CN101821840A - 薄膜有源元件、有机发光装置、显示装置、电子器件以及薄膜有源元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薄膜有源元件，其具备：透光性基板；形成于基板上的遮光性源电极/遮光性漏电极；形成于遮光性源电极/遮光性漏电极所属的平面上，并与遮光性源电极/遮光性漏电极之间隔着间隙而配置的透光性源电极/透光性漏电极；形成于遮光性源电极/遮光性漏电极与透光性源电极/透光性漏电极之间的间隙的通道层；以及对形成于间隙的通道层施加电场的栅电极。

Description

薄膜有源元件、有机发光装置、显示装置、电子器件以及薄膜有源元件的制造方法
技术领域
本发明涉及薄膜有源元件、有机发光装置、显示装置、电子器件以及薄膜有源元件的制造方法。本发明尤其涉及采用简便的方法且微细加工性优异的薄膜有源元件、有机发光装置、显示装置、电子器件以及薄膜有源元件的制造方法。
背景技术
例如在专利文献1中记载了如下技术：在基于以布线为掩模的背面曝光进行自对准来形成像素电极时，抑制背面曝光的绕入光引起的像素邻接短路。例如在专利文献2中公开了如下技术：在形成通道保护膜时，形成通道保护膜形成用膜，再利用以栅电极为掩模的背面曝光，在通道保护膜形成用膜上形成有机绝缘膜。例如在专利文献3中公开了如下技术：将下部电极用作光掩模，在绝缘膜上形成与下部电极大体相同图案形状的疏液区域和与下部电极大体为颠倒图案形状的亲液区域，在亲液区域内涂布烧成导电性墨液。在该导电性墨液的涂布区域，自对准地形成与下部电极大体颠倒图案形状的上部电极。
专利文献1：日本特开2003-84305号公报
专利文献2：日本特开平9-186335号公报
专利文献3：再公表WO2005/024956号公报
薄膜晶体管的驱动电流与通道长度成反比例地变大。因此，非常希望缩短通道长度。例如，若使用高价的步进曝光装置微细加工薄膜晶体管的源极与漏极之间，则能缩短薄膜晶体管的通道长度。但是，由于使用高价的步进曝光装置，因此导致制造成本增加。
另一方面，若使用廉价的接触式曝光装置或接近式曝光装置，则能抑制制造成本。但该廉价的曝光装置的加工精度顶多为5～10μm左右，因此无法满足缩短通道长度的需求。希望有制造成本得到抑制的、实现源·漏等电极间或布线间的微细加工的技术。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第1方式提供如下薄膜有源元件的制造方法，包括：在透光性基板上形成遮光性导电层的步骤；在与遮光性导电层邻接的区域，以至少在遮光性导电层的一部分边上重叠的方式形成透光性导电层的步骤；形成覆盖透光性导电层的光致抗蚀膜的步骤；从基板的方向以遮光性导电层为遮光掩模，将光致抗蚀膜曝光的步骤；以曝光后的光致抗蚀膜的区域残留的方式，将光致抗蚀膜显影而形成掩模图案的步骤；以掩模图案为掩模，将透光性导电层过蚀刻直至蚀刻种转至掩模之下，而蚀刻至遮光性导电层与透光性导电层分离为止的步骤；以及在分离后的透光性导电层与遮光性导电层之间的间隙，形成作为有源元件的载流子区域而起作用的通道层的步骤。
本发明的第2方式提供如下薄膜有源元件，其具备透光性基板；形成于基板上的遮光性源电极/遮光性漏电极；形成于基板上的遮光性源电极/遮光性漏电极所属的平面上，并与遮光性源电极/遮光性漏电极之间隔着间隙而配置的透光性源电极/透光性漏电极；形成于遮光性源电极/遮光性漏电极与透光性源电极/透光性漏电极之间的间隙的通道层；以及对形成于间隙的通道层施加电场的栅电极。
附图说明
图1所示为本实施方式的薄膜晶体管101的截面例。
图2所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图3所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图4所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图5所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图6所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图7所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图8所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图9所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。
图10所示为将图9的区域130放大示出的截面例。
图11所示为将图9的区域130放大示出的截面例。
图12所示为本实施方式的有机发光装置201的截面例。
图13所示为本实施方式的电子器件301的上表面。
图14所示为图13的A-A线截面。
(符号说明)
101  薄膜晶体管
102  基板
104  栅电极
106  栅绝缘膜
108  源电极
110  漏电极
112  通道层
120  透光性导电层
122  光致抗蚀膜
124  掩模图案
130  区域
201  有机发光装置
202  绝缘膜
204  有机发光层
206  背电极
301  电子器件
302  基板
304  遮光性布线
306  透光性布线
具体实施方式
图1所示为本实施方式的薄膜晶体管101的截面例。薄膜晶体管101具备基板102、栅电极104、栅绝缘膜106、源电极108、漏电极110和通道层112。源电极108和漏电极110的源或漏的功能可以颠倒。即，源电极108可以作为源起作用，也可以作为漏起作用。漏电极110可以作为漏起作用，也可以作为源起作用。
