインの上に堆積させられる。続いてゲート誘電体４およびゲート電極２が堆積させられてＴＦＴが完成する。
【００４７】
図７に示す実施の形態では、ＯＬＥＤを覆うカソード材料２８からゲート電極２を絶縁するために、ゲート電極２の上に絶縁材料の層４４が堆積させられる。絶縁材料４４は、図２の有機不動態化層３４に用いられるものと同じ材料であってよい。あるいは、異なる材料が選択されてもよいが、これは、この構成ではゲート誘電体およびゲート電極が下にある有機半導体材料をある程度保護し、その結果、図２の層３４よりも広範囲の材料が層４４用に選択され得るからである。
【００４８】
図８は、共通のカソードおよびゲート材料２８を備える別の実施の形態を示す図である。この構成では、ＯＬＥＤのカソード材料２８がＴＦＴのゲート電極としても機能するため、絶縁層は不要である。ここでもまた、共通の部品については先に論じた図と共通の参照番号を用いている。
【００４９】
図８に示す構成には、ゲート電極を導電性の接続ライン５２へ接続するための付加的なバイア接点５０が示されている。
【００５０】
このように、本発明の実施の形態は、トップゲート型またはボトムゲート型の薄膜トランジスタを備えてよい。上部電極材料は、ＴＦＴとＯＬＥＤとの短絡を防ぐ絶縁分離構造と共に、ディスプレイの活性領域全体の上に堆積させられてよい。本発明の実施の形態により、ディスプレイの表面全体を覆う共通の自己マスク化カソードでボトムエミッション型アクティブマトリクスディスプレイを製造することができる。分離されたカソードにより、ＯＴＦＴ構造に主要な封止が施される。カソード分離部と共に有機不動態化材料を用いることにより、カソードからのＯＴＦＴの隔離がさらに向上し、短絡効果が抑えられる。また、共通バンク構造を用いることにより、共通基板上のＴＦＴおよびＯＬＥＤ双方の製造が簡単になる。
【００５１】
以下、本発明に係るデバイスの製造に好適な材料および工程についてさらに詳しく説明する。
【００５２】
（基板）
基板はリジッドでもフレキシブルでもよい。リジッド基板は、ガラスまたはシリコンから選択されてよく、また、フレキシブル基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、ポリイミドなどのような薄いガラスまたはプラスチックで構成されてよい。
【００５３】
有機半導体材料は、好適な溶媒の使用によって溶液処理可能としてよい。代表的な溶媒としては、トルエンやキシレンのようなモノアルキルベンゼンまたはポリアルキルベンゼン、テトラリン、クロロホルムなどがある。好ましい溶液堆積技術としては、スピンコーティング、インクジェット印刷などがある。その他の溶液堆積技術には、浸漬コーティング、ロール印刷、スクリーン印刷などがある。
【００５４】
（有機半導体材料）
好ましい有機半導体材料としては、随意に置換されたペンタセンのような小分子、ポリアリーレンのような、特にポリフルオレンおよびポリチオフェンのような随意に置換されたポリマー、オリゴマーなどがある。異なる種類の材料の混合物（例えばポリマーと小分子との混合物）といった材料の混合物を用いてもよい。
【００５５】
（ソース電極およびドレイン電極）
ｐチャネル型ＯＴＦＴでは、ソース電極およびドレイン電極が、例えば金、プラチナ、パラジウム、モリブデン、タングステン、またはクロムなどのような、３．５ｅＶより大きな仕事関数をもつ高仕事関数材料、好ましくは金属で構成されることが好ましい。その金属が４．５ｅＶから５．５ｅＶの範囲の仕事関数を有するとさらに好ましい。また、三酸化モリブデンや酸化インジウムスズなどのような他の好適な化合物、合金、および酸化物を用いてもよい。当技術分野で周知のように、ソース電極およびドレイン電極は、熱蒸着によって堆積させられてよく、また標準的なフォトリソグラフィおよびリフトオフ技術を用いてパターン形成されてよい。
【００５６】
あるいは、ソース電極およびドレイン電極として導電性ポリマーを堆積させてもよい。そのような導電性ポリマーの例はポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）であるが、当技術分野では他の導電性ポリマーも知られている。そのような導電性ポリマーは、例えばスピンコーティング技術またはインクジェット印刷技術などの上で論じた溶液堆積技術を用いて、溶液から堆積させられてよい。
【００５７】
ｎチャネル型ＯＴＦＴでは、ソース電極およびドレイン電極が、例えば、カルシウムまたはバリウムのような３．５ｅＶより小さな仕事関数を有する金属や、または金属化合物の薄層、特に、例えばフッ化リチウム、フッ化バリウム、酸化バリウムなどといったアルカリまたはアルカリ土類金属の酸化物またはフッ化物の薄層などの材料で構成されることが好ましい。あるいは、ソース電極およびドレイン電極として導電性ポリマーを堆積させてもよい。
【００５８】
