CN101842904A - 薄膜有源元件组,薄膜有源元件阵列,有机发光装置,显示装置及薄膜有源元件组的制造方法 - Google Patents

薄膜有源元件组,薄膜有源元件阵列,有机发光装置,显示装置及薄膜有源元件组的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供一种薄膜有源元件组，其提高有机薄膜晶体管组的制造简便性，并进一步抑制制造成本。该薄膜有源元件组具有驱动有源元件和开关有源元件，所述驱动有源元件在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体的通道层而构成，所述开关有源元件在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体的通道层而构成、且用于通断上述驱动有源元件的开关有源元件，上述驱动有源元件及上述开关有源元件，互相在通道宽度的方向上形成间隔地形成，以上述驱动有源元件的上述通道区域所属的直线和上述开关有源元件的上述通道区域所属的直线呈平行的状态地形成上述驱动有源元件及上述开关有源元件。

Description

薄膜有源元件组，薄膜有源元件阵列，有机发光装置，显示装置及薄膜有源元件组的制造方法
技术领域
本发明，涉及薄膜有源元件组、薄膜有源元件阵列、有机发光装置、显示装置及薄膜有源元件组的制造方法。本发明，尤其涉及，提供不限制移动度、制造容易性出色的布置(layout)的薄膜有源元件组、薄膜有源元件阵列、有机发光装置、显示装置及薄膜有源元件组的制造方法。
本申请，与下列日本申请有关，本申请主张来自下列日本申请的优先权。关于承认通过文献参照而编入的指定国，通过参照将下列申请所述内容编入本申请，作为本申请的一部分。
1.日本专利申请2007-283111    申请日2007年10月31日
背景技术
比如，专利文献1公开了用喷墨法等的印刷法形成了个别的半导体层的有机薄膜晶体管技术。
专利文献1：日本特开2007-150031号公报
作为有机材料的形成方法，其中，喷墨法等可以选择区域而形成有机薄膜的印刷法最被看好。喷墨法等可以选择印刷区域而形成薄膜的技术可有效地利用材料，从降低制造成本的观点看是有利的，但是仍然在提高制造的简便性时，往往被要求进一步抑制制造成本。因而，正在寻求驱动能力高、在采用印刷法时能够以低成本制造的结构的薄膜有源元件组。
发明内容
因此，在本发明的1个方面中，以提供能够解决上述的课题的薄膜有源元件组、薄膜有源元件阵列、有机发光装置、显示装置及薄膜有源元件组的制造方法为目的。该目的通过技术方案中的独立项记载的特征的组合而达成。而从属项规定了本发明的更有利的具体例。
根据本发明的第1形态，提供一种薄膜有源元件组，其具有驱动有源元件以及开关有源元件，所述驱动有源元件由在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体通道层而构成，所述开关有源元件是在源极电极及漏极电极之间形成半导体通道层的通道区域而构成的、且用于对上述驱动有源元件进行通断控制，上述驱动有源元件及上述开关有源元件，互相在通道宽度的方向上留有间隔地形成，以上述驱动有源元件的上述通道区域所属的直线和上述开关有源元件的上述通道区域所属的直线呈平行状态地形成上述驱动有源元件及上述开关有源元件。在这种情况下，上述驱动有源元件的上述通道区域与上述开关有源元件的上述通道区域，可以互相在通道宽度的方向上直线状排列。
根据本发明，能够提供驱动能力高、具有在采用印刷法的情况下，能够以低成本制造的结构的薄膜有源元件组。
附图说明
图1是表示应用本实施形态的薄膜晶体管组101的显示装置的电路例的图。
图2是表示薄膜晶体管组101的上表面例的图。
图3是与发光元件PL一起表示薄膜晶体管组101的电路例的图。
图4是表示应用其他的实施形态的薄膜晶体管组151的显示装置的电路例的图。
图5是表示薄膜晶体管组151上表面例的图。
图6是与发光元件PL一起表示薄膜晶体管组151的电路例的图。
图7是表示在图2的薄膜晶体管组101的A-A线剖面例的图。