如上所述，源电极108和漏电极110可以颠倒，在本实施方式中，源·漏电极的任一方为透光性，另一方为遮光性。例如，当源电极108为遮光性时，漏电极110为透光性，当源电极108为透光性时，漏电极110为遮光性。
薄膜晶体管101可以是薄膜有源元件的一个例子。薄膜有源元件例如除了薄膜晶体管101外，还包括薄膜二极管、薄膜太阳能电池、薄膜传感器等。基板102可以为透光性。作为基板102，可以例示例如透明玻璃等透明绝缘体。
栅电极104可以为透光性。栅电极104向通道层112施加电场。栅电极104形成于基板102上。栅电极104例如可以例示透光性的氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟钨(IWO)、掺铝氧化锌(AZO)等透光性导体。作为透光性导体，还可以例示掺镓氧化锌(GZO)、掺氟氧化锌(FZO)、掺锑二氧化锡(ATO)、掺氟二氧化锡(FTO)、氧化镁(MgO)等。
栅电极104可以是上述例示的透光性导体的单层膜，也可以是层叠膜。作为栅电极104的形成方法，例如可以例示如下方法：在基板102的整个面上沉积透光性导电层后，使用光刻法和蚀刻法进行加工。
栅绝缘膜106可以为透光性。栅绝缘膜106覆盖基板102上的栅电极104，形成于基板102和栅电极104上。栅绝缘膜106例如可以例示透光性硅氧化膜等透光性绝缘体。
作为栅绝缘膜106的形成方法，例如可以例示CVD(化学气相沉积)法、溅射法等的薄膜沉积法、旋涂法、喷墨印刷法、印刷法等的溶液涂布法。
源电极108可以为遮光性，也可以是遮光性源·漏电极的一个例子。源电极108形成于栅绝缘膜106上。另外，在基板102上形成栅绝缘膜106后，在基板上形成源电极108。
源电极108可以含有金属。作为金属，例如可以例示Au、Ag、Ge、Ni、Pd、Pt、Re、Si、Te、W、Al、Cu、Cr或Mn。源电极108可以是这些金属的单层膜，或者也可以是层叠膜。另外，源电极108可以是上述例示的金属的单元素金属膜，也可以是以这些金属为主要成分的合金。
漏电极110可以为透光性，可以是透光性源·漏电极的一个例子。漏电极110形成于栅绝缘膜106上。另外，在基板102上形成栅绝缘膜106后，在基板上形成漏电极110。漏电极110形成于基板102上的源电极108所属的平面上，并与源电极108隔着间隙而配置。
漏电极110可以含有金属氧化物。作为金属氧化物，可以例示氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟钨(IWO)、掺铝氧化锌(AZO)等。作为金属氧化物，还可以例示掺镓氧化锌(GZO)、掺氟氧化锌(FZO)、掺锑二氧化锡(ATO)、掺氟二氧化锡(FTO)、氧化镁(MgO)等。漏电极110可以是上述例示金属氧化物的单层膜，也可以是层叠膜。
在通道层112上，在源电极108与漏电极110之间生成晶体管的通道区域。通道层112至少形成于源电极108与漏电极110之间的间隙。通道层112如图所示，可以超出源电极108与漏电极110之间的间隙。
另外，在本实施方式中，“透光性”或“遮光性”的技术含义如下。即，“透光性”的概念不仅包括入射到透光性部件的光全部透过的情况，还包括透过了充分的光足以使透过了部件的光将感光性材料感光的情况。即，入射到透光性部件的光中即使一部分的光透过而一部分被反射或吸收，当透过的光具有足以使感光性材料感光的光量的情况也属于“透光性”。另外，“遮光性”的概念不仅包括将入射到遮光性部件的光全部屏蔽的情况，还包括少量透过遮光性部件的光实质上不使感光性材料感光的情况。即，即使入射到遮光性部件的光中一部分光透过部件，但透过的光不足以使感光材料实质上感光的情况也属于“遮光性”。
图2～图9所示为本实施方式的薄膜晶体管101的制造过程中的截面例。如图2所示，准备透光性基板102，在基板102上形成透光性栅电极104。栅电极104例如可以如下来形成：在基板102的整个面上沉积透光性导电层后，用光刻法和蚀刻法进行加工。
此外，在基板102上形成覆盖栅电极104的栅绝缘膜106。栅绝缘膜106例如可以采用CVD法、溅射法等的薄膜沉积法、旋涂法、喷墨印刷法、印刷法等的溶液涂布法来形成。
如图3所示，在形成了栅电极104和栅绝缘膜106的基板102上形成源电极108。源电极108可以通过在基板102的整个面上形成遮光性导电层，再将该遮光性的导电膜蚀刻来形成。作为遮光性的导电膜，例如可以例示Au、Ag、Ge、Ni、Pd、Pt、Re、Si、Te、W、Al、Cu、Cr或Mn的单元素膜或以这些金属为主要成分的合金膜。
遮光性导电膜可以是单层膜或层叠膜。作为遮光性导电膜的沉积方法，可以例示溅射法、CVD法、蒸镀法。关于遮光性导电膜的膜厚，可以例示10nm～2000nm。遮光性导电膜的膜厚下限取决于能确保遮光性的膜厚的条件，膜厚的上限取决于成膜时间、蚀刻时间的上限、或不剥离的膜厚等的条件。
如图4所示，在与作为遮光性导电层的源电极108邻接的区域，以至少在源电极108中的一部分边重叠的方式形成透光性导电层120。透光性导电层120例如可以例示氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟钨(IWO)、掺铝氧化锌(AZO)等。此外，还可以例示掺镓氧化锌(GZO)、掺氟氧化锌(FZO)、掺锑二氧化锡(ATO)、掺氟二氧化锡(FTO)、氧化镁(MgO)等。
作为透光性导电层120的形成方法，例如可以例示溅射法、CVD法。关于透光性导电层120的膜厚，可以例示50nm～2000nm。透光性导电层120的膜厚下限取决于能确保薄层电阻值(sheet resistance value)的膜厚的条件，膜厚上限取决于能确保透光率的膜厚、成膜时间、蚀刻时间的上限、或不剥离的膜厚等的条件。