ソース電極およびドレイン電極は、製造を簡単にするために同じ材料から形成されることが好ましい。しかしながら、ソース電極およびドレイン電極が、それぞれ電荷の注入および取り出しの最適化のために異なる材料で形成されてもよいことは認められるであろう。
【００５９】
ソース電極とドレイン電極との間で定まるチャネルの長さは最大で５００マイクロメートルまで可能であるが、この長さは、２００マイクロメートル未満であることが好ましく、１００マイクロメートル未満がさらに好ましく、２０マイクロメートル未満が最も好ましい。
【００６０】
（ゲート電極）
ゲート電極２は、例えば金属（例えば金）または金属化合物（例えば酸化インジウムスズ）などの、広範囲の導電性材料から選択することができる。あるいは、導電性ポリマーをゲート電極２として堆積させてもよい。そのような導電性ポリマーは、例えばスピンコーティングまたはインクジェット印刷技術などの上で論じた溶液堆積技術を用いて、溶液から堆積させられてよい。
【００６１】
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の厚さは、５〜２００ｎｍほどの範囲にあってよい。ただ、例えば原子間力顕微鏡法（atomic force microscopy、ＡＦＭ）によって測定すると、典型的には５０ｎｍである。
【００６２】
（絶縁層）
絶縁層は、高い抵抗率を有する絶縁材料から選択された誘電体材料で構成される。本誘電体の誘電率ｋは、典型的には２〜３あたりであるが、ｋの値の高い材料が望ましい。なぜなら、ＯＴＦＴで達成可能な静電容量はｋに正比例し、ドレイン電流ＩＤは静電容量に正比例するからである。従って、低い動作電圧で高いドレイン電流を達成するためには、チャネル領域の誘電体層が薄いＯＴＦＴが好ましい。
【００６３】
誘電体材料は、有機であっても無機であってもよい。好ましい無機材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮＸ、スピンオンガラス（ＳＯＧ）などがある。好ましい有機材料は概してポリマーであり、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリジン（polyvinylpyrrolidine、ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリレート、ダウコーニング社から入手できるベンゾシクロブテン（benzocyclobutene、ＢＣＢ）といった絶縁ポリマーなどがある。絶縁層は、材料の混合物から形成されてもよいし、多層構造で構成されてもよい。
【００６４】
誘電体材料は、当技術分野で周知のように、熱蒸着、真空処理、または積層法によって堆積させられてよい。あるいは、誘電体材料は、例えばスピンコーティングまたはインクジェット印刷技術などの上で論じた溶液堆積技術を用いて、溶液から堆積させられてよい。
【００６５】
誘電体材料が溶液から有機半導体に堆積させられる場合は、有機半導体の溶解を引き起こしてはならない。同様に、有機半導体が溶液から誘電体材料に堆積させられる場合は、誘電体材料が溶解してはならない。そのような溶解を回避するための技術としては、直交する溶媒の使用、すなわち最上層の堆積に下の層を溶解しない溶媒を使用することや、下の層を架橋することなどがある。
【００６６】
絶縁層の厚さは、好ましくは２マイクロメートル未満であり、さらに好ましくは５００ｎｍ未満である。
【００６７】
（さらなる層）
本デバイス構成には他の層が含まれてもよい。例えば、自己組織化単分子層（self- assembled monolayer、ＳＡＭ）をゲート、ソース電極またはドレイン電極、基板、絶縁層、および有機半導体材料に堆積させることで、必要に応じて、結晶性を高め、接触抵抗を減らし、表面特性を修復し、付着性を高めてよい。特に、チャネル領域の誘電体表面に結合領域と有機領域とを備える単分子層を設けることで、例えば有機半導体の形態（特にポリマーの配列および結晶性）を改善し電荷トラップを覆うことによってデバイス性能を向上させ、特に、高いｋをもつ誘電体表面を実現してよい。そのような単分子層の代表的な材料としては、長いアルキル鎖をもつクロロシランまたはアルコキシシラン、例えばオクタデシルトリクロロシランなどがある。
【００６８】
以上、本発明について、その好ましい実施の形態を参照して詳しく示し説明したが、添付の請求の範囲により定められた本発明の範囲から離れることなく本実施の形態において構成および細部に多様な変形が可能であることは、当業者に理解されるであろう。
【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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【国際調査報告】
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