图8是表示薄膜晶体管组101制造工序的剖面例的图。
图9是表示薄膜晶体管组101制造工序的剖面例的图。
图10是表示薄膜晶体管组101制造工序的剖面例的图。
图11是表示薄膜晶体管组101制造工序的剖面例的图。
图12是表示应用了薄膜晶体管组101或薄膜晶体管组151的有机发光装置201的剖面例的图。
附图标记
101薄膜晶体管组
102基板
104栅电极
106栅极绝缘膜
108漏极电极
110源极电极
112通道层
114绝缘膜
120喷嘴
151薄膜晶体管组
201有机发光装置
202下部电极
204间隔壁
206发光层
208上部电极
具体实施方式
以下，通过发明的实施形态对本发明的一个方面进行说明。以下的实施形态并不限定本发明的保护范围。在实施形态中说明的特征组合并非全部为本发明所必须。作为以下的实施形态所明确揭示的薄膜有源元件组，可列举的有薄膜晶体管元件或薄膜二极管元件等的元件组。半导体材料可以为有机物，也可以为无机物。作为半导体材料采用有机物时，作为薄膜有源元件组，可列举有机薄膜晶体管元件或有机薄膜二极管元件等的元件组。
图1表示应用本实施形态的薄膜晶体管组101的显示装置的电路例。另外，在图1中，当符号中含“11”、“12”等2位的数字时，该数字表示被行列配置的部件的行号码及列号码。这些被行列配置的部件是相同的，当不特别指定行位置及列位置的情况下，以在2位数字的前部被特别指定的符号来代表。比如，在不区别发光小区C11、发光小区C12、发光小区C21、发光小区C22的情况下，单纯记载为发光小区C。
图1表示的显示装置，具有发光小区C11、发光小区C12、发光小区C21、发光小区C22。发光小区C被配置为行方向及列方向的矩阵状。发光小区C还可以具备更多个。被矩阵配置的发光小区C根据数据线DL及栅极线GL而选择。比如当选择数据线DL1和栅极线GL1时，发光小区C11发光。
在发光小区C中，具有开关晶体管Trs、驱动晶体管Trd和发光元件PL。在开关晶体管Trs中，栅极接线端与栅极线GL连接，源极接线端与数据线DL连接。开关晶体管Trs的漏极接线端被连接于驱动晶体管Trd的栅极接线端，驱动晶体管Trd的源极接线端被连接于源极线SL。驱动晶体管Trd的漏极接线端连接于发光元件PL，来自源极线SL的驱动电流供给于发光元件PL。
图2示出薄膜晶体管组101的上表面例。在可以作为驱动有源元件的一例的驱动晶体管Trd的源极电极110及漏极电极108间的通道区域中形成半导体的通道层112。同时，在可以作为用于对驱动有源元件进行通断控制的开关有源元件的一个例子的开关晶体管Trs的源极电极110及漏极电极108间的通道区域中形成半导体的通道层112。
并且，驱动晶体管Trd及开关晶体管Trs，互相在通道宽度Wd及通道宽度Ws的方向上间隔形成，驱动晶体管Trd通道区域所属的直线和开关晶体管Trs的通道区域所属的直线呈平行状态地形成驱动晶体管Trd及开关晶体管Trs。特别是，驱动晶体管Trd的通道区域和开关晶体管Trs的通道区域，可以互相在通道宽度Wd及通道宽度Ws的方向上直线状排列。在这里，采用驱动晶体管Trd的通道区域和开关晶体管Trs的通道区域“直线状排列的”的用语，具有以下所述的意义。比如，通常是指沿包含驱动晶体管Trd的通道长Ld的中点的驱动晶体管Trd的通道宽度Wd的方向的延伸的直线，与沿包含开关晶体管Trs的通道长Ls的中点的开关晶体管Trs的通道宽度Ws的方向延伸的直线重叠的情况。但即使是两直线不重合在一起时，当判断两直线的离间距离没有实际上的分离时，比如为10μm以下的情况下，也可以包含“直线状排列的”的意义。
驱动晶体管Trd及开关晶体管Trs的通道层，可以用有机材料形成。有机材料也可为高分子有机材料。可以通过涂敷法在有机材料等上形成高分子有机材料的通道层。
在本实施形态的薄膜晶体管组101中，由于驱动晶体管Trd的通道区域和开关晶体管Trs的通道区域，在通道宽度的方向上间隔而平行地，尤其是直线状地排列，因此，通道层112的形成变得容易。同时，还能削减制造成本。即，例如，在采用喷墨法或喷嘴涂敷法之类的选择性地形成薄膜区域的涂敷法而形成通道层112时，在通道宽度的一个方向上通过扫描能容易地形成通道层112。如果具有多个墨水(通道层形成材料)的喷出口，则采用一方向扫描可以一次形成多个通道层112。