如图5所示，形成至少覆盖透光性导电层120的光致抗蚀膜122。作为光致抗蚀膜122，优选负型的感应性树脂。当通过旋转涂布等形成光致抗蚀膜122时，在涂布后进行预烘烤。
如图6所示，从基板102的方向以作为遮光性导电层的源电极108为遮光掩模，将光致抗蚀膜122曝光。该曝光的结果是，在未形成源电极108的区域的光致抗蚀膜122上形成曝光区域。曝光区域成为掩模图案124。
如图7所示，以使曝光后的光致抗蚀膜122的区域即曝光区域残留的方式，将光致抗蚀膜122显影。通过显影和之后的后烘烤，形成掩模图案124。另外，在掩模图案124的形成中，由于采用从基板102方向以源电极108为遮光掩模的曝光、即背面曝光，因此掩模图案124相对于源电极108自对准地形成。
如图8所示，以掩模图案124为掩模，将透光性导电层120过蚀刻直至蚀刻种转至掩模图案124之下。在该过蚀刻中，蚀刻直至作为遮光性导电层的源电极108与透光性导电层120分离。另外，通过蚀刻至源电极108与透光性导电层120分离，形成漏电极110。
如图9所示，将掩模图案124剥离，露出漏电极110，形成通道层112来掩埋源电极108与漏电极110之间的间隙，即可制造图1所示的薄膜晶体管101。当通道层112为有机半导体时，通道层112例如可以通过涂布来形成。利用涂布来形成通道层112的情况可以与后述说明的电子注入层层、电子输送层、空穴注入层或空穴输送层的情况相同。
在本实施方式的薄膜晶体管101中，作为透光性导电膜的漏电极110如下来形成：以与作为遮光性导电膜的源电极108自对准地形成的掩模图案124为掩模，通过蚀刻来形成。在该蚀刻中，过蚀刻直至成为漏电极110的透光性导电层120转入掩模图案124之下。因此，能微细地加工源电极108与漏电极110之间的间隙，能微细地形成薄膜晶体管101的通道长度。该加工不使用高价的步进曝光装置等，能以低成本进行加工。
另外，在上述实施方式中，对在形成遮光性导电层即源电极108之前在基板102上形成透光性栅电极104和透光性栅绝缘膜106的、所谓的底栅(bottom gate)的例子进行了说明。但是，当在形成了通道层112后形成栅绝缘膜和栅电极的、所谓的顶栅的情况下，也能采用上述实施方式的源电极108和漏电极110的形成方法。
关于蚀刻至遮光性导电层即源电极108与透光性导电层120分离的蚀刻方法中，可以采用湿式蚀刻法。采用该湿式蚀刻法，能将透光性导电层120过蚀刻。或者，在蚀刻至遮光性导电层即源电极108与透光性导电层120分离的蚀刻方法中，可以使用生成以卤素系自由基或离子、或氧系自由基或离子作为蚀刻种的等离子体蚀刻法，将透光性导电层120过蚀刻。
图10所示为将图9的区域130放大表示的截面例。间隔源电极108与漏电极110之间的间隙，形成与源电极108相对至的漏电极110。漏电极110的用垂直于透光性基板102的表面且横切间隙的面切断时的截面形状可以为：漏电极110与透光性基板102所形成的界面侧与其他面侧相比向间隙方向伸出的正锥形。即，与透光性基板102所形成的界面侧的间隙的宽度Db小于其他的面侧的间隙的宽度Dt。通过制成这种截面形状，能在间隙之间可靠地形成通道层112。
这种截面形状例如可以如下来得到：一边使掩模图案124一点点后退，一边实施透光性导电层120的蚀刻处理。例如可以反复进行如下工序：将透光性导电层120蚀刻，例如通过采用氧系原料气体的蚀刻使掩模图案124后退，再将透光性导电层120蚀刻。
图11所示为将图9的区域130放大表示的截面例。隔着源电极108与漏电极110之间的间隙，形成与源电极108相对置的漏电极110。漏电极110的用垂直于透光性基板102的表面且横切间隙的面切断时的截面形状可以为：漏电极110与透光性基板102所成的界面的相反侧与其他面侧相比向间隙方向伸出的倒锥形。
即，与透光性基板102形成的界面侧的间隙的宽度Db大于其他的面侧的间隙的宽度Dt。通过制成这种截面形状，例如能使来自栅电极104的电场分布产生的电力线(电束)向垂直于截面的方向靠近。其结果是，能抑制电场局部集中于通道区域，使晶体管的特性变稳定。这种截面形状例如可以通过在湿式蚀刻法中调节蚀刻剂的组成和处理温度来实现。
图12所示为本实施方式的有机发光装置201的截面例。在透光性基板102上形成薄膜有源元件的一个例子即薄膜晶体管101。薄膜晶体管101与上述同样，具备基板102、透光性栅电极104、透光性栅绝缘膜106、遮光性源电极108、透光性漏电极110以及通道层112。
有机发光装置201还具备覆盖通道层112的绝缘膜202和有机发光元件。有机发光元件具有与漏电极110共通的透明电极、有机发光层204、覆盖有机发光层204的背电极206。有机发光装置201中，有机发光元件由薄膜晶体管101驱动。
另外，有机发光元件所具有的透明电极和作为透光性源电极/透光性漏电极的一个例子即漏电极110，通过将在同一成膜工序中沉积的导电层进行加工而形成。因此，能削减工序、抑制制造成本。另外，在图12中，以薄膜晶体管101作为驱动元件例示了有机发光元件，但也可以驱动液晶等的显示装置。
图13所示为本实施方式的电子器件301的上表面。图14所示为图13的A-A线截面。电子器件301具备透光性基板302、形成于基板302上的遮光性布线304、形成于基板302上的遮光性布线304所属的平面上且与遮光性布线304之间隔着间隙而配置的透光性布线306。
透光性布线306与上述薄膜晶体管101的漏电极110同样地形成。根据这种电子器件301，能微细地加工布线间距。该加工不采用高价的步进曝光装置等，能以低成本加工布线。