另外，在开关晶体管Trs和驱动晶体管Trd的通道区域的下部形成栅电极104，开关晶体管Trs的漏极电极108和驱动晶体管Trd的栅电极104用连接孔CH连接。同时，驱动晶体管Trd的漏极电极108，用接触垫CP连接于发光元件PL。驱动晶体管Trd的通道长度Ld和开关晶体管Trs的通道长度Ls通常为相等。
在薄膜晶体管组101中，各具有多个驱动晶体管Trd和开关晶体管Trs。多个驱动晶体管Trd的各源极电极110及各漏极电极108并联连接。同时，多个开关晶体管Trs的各源极电极110及各漏极电极108并联连接。并且，多个驱动晶体管Trd的各通道区域和多个开关晶体管Trs的各通道区域互相在通道宽度Wd及通道宽度Ws的方向上直线状排列。其次，作为其他的实施形态，可列举出驱动晶体管Trd的通道长度Ld与开关晶体管Trs的通道长度Ls有差异的薄膜有源元件组。
图3是与发光元件PL共同表示薄膜晶体管组101的电路例子。在各发光小区C中，具有4个开关晶体管Trs和4个驱动晶体管Trd。并且，4个开关晶体管Trs互相并联连接，4个驱动晶体管Trd互相并联连接。由于4个晶体管并联连接，实际上可使栅宽变大，而加大驱动电流。
图4表示应用其他的实施形态的薄膜晶体管组151的显示装置的电路例。同图的符号的标注与在图1中已经说明过的相同。图4表示的显示装置，与在图1中记载的显示装置相同，具有发光小区C11等，发光小区C被配置成行方向及列方向的矩阵状。在发光小区C还可以具有多个这一点上、被矩阵配置的发光小区C可由数据线DL及栅极线GL选择这一点上，可以和图1表示的显示装置相同。但，在图4表示的各发光小区C中，具有存储元件Mem，比如当选择数据线DL1和栅极线GL1时，或是在存储元件Mem11中写入数据时，发光小区C11发光。
在发光小区C中，具有开关晶体管Trs、驱动晶体管Trd、发光元件PL和存储元件Mem。存储元件Mem，存储通过作为开关有源元件的一个例子的开关晶体管Trs取得的数据，在停止通过开关晶体管Trs的电流的供给之后，用所存储的数据驱动驱动晶体管Trd，该驱动晶体管Trd是驱动有源元件的一个例子。在开关晶体管Trs中，栅极接线端连接于栅极线GL，源极接线端连接于数据线DL。开关晶体管Trs的漏极接线端与驱动晶体管Trd的栅极接线端和存储元件Mem的一个接线端连接，驱动晶体管Trd的源极接线端与源极线SL和存储元件Mem的另一个的接线端连接。驱动晶体管Trd的漏极接线端连接于发光元件PL，来自源极线SL的驱动电流供给于发光元件PL。
图5表示薄膜晶体管组151的上表面例。在可以是驱动有源元件的一个例子的驱动晶体管Trd的源极电极110及漏极电极108间的通道区域形成半导体的通道层112。同时，在可以是对驱动有源元件进行通断控制的开关有源元件的一个例子的开关晶体管Trs的源极电极110及漏极电极108间的通道区域形成半导体的通道层112。并且，驱动晶体管Trd的通道区域和开关晶体管Trs的通道区域，互相在通道宽度Wd及通道宽度Ws的方向上直线状排列。
在薄膜晶体管组151中，由于驱动晶体管Trd的通道区域和开关晶体管Trs的通道区域在通道宽度的方向上直线状排列，所以与薄膜晶体管组101的情况和同样，通道层112的形成变得容易，可削减制造成本。即，例如，使用喷墨法或喷嘴涂敷法之类的选择性地形成薄膜区域的涂敷法来形成通道层112时，在通道宽度的一个方向上通过扫描可容易地形成通道层112。如果具有多个墨水(通道层形成材料)的喷出口时，利用一个方向的扫描可以一次性形成多个通道层112。
同时，在开关晶体管Trs和驱动晶体管Trd的通道区域下部，形成栅电极104，开关晶体管Trs的漏极电极108和驱动晶体管Trd的栅电极104由连接孔CH连接。同时，驱动晶体管Trd的漏极电极108，用接触垫CP连接发光元件PL。驱动晶体管Trd的通道长度Ld与开关晶体管Trs的通道长度Ls相等。同时，驱动晶体管Trd的栅电极104和源极线SL之间形成电容，该电容作为存储元件Mem发挥作用。