另外，在源电极108与通道层112之间或漏电极110与通道层112之间的任一方还可以具备载流子注入层。具备形成于源电极108与通道层112之间的遮光性电极侧载流子注入层和形成于漏电极110与通道层112之间的透光性电极侧载流子注入层，透光性电极侧载流子注入层和遮光性电极侧载流子注入层可以具有不同的载流子注入效率。此时，可以选择载流子注入层的材料以使载流子注入效率均一。
另外，可以在源电极108与通道层112之间或漏电极110与通道层112之间的任一方或两方具备载流子注入层。利用载流子注入层，能使源电极108与通道层112之间或漏电极110与通道层112之间的载流子注入效率均等。通道层112例如可以为有机物、尤其是有机半导体，载流子注入层例如可以为有机物、尤其是有机半导体。
下面，列举将本实施方式的发光元件作为有机电致发光元件时的构成的一个例子。以下，有时将有机电致发光元件称为有机EL元件。
本实施方式的有机EL元件除了具有阳极、发光层和阴极外，还可以在上述阳极与上述发光层之间和/或上述发光层与上述阴极之间具有其他的层。作为能在阴极与发光层之间设置的层，可以列举电子注入层、电子输送层、空穴阻挡层等。当设有电子注入层和电子输送层这两者时，接近阴极的层为电子注入层，接近发光层的层为电子输送层。
电子注入层具有改善来自阴极的电子注入效率的功能。电子输送层具有改善来自阴极、电子注入层或更靠近阴极的电子输送层的电子注入的功能。
当电子注入层或电子输送层具有阻碍空穴输送的功能时，这些层有时兼为空穴阻挡层。关于具有阻碍空穴输送的功能，例如可以制作流过空穴电流而不流过电子电流的元件，以其电流值的减少来确认阻碍效果。
作为设置在阳极与发光层之间的层，可以列举空穴注入层、空穴输送层、电子阻挡层等。当设有空穴注入层和空穴输送层这两层时，接近阳极的层为空穴注入层，接近发光层的层为空穴输送层。
空穴注入层具有改善来自阳极的空穴注入效率的功能。空穴输送层具有改善来自阳极、空穴注入层或接近阳极的空穴输送层的空穴注入的功能。
当空穴注入层或空穴输送层具有阻碍电子输送的功能时，这些层有时兼为电子阻挡层。关于具有阻碍电子输送的功能，例如可以制作流过电子电流而不流过空穴电流的元件，以其电流值的减少来确认阻碍效果。
在本实施方式的有机EL元件中，设有1层发光层，但不限于此，还可以设置2层以上的发光层。另外，有时将电子注入层和空穴注入层总称为电荷注入层，将电子输送层和空穴输送层总称为电荷输送层。更具体而言，本实施方式的有机EL元件可以具有下述层构成中的任一种。
a)阳极/空穴输送层/发光层/阴极、
b)阳极/发光层/电子输送层/阴极、
c)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极、
d)阳极/电荷注入层/发光层/阴极、
e)阳极/发光层/电荷注入层/阴极、
f)阳极/电荷注入层/发光层/电荷注入层/阴极、
g)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/阴极、
h)阳极/空穴输送层/发光层/电荷注入层/阴极、
i)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电荷注入层/阴极、
j)阳极/电荷注入层/发光层/电荷输送层/阴极、
k)阳极/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极、
l)阳极/电荷注入层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极、
m)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电荷输送层/阴极、
n)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极、
o)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极。
(这里，/表示各层邻接层叠的意思。下同。)
本实施方式的有机EL元件可以具有2层以上的发光层。作为具有2层发光层的有机EL元件，具体可以列举如下p)的层构成的有机EL元件。
p)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/电极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极
作为具有3层以上的发光层的有机EL元件，具体而言，以电极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层为一个重复单元，可以列举具有如下q)这样的含有2层以上该重复单元的层结构的有机EL元件：
q)阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/重复单元/重复单元…/阴极
在上述层构成p和q中，阳极、阴极、发光层以外的各层可以删除。这里，电极通过施加电场而产生空穴和电子。例如，可以列举氧化钒、氧化铟锡、氧化钼等。
本实施方式的有机EL元件还可以具有基板，在该基板上可以设置上述各层。本实施方式的有机EL元件还可以夹杂上述各层在与基板相反侧具有封固用部件。具有基板和上述层构成的有机EL元件在阳极侧具有基板，但本实施方式不限于此，可以在阳极和阴极的任一侧具有基板。
本实施方式的有机EL元件为了放出来自发光层的光，使发光层的任一侧的层全为透明。具体而言，例如具有基板/阳极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层/阴极/封固部件这样的构成的有机EL元件，可以制成基板、阳极、电荷注入层和空穴输送层全为透明的所谓的底部发光型元件。另外，还可以制成电子输送层、电荷注入层、阴极以及封固部件全为透明的所谓的顶部发光型的元件。
此外，具有基板/阴极/电荷注入层/电子输送层/发光层/空穴输送层/电荷注入层/阴极/封固部件这样的构成的有机EL元件，可以制成基板、阴极、电荷注入层和电子输送层全为透明的所谓的底部发光型元件。
另外，还可以制成空穴输送层、电荷注入层、阳极以及封固部件全为透明的所谓的顶部发光型元件。这里所谓的透明，优选从发光层到放出光的层的可见光透射率为40％以上。在需要紫外区域或红外区域的发光的元件的情况下，优选在该区域具有40％以上的透射率。
本实施方式的有机EL元件，为了进一步提高与电极的密合性或改善来自电极的电荷的注入，可以与电极邻接地设置上述电荷注入层或膜厚2nm以下的绝缘层，为了提高界面的密合性或防止混合等，可以在电荷输送层或发光层的界面插入薄缓冲层。关于层叠的层的顺序、数量以及各层的厚度，可以根据发光效率或元件寿命来适当选用。
接着，更具体说明构成本实施方式的有机EL元件的各层的材料和形成方法。构成本实施方式的有机EL元件的基板，只要在形成电极、形成有机物的层时不发生变化的基板即可，例如可以采用玻璃、塑料、高分子膜、硅基板、将它们层叠而成的基板等。作为上述基板，可以为市售品，或用公知的方法来制造。
作为本实施方式的有机EL元件的阳极，当使用透明或半透明的电极时，能构成透过阳极发光的元件，因而优选。作为所述透明电极或半透明电极，可以使用高导电率的金属氧化物、金属硫化物或金属薄膜，可优选使用高透射率的物质，根据所使用的有机层来适当选用。具体而言，采用由含有氧化铟、氧化锌、氧化锡、以及它们的复合体即氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌等的导电性玻璃制成的膜(NESA等)、金、铂、银、铜等，优选ITO、氧化铟锌、氧化锡。作为制作方法，可以列举真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀敷法等。作为该阳极，可以使用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等有机透明导电膜。
阳极可以采用将光反射的材料，作为该材料，优选功函数为3.0eV以上的金属、金属氧化物、金属硫化物。阳极的膜厚可以根据透光性和导电率来适当选择，例如为10nm～10μm，优选为20nm～1μm，更优选为50nm～500nm。
空穴注入层可以设置在阳极与空穴输送层之间或阳极与发光层之间。在本实施方式的有机EL元件中，作为形成空穴注入层的材料，可以列举苯基胺类、星型胺类、酞菁类、氧化钒、氧化钼、氧化钌、氧化铝等氧化物、无定形碳、聚苯胺、聚噻吩衍生物等。
作为构成空穴输送层的材料，可以例示聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、茋衍生物、三苯基二胺衍生物。此外，还可以例示聚苯胺或其衍射物、聚噻吩或其衍生物、聚芳基胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚对苯乙烯或其衍生物、或聚(2，5-噻吩乙烯)或其衍生物等。
其中，作为空穴输送层中使用的空穴输送材料，优选聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物。此外，还优选聚芳基胺或其衍生物、聚对苯乙烯或其衍生物、或聚(2，5-噻吩乙烯)或其衍生物等高分子空穴输送材料。更优选聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物。若是低分子的空穴输送材料，优选在高分子粘合剂中分散后使用。
对空穴输送层的成膜方法没有限制，低分子空穴输送材料的情况下，可以例示由与高分子粘合剂的混合溶液来成膜的方法。高分子空穴输送材料的情况下，可以例示由溶液来成膜的方法。作为溶液成膜中使用的溶剂，只要是能使空穴输送材料溶解的溶剂即可，没有特殊限制。作为该溶剂，可以例示氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯类溶剂、四氢呋喃等醚类溶剂、甲苯、二甲苯等芳烃类溶剂、丙酮、甲乙酮等酮类溶剂、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基溶纤剂醋酸酯等酯类溶剂。
作为溶液成膜方法，可以采用利用溶液的旋涂法、流延法、微型凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法。此外，还可以采用喷雾涂布法、丝网印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂布方法。
作为混合的高分子粘合剂，优选不极度阻碍电荷输送的高分子粘合剂，并且优选使用对可见光的吸收不强的高分子粘合剂。作为该高分子粘合剂，可以例示聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
作为空穴输送层的膜厚，最佳值因使用的材料而不同，按驱动电压与发光效率为适度的值来选择即可。基于至少不会产生针孔的厚度的条件，可以决定最低膜厚。基于若太厚则元件的驱动电压提高而不优选的观点，可以决定最高膜厚。因此，作为该空穴输送层的膜厚，例如为1nm～1μm，优选为2nm～500nm，更优选为5nm～200nm。
关于发光层，本实施方式中优选为有机发光层，主要由发出荧光或磷光的有机物(低分子化合物和高分子化合物)和辅助它的掺杂物来形成。作为形成能在本实施方式中使用的发光层的材料，例如可以列举如下材料。