在薄膜晶体管组151中，分别具有多个驱动晶体管Trd和开关晶体管Trs。多个驱动晶体管Trd的各源极电极110及各漏极电极108并联连接。同时，多个开关晶体管Trs的各源极电极110及各漏极电极108并联连接。并且，多个驱动晶体管Trd的各通道区域和多个开关晶体管Trs的各通道区域互相在通道宽度Wd及通道宽度Ws的方向上直线状排列。
图6与发光元件PL共同表示薄膜晶体管组151的电路例。在各发光小区C中，具有4个开关晶体管Trs、4个驱动晶体管Trd和1个存储元件Mem。并且，4个开关晶体管Trs被互相并联连接，4个驱动晶体管Trd被互相并联连接。由于4个晶体管被并列连接，因此可实质性地扩大栅宽并加大驱动电流。
图7表示在图2的薄膜晶体管组101A-A线剖面的例子。另外，A-A线剖面虽然表示驱动晶体管Trd的局部，不过，开关晶体管Trs的局部的剖面也可以同样。薄膜晶体管组101各驱动晶体管Trd及开关晶体管Trs，具有基板102、栅电极104、栅极绝缘膜106、漏极电极108、源极电极110、通道层112和绝缘膜114。
在基板102上形成栅电极104。栅极绝缘膜106覆盖栅电极104，而且在其上形成漏极电极108及源极电极110。在漏极电极108及源极电极110之间形成通道层112，生成通道区域。通道层112可以是有机半导体。绝缘膜114覆盖晶体管的全体可保护元件。
在多个驱动晶体管Trd的各源极电极110及各漏极电极108的下部，设置不形成多个驱动晶体管Trd的各栅电极104的区域。同时，在多个开关晶体管Trs的各源极电极110及在各漏极电极108的下部，设置不形成多个开关晶体管Trs的各栅电极104的区域。通过设置不形成栅电极104的区域，可降低寄生电容而提高晶体管的应答速度。
图8～图11表示薄膜晶体管组101制造工序的剖面例。如图8所示，准备基板102，在基板102上形成栅电极104。不特别限定栅电极104的材料。比如可以是Cr、Ti、Al、Mo、Ta、Nb等的单元素金属，可例示这些金属的氮化物、2元系合金、3元系合金。也能使用经过涂敷可形成的导电性聚合物或是金属微粒子。
如图9所示，形成栅极绝缘膜106，且进一步形成源极电极110及漏极电极108。作为栅极绝缘膜106的材料，例如有聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、硅氧烷聚合物等有机绝缘物。作为无机绝缘物材料，可例示硅氧化物、硅氮化物、氧化铝等。
作为源极电极110及漏极电极108材料，可用如Au、Ag、Al、Pt、Cu、Fe、Mo、Ni、W、Ir、Pd等金属或铟·锡·氧化物(ITO)、铟·锌·氧化物(IZO)等金属氧化物。同时，也能使用PEDOT-PSS等导电性聚合物。如果考虑对半导体层的电荷注入的效率，则优选功函数大的Au、Pt、Ir、Pd、ITO、IZO、PEDOT(聚乙烯二氧基噻吩)-PSS(聚对苯乙烯磺酸)。
如图10所示，将通道层112的材料墨水从比如由喷嘴涂敷法、喷墨法等的涂敷法用的喷嘴120喷出至源极电极110及在漏极电极108之间。根据该方法，能简便地对在通道宽度的方向上以直线状排列的源极电极110及漏极电极108之间供给材料墨水。
如图11所示，比如实行烘烤处理等形成通道层112。当通道层112采用有机材料时，比如，能例示聚(3-己基噻吩)等聚噻吩系高分子半导体材料、9，9-二-正辛基芴-双噻吩共聚物材料等芴系高分子半导体材料。另外，可用蒽、丁省、戊省、C60富勒烯、铜酞花青等低分子系半导体材料。另外，对上述的各膜部件的薄膜厚度等没有特别限制。只要使各膜部件确保所需的电气特性、机械特性等特性，就可采用任意值。
如以上所述，能够制造本实施形态的薄膜晶体管组101。特别是，薄膜晶体管组101中，由于各晶体管的通道区域呈直线状配置在通道宽度的方向，所以优选利用喷墨法等可以选择涂敷区域的涂敷方式来形成通道层112。另外，作为其他的实施形态的薄膜晶体管组151也能和薄膜晶体管组101同样地制造。
本实施形态的薄膜晶体管组101或其他的实施形态的薄膜晶体管组151，也能作为薄膜晶体管阵列。薄膜晶体管阵列可以是薄膜有源元件阵列的一例。即，在由薄膜晶体管组101或薄膜晶体管组151制成的薄膜晶体管阵列中，多个薄膜晶体管组在平面基板上呈矩阵状排列。薄膜晶体管组中包含的驱动晶体管Trd的通道区域和薄膜晶体管组中包含的开关晶体管Trs的通道区域，在矩阵的行或列的方向上直线状排列。
同时，发光元件PL为有机发光元件时，应用本实施形态的薄膜晶体管组101或薄膜晶体管组151的显示装置可以作为有机发光装置。即，如果是薄膜晶体管组101的情况下，对驱动晶体管Trd的栅电极104供给来自开关晶体管Trs的漏极电极108的电压或电流，对发光元件供给来自驱动晶体管Trd的漏极电极108的电流。对多个薄膜晶体管组中的各驱动晶体管Trd的源极电极110，供给来自作为电源供给线的一例的源极线SL的电流。对多个薄膜晶体管组中的各开关晶体管Trs的源极电极110供给来自数据线的电压或电流，对多个薄膜晶体管组的各开关晶体管Trs的栅电极104供给来自栅极线GL的电压或电流。根据栅极线GL和数据线DL的选择，驱动矩阵状排列的每一薄膜晶体管组的发光元件PL。
如果是薄膜晶体管组151时，对驱动晶体管Trd的栅电极104及存储元件Mem供给来自开关晶体管Trs的漏极电极108的电压或电流；对发光元件供给来自驱动晶体管Trd的漏极电极108的电流。对多个薄膜晶体管组的各驱动晶体管Trd的源极电极110，供给来自电源线之一例的源极线SL的电流。对多个薄膜晶体管组的各开关晶体管Trs的源极电极110，供给来自数据线的电压或电流，对多个薄膜晶体管组的各开关晶体管Trs的栅电极104，供给来自栅极线GL的电压或电流。根据栅极线GL和数据线DL的选择或存储元件Mem中记录的数据，驱动排列成矩阵状的每一薄膜晶体管组的发光元件PL。
图12表示使用了薄膜晶体管组101或薄膜晶体管组151的有机发光装置201的剖示例。在有机发光装置201中具有在源极电极110及漏极电极108间的通道区域形成半导体的通道层112的驱动晶体管Trd。同时，具有在源极电极110及漏极电极108间的通道区域形成半导体的通道层112的开关晶体管Trs。薄膜晶体管组101的开关晶体管Trs对驱动晶体管Trd进行通断控制。薄膜晶体管组151的开关晶体管Trs对驱动晶体管Trd和存储元件Mem供给数据。
有机发光装置201驱动晶体管Trd的通道区域和开关晶体管Trs的通道区域互相在通道宽度的方向上直线状排列，在薄膜晶体管组上面，具备由薄膜晶体管组驱动或选择的发光元件。在发光元件中有下部电极202、形成于发光区域周边的间隔壁204、发光层206、上部电极208。如果将上部电极208做成透明电极，则变成顶发射型的有机发光装置。同时，如果能代替发光元件形成液晶显示单元等的话，能作为显示装置。
另外，在上述有机发光装置中，可以在每一薄膜晶体管组101或薄膜晶体管组151中应用一个发光元件。即，具有多个薄膜晶体管组及发光元件，多个薄膜晶体管组在平面基板上被排列成矩阵状。包含在薄膜晶体管组中的驱动晶体管Trd的通道区域和，薄膜有源元件组中包含的开关晶体管Trs的通道区域是沿矩阵的行或列的方向被直线状排列的。并且，多个发光元件分别配置在每一晶体管组上，薄膜晶体管组的一单元可驱动一个发光元件。
示出将本实施形态的发光元件设为有机场致发光元件时的构成的一个例子。以下的有机场致发光元件有时称为有机EL元件。
本实施形态的有机EL元件，除具有阳极、发光层及阴极以外，在上述阳极和上述发光层之间，及/或在上述发光层和上述阴极之间还可以有其他的层。作为设置在阴极和发光层之间的层，比如有电子注入层、电子输送层、空穴阻滞层等。设置电子注入层及电子输送层的双方时，靠近阴极的层为电子注入层，靠近发光层的层为电子输送层。
电子注入层，有改善来自阴极的电子注入效率的功能。电子输送层，有改善来自阴极、电子注入层或接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堵塞空穴的运输的功能时，这些层则兼为空穴阻滞层。所谓止住空穴的运输的功能，比如，制作流动空穴电流而不流动电子电流的元件，可根据其电流值的减少而确认止住的效果。