作为色素类材料，例如可以列举甲环戊丙胺(cyclopendamine)衍生物、四苯基丁二烯衍生物化合物、三苯基胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑并喹啉衍生物、二苯乙烯基苯衍生物等。此外，还可以列举二苯乙烯基芳烃衍生物、吡咯衍生物、噻吩环化合物、吡啶环化合物、紫环酮衍生物、苝衍生物、寡聚噻吩衍生物、triphmanylamine衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物等。
作为金属络合物类材料，例如可以列举中心金属具有Al、Zn、Be等或Tb、Eu、Dy等的稀土类金属、且配体具有噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、喹啉结构等的金属络合物等。例如，可以列举铱络合物、铂络合物等从三重激发态发光的金属络合物、铝羟基喹啉络合物、苯并羟基喹啉铍络合物、苯并噁唑锌络合物、苯并噻唑锌络合物、偶氮甲基锌络合物、卟啉锌络合物、铕络合物等。
作为高分子类材料，可以列举聚对苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚对苯衍生物、聚硅烷衍生物等。此外，还可以列举聚乙炔衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、将上述色素或金属络合物类发光材料高分子化得到的材料等。
上述发光性材料中，作为发蓝光的材料，可以列举二苯乙烯基芳烃衍生物、噁二唑衍生物以及它们的聚合物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚对苯衍生物、聚芴衍生物等。其中，优选高分子材料的聚乙烯基咔唑衍生物、聚对苯衍生物、聚芴衍生物等。
作为发绿光的材料，可以列举喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、以及它们的聚合物、聚对苯乙烯衍生物、聚芴衍生物等。其中，优选高分子材料的聚对苯乙烯衍生物、聚芴衍生物等。
作为发红光的材料，可以列举香豆素衍生物、噻吩环化合物、以及它们的聚合物、聚对苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。其中，优选高分子材料的聚对苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。
为了提高发光效率或改变发光波长，可以在发光层中添加掺杂物。作为这样的掺杂物，例如可以列举苝衍生物、香豆素衍生物、红荧烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、方酸内鎓盐(squarylium)衍生物、卟啉衍生物、苯乙烯基类色素、丁省衍生物、吡唑啉酮衍生物、十环烯、吩噁嗪酮等。另外，这种发光层的厚度可以为2～200nm。
作为含有有机物的发光层的成膜方法，可以采用将含有发光材料的溶液在基体上或上方涂布的方法、真空蒸镀法、转印法等。作为溶液成膜中使用的溶剂的具体例子，可以列举与上述利用溶液来进行空穴输送层的成膜中使用的使空穴输送材料溶解的溶剂相同的溶剂。
作为在基体上或上方涂布含有发光材料的溶液的方法，可以采用涂布法。作为涂布法，可以例示旋涂法、流延法、微型凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法、狭缝涂布法、毛细管涂布法、喷涂法、喷嘴涂布法。此外，还可以采用凹版印刷法、丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、反转印刷法、喷墨印刷法等涂布方法。
从图案形成或多种颜色的分涂容易的观点出发，优选凹版印刷法、丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、反转印刷法、喷墨印刷法等印刷方法。另外，在使用升华性的低分子化合物的情况下，可以采用真空蒸镀法。此外，还可以采用通过激光转印或热转印在规定的区域形成发光层的方法。
作为电子输送层，可以使用公知的物质，可以例示噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷或其衍生物、苯醌或其衍生物、萘醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷或其衍生物、芴酮衍生物。此外，还可以例示二苯基二氰基乙烯或其衍生物、联苯醌衍生物、或8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴或其衍生物。
其中，优选噁二唑衍生物、苯醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、或8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴或其衍生物。更优选2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑、苯醌、蒽醌、三(8-羟基喹啉)铝、聚喹啉。
作为电子输送层的成膜方法，没有特殊限制，使用低分子电子输送材料的情况下，可以例示利用粉末的真空蒸镀法、或利用溶液或熔融状态的成膜方法，高分子电子输送材料的情况下，可以例示利用溶液或熔融状态的成膜方法。在利用溶液或熔融状态来成膜时，可以并用高分子粘合剂。作为利用溶液来进行电子输送层的成膜的方法，可以列举与上述利用溶液来进行空穴输送层的成膜的方法相同的成膜方法。