作为在阳极和发光层之间设置的层，可列举出空穴注入层、空穴输送层、电子阻滞层等。在设置空穴注入层及空穴输送层的双方时，靠近阳极的层为空穴注入层，发光层附近的层为空穴输送层。
空穴注入层，有改善来自阳极的空穴注入效率的功能。空穴输送层，有改善来自阳极、空穴注入层或近阳极的空穴输送层的空穴注入的功能。空穴注入层或空穴输送层止住电子的运输功能时，这些层有时兼做电子阻滞层。所谓有止住电子的输送的功能，例如，可制作流动电子电流，而不流动空穴电流的元件，根据其电流值的减少而确认止住的效果。
在本实施形态的有机EL元件中，虽然设置1层发光层，不过，不局限于此，也可以设置2层以上的发光层。另外，有时把电子注入层及空穴注入层总称为电荷注入层，有时把电子输送层及空穴输送层总称为电荷输送层。进一步具体而言，本实施形态的有机EL元件，可以具有下列的层结构的任何一个。
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，
(在这里/表示各层邻接层叠，以下同。)
本实施形态的有机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，可具体列举如下：具有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/阴极的层结构的元件。
作为具有3层以上的发光层的有机EL元件，具体可列举出，将电极/电荷注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电荷注入层作为一个重复单元，具有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......./阴极这样的具有包含2层以上的该重复的单元的层构成的元件。
在上述层构成p及q中，除阳极、电极、阴极、发光层以外的各层都能删除。在这里，电极通过施加电场而发生空穴和电子。比如可例举氧化钒、铟·锡·氧化物、氧化钼等。
本实施形态的有机EL元件，还可以具有基板，在该基板上面能设置上述各层。本实施形态的有机EL元件在与基板相反侧还可以具有夹着上述各层、用于密封的构件。具有基板及上述层构成的有机EL元件，在阳极侧具有基板，不过，不限定于本实施形态，也可在阳极及阴极的任何一侧具有基板。
本实施形态的有机EL元件，为了从发光层放出的光线，使发光层的任意一侧层全部变成透明的。具体而言，例如在为具有基板/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/密封部件而构成的有机EL元件的情况下，可使基板、阳极、电荷注入层及空穴输送层的全部为透明的，成为所谓的底发射型的元件。另外，可以使电子输送层、电荷注入层、阴极及密封部件的全部为透明的，成为所谓的顶发射型的元件。
同时，为具有基板/阴极/电荷注入层/电子输送层/发光层/空穴输送层/电子输送层/阳极/密封部件的构成的有机EL元件的情况下，可使基板、阴极、电荷注入层及电子输送层的全部为透明的，成为所谓的底发射型的元件。另外，使空穴输送层、电荷注入层、阳极及密封部件的全部为透明的，成为所谓的顶发射型的元件。在这里所谓的透明，优选是指到放出来自发光层的光的层为止的可视光透射率为40％以上。被要求是紫色外区域或红外区域的发光的元件的情况下，在该区域中具有40％以上的透射率的元件为优选。
本实施形态的有机EL元件，以更提高与电极的贴紧性或改善来自电极的电荷的注入为目的，可邻接电极设置上述电荷注入层或薄膜厚度2nm以下的绝缘层，同时，以提高界面的贴紧性或防止混合等为目的，在电荷输送层或发光层界面插入薄的缓冲层即可。关于层叠的层的顺序、数目及各层的厚度，可考虑发光效率或元件寿命而适宜地使用。
其次，更具体地说明关于构成本实施形态的有机EL元件的各层的材料及形成方法。构成本实施形态的有机EL元件的基板，只要在形成电极、形成有机物的层时不变化的基板即可，比如，可使用玻璃、塑料、高分子薄膜、硅基板、对这些进行层叠的基板等。作为上述基板，能采用市售的商品，或通过公知的方法制造。