作为电子输送层的膜厚，最佳值因使用的材料而不同，按驱动电压与发光效率为适度的值来选择即可。基于至少不会产生针孔的厚度的条件，可以决定最低膜厚。基于若太厚则元件的驱动电压提高而不优选的观点，可以决定最高膜厚。因此，作为该电子输送层的膜厚，例如为1nm～1μm，优选为2nm～500nm，更优选为5nm～200nm。
电子注入层设置在电子输送层与阴极之间、或发光层与阴极之间。作为电子注入层，根据发光层的种类，可以列举碱金属、碱土金属、或含有1种以上上述金属的合金、或上述金属的氧化物、卤化物以及碳氧化物、或上述物质的混合物等。作为碱金属或其氧化物、卤化物、碳氧化物的例子，可以列举锂、钠、钾、铷、铯、氧化锂、氟化锂等。此外，还可以列举氧化钠、氟化钠、氧化钾、氟化钾、氧化铷、氟化铷、氧化铯、氟化铯、碳酸锂等。
作为碱土金属或其氧化物、卤化物、碳氧化物的例子，可以列举镁、钙、钡、锶、氧化镁、氟化镁、氧化钙、氟化钙等。此外，还可以列举氧化钡、氟化钡、氧化锶、氟化锶、碳酸镁等。
电子注入层可以是2层以上层叠而成。具体而言，可以列举LiF/Ca等。电子注入层可以通过蒸镀法、溅射法、印刷法等形成。电子注入层的膜厚优选为1nm～1μm左右。
作为本实施方式的有机EL元件中使用的阴极的材料，优选功函数小且容易向发光层的电子注入的材料和/或高导电率的材料和/或可见光高反射率的材料。当为金属时，可以使用碱金属或碱土金属、过渡金属或III-B族金属。例如，可以例示锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪等金属。另外，也可以是钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属。可以使用这些金属、或上述金属中2种以上的合金、或它们中1种以上与金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨、锡中的1种以上的合金、或石墨或石墨层间化合物等。
作为合金的例子，可以列举镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。作为阴极，可以使用透明导电性电极，例如可以使用导电性金属氧化物或导电性有机物等。具体而言，作为导电性金属氧化物，可以使用氧化铟、氧化锌、氧化锡、以及它们的复合体氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，作为导电性有机物，可以使用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等有机的透明导电膜。另外，可以将阴极制成2层以上的层叠结构。有时电子注入层被用作阴极。
关于阴极的膜厚，可以考虑导电率或耐久性来适当选择，例如为10nm～10μm，优选为20nm～1μm，更优选为50nm～500nm。作为阴极的制作方法，可以使用真空蒸镀法、溅射法、将金属薄膜热压接的层压法等。
本实施方式的有机EL元件可任意具有的膜厚为2nm以下的绝缘层具有使电荷注入变得容易的功能。作为上述绝缘层的材料，可以列举金属氟化物、金属氧化物、有机绝缘材料等。作为设有膜厚为2nm以下的绝缘层的有机EL元件，可以列举与阴极邻接地设有膜厚2nm以下的绝缘层的有机EL元件、与阳极邻接地设有膜厚2nm以下的绝缘层的有机EL元件。
本实施方式的有机EL元件可用作面状光源、段式显示装置、点阵式显示装置、液晶显示装置的背光源。为了使用本实施方式的有机EL元件得到面状的光源，只要按面状的阳极与阴极重叠的方式配置即可。
为了得到图案状的光源，有如下方法：在上述面状的发光元件的表面配置设有图案状开口的掩模的方法、使非发光部的有机物层形成极厚而使其实质上不发光的方法、将阳极或阴极的任一方或两方的电极形成图案状的方法。通过采用上述任一方法形成图案，并以可独立地开/关的方式配置若干个电极，即可得到能显示数字、文字、简单的符号等的段式显示元件。
此外，为了制成点阵元件，将阳极与阴极均形成条状并正交配置即可。通过分别涂布多种发光色不同的发光材料的方法或使用滤色器或荧光转换滤块的方法，能实现部分色彩显示、多色显示。点阵元件可以被动驱动，也可以与TFT等组合而主动驱动。这些显示元件可用作电脑、电视机、行动终端机、手机、汽车导航系统、摄像影机的取景器等的显示装置。

Claims (19)

1.一种薄膜有源元件的制造方法，包括：
在透光性基板上形成遮光性导电层的步骤；
在与所述遮光性导电层邻接的区域，以至少在所述遮光性导电层的一部分边上重叠的方式形成透光性导电层的步骤；
形成覆盖所述透光性导电层的光致抗蚀膜的步骤；
从所述基板的方向以所述遮光性导电层为遮光掩模，将所述光致抗蚀膜曝光的步骤；
以曝光后的所述光致抗蚀膜的区域残留的方式，将所述光致抗蚀膜显影而形成掩模图案的步骤；
以所述掩模图案为掩模，将所述透光性导电层过蚀刻直至蚀刻种转至所述掩模之下，而蚀刻至所述遮光性导电层与所述透光性导电层分离为止的步骤；以及
在分离后的所述透光性导电层与所述遮光性导电层之间的间隙，形成作为有源元件的载流子区域而起作用的通道层的步骤。
2.根据权利要求1所述的薄膜有源元件的制造方法，还包括如下步骤：在形成所述遮光性导电层之前，在所述基板上形成透光性栅电极和透光性栅绝缘膜。
3.根据权利要求1所述的薄膜有源元件的制造方法，还包括如下步骤：在形成所述通道层之后，形成栅绝缘膜和栅电极。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的薄膜有源元件的制造方法，其中，在蚀刻至所述遮光性导电层与所述透光性导电层分离为止的步骤中，采用湿式蚀刻法将所述透光性导电层过蚀刻。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的薄膜有源元件的制造方法，其中，在蚀刻至所述遮光性导电层与所述透光性导电层分离为止的步骤中，采用生成卤素系自由基或离子、或氧系自由基或离子作为蚀刻种的等离子体蚀刻法，将所述透光性导电层过蚀刻。
6.一种薄膜有源元件，其具备：
透光性基板；
形成于所述基板上的遮光性源电极/遮光性漏电极；
形成于所述基板上的所述遮光性源电极/遮光性漏电极所属的平面上，并与所述遮光性源电极/遮光性漏电极之间隔着间隙而配置的透光性源电极/透光性漏电极；
形成于所述遮光性源电极/遮光性漏电极与所述透光性源电极/透光性漏电极之间的所述间隙的通道层；以及
对形成于所述间隙的所述通道层施加电场的栅电极。
7.根据权利要求6所述的薄膜有源元件，其中，隔着所述间隙而与所述遮光性源电极/遮光性漏电极相对置的所述透光性源电极/透光性漏电极的用垂直于所述透光性基板的表面且横切所述间隙的面切断时的截面形状为：所述透光性源电极/透光性漏电极的与所述透光性基板所成的界面的相反侧的面与其他面相比向所述间隙方向伸出的倒锥形。
8.根据权利要求6所述的薄膜有源元件，其中，隔着所述间隙而与所述遮光性源电极/遮光性漏电极相对置的所述透光性源电极/透光性漏电极的用垂直于所述透光性基板的表面且横切所述间隙的面切断时的截面形状为：所述透光性源电极/透光性漏电极的与所述透光性基板所成的界面侧的面与其他面相比向所述间隙方向伸出的正锥形。
9.根据权利要求6所述的薄膜有源元件，其中，所述透光性源电极/透光性漏电极通过如下方式来形成：
在透光性基板上形成遮光性导电层；
在与所述遮光性导电层邻接的区域，以至少在所述遮光性导电层的一部分边上重叠的方式形成透光性导电层；
形成至少覆盖所述透光性导电层的光致抗蚀膜；
从所述基板的方向以所述遮光性导电层为遮光掩模，将所述光致抗蚀膜曝光；
以曝光后的所述光致抗蚀膜的区域残留的方式，将所述光致抗蚀膜显影而形成掩模图案；
以所述掩模图案为掩模，将所述透光性导电层过蚀刻直至蚀刻种转至所述掩模之下，而蚀刻至所述遮光性导电层与所述透光性导电层分离为止。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的薄膜有源元件，其在所述透光性源电极/透光性漏电极与所述通道层之间，或者所述遮光性源电极/遮光性漏电极与所述通道层之间的任一方还具有载流子注入层。
11.根据权利要求6～9中任一项所述的薄膜有源元件，其还具有形成于所述透光性源电极/透光性漏电极与所述通道层之间的透光性电极侧载流子注入层和形成于所述遮光性源电极/遮光性漏电极与所述通道层之间的遮光性电极侧载流子注入层，
所述透光性电极侧载流子注入层与所述遮光性电极侧载流子注入层具有不同的载流子注入效率。
12.根据权利要求6～9中任一项所述的薄膜有源元件，其在所述透光性源电极/透光性漏电极与所述通道层之间，或者所述遮光性源电极/遮光性漏电极与所述通道层之间的任一方或两方还具有载流子注入层，
利用所述载流子注入层，使所述透光性源电极/透光性漏电极与所述通道层之间以及所述遮光性源电极/遮光性漏电极与所述通道层之间的载流子注入效率均等。
13.根据权利要求9所述的薄膜有源元件，其中，所述通道层为有机物。
14.根据权利要求10所述的薄膜有源元件，其中，所述载流子注入层为有机物。
15.根据权利要求6所述的薄膜有源元件，其中，所述透光性源电极/透光性漏电极含有金属氧化物，
所述遮光性源电极/遮光性漏电极含有金属。
16.一种有机发光装置，其具备：
透光性基板；
形成于所述基板上的薄膜有源元件；以及
形成于所述薄膜有源元件上或所述基板与所述薄膜有源元件之间且由所述薄膜有源元件驱动或选择的有机发光元件；
所述薄膜有源元件具备：
形成于所述基板上的遮光性源电极/遮光性漏电极；
形成于所述基板上的所述遮光性源电极/遮光性漏电极所属的平面上，并与所述遮光性源电极/遮光性漏电极之间隔着间隙而配置的透光性源电极/透光性漏电极；
形成于所述遮光性源电极/遮光性漏电极与所述透光性源电极/透光性漏电极之间的所述间隙的通道层；以及
对形成于所述间隙的所述通道层施加电场的栅电极。
17.根据权利要求16所述的有机发光装置，其中，所述有机发光元件所具有的透明电极和所述透光性源电极/透光性漏电极是加工在同一个成膜工序中沉积的导电层而成的。
18.一种显示装置，其具备：
透光性基板；
形成于所述基板上的薄膜有源元件；以及
形成于所述薄膜有源元件上或所述基板与所述薄膜有源元件之间且由所述薄膜有源元件驱动或选择的显示元件；
所述薄膜有源元件具备：
形成于所述基板上的遮光性源电极/遮光性漏电极；
形成于所述基板上的所述遮光性源电极/遮光性漏电极所属的平面上，并与所述遮光性源电极/遮光性漏电极之间隔着间隙而配置的透光性源电极/透光性漏电极；
形成于所述遮光性源电极/遮光性漏电极与所述透光性源电极/透光性漏电极之间的所述间隙的通道层；以及
对形成于所述间隙的所述通道层施加电场的栅电极。
19.一种电子器件，其具备：
透光性基板；
形成于所述基板上的遮光性布线；以及
形成于所述基板上的所述遮光性布线所属的平面上，并与所述遮光性布线之间隔着间隙而配置的透光性布线；
所述透光性布线通过如下方式来形成：
在透光性基板上形成遮光性导电层；
在与所述遮光性导电层邻接的区域，至少以在所述遮光性导电层的一部分边上重叠的方式形成透光性导电层；
形成覆盖所述透光性导电层的光致抗蚀膜；
从所述基板的方向以所述遮光性导电层为遮光掩模，将所述光致抗蚀膜曝光；
以曝光后的所述光致抗蚀膜的区域残留的方式，将所述光致抗蚀膜显影而形成掩模图案；
以所述掩模图案为掩模，将所述透光性导电层过蚀刻直至蚀刻种转至所述掩模之下，而蚀刻至所述遮光性导电层与所述透光性导电层分离为止。
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