作为本实施形态的有机EL元件的阳极，用透明或半透明的电极时，由于能构成透过阳极的发光元件而优选。作为这样的透明电极或半透明电极，可使用高导电率的金属氧化物、金属硫化物或金属的薄膜，可以适宜利用高透射率的物质。根据所使用的有机层，适宜地进行选择利用。具体而言，可使用：利用含有氧化铟、氧化锌、氧化锡及作为它们的复合体的铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物等的导电性玻璃来制作的膜(NESA等)、金、白金、银、铜等，优选ITO、铟·锌·氧化物、氧化锡。作为制作方法，可举出真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法、镀金法等。同时，作为该阳极，也可以用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等的有机透明导电膜。
对于阳极，也可以使用光反射的材料，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。阳极的薄膜厚度，可考虑光的透过性和导电率而适宜地选择，比如是10nm～10μm，优选是20nm～1μm，更优选是50nm～500nm。
空穴注入层，可以设置在阳极和空穴输送层之间，或设置于阳极和发光层之间。在本实施形态的有机EL元件中，作为形成空穴注入层的材料，可举出苯胺系、星胺(starburst amine)系、酞花青系、氧化钒、氧化钼、氧化钌、氧化铝等氧化物、无定形碳、聚苯胺、聚噻吩等衍生物等。
作为构成空穴输送层的材料，可例示有聚乙烯咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、在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、芪衍生物、三苯二胺衍生物。其他比如还有聚苯胺或其衍生物、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(对亚苯基乙烯)或其衍生物、或聚(2，5-亚噻吩乙烯)(Poly(2，5-thienylene vinylene))或其衍生物等。
在这些中，作为空穴输送层用的空穴输送材料，优选聚乙烯咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、在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。其他，以聚苯胺或其衍生物、聚(对亚苯基乙烯)或其衍生物、或聚(2，5-亚噻吩乙烯)或其衍生物等的高分子空穴输送材料为优选。更优选聚乙烯咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生、在侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物。在为低分子的空穴输送材料的情况下，优选使其分散于高分子的粘合剂再使用。
虽然，对于空穴输送层的成膜方法没有限制，不过，对于低分子空穴输送材料而言，可例示利用与高分子粘合剂混合的溶液的成膜的方法。同时，对于高分子空穴输送材料而言，可例示由溶液成膜的方法。作为利用溶液的成膜中所使用的溶剂，只要是可溶解空穴输送材料的溶剂即可，没有特别限制。作为该溶剂，比如有三氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷等氯系溶剂，四氯呋喃等醚系溶剂，甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂，丙酮、甲乙酮等酮系溶剂，醋酸乙基、醋酸丁酯、乙基醋酸等酯系溶剂。
作为由溶液成膜方法，可用来自溶液的旋涂法、注塑法、微凹版印刷涂敷法、凹版印刷涂敷法、棒涂法、辊涂法、线棒涂敷法、浸渍涂敷法。其他，可使用喷雾涂敷法、网版印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、喷墨式印刷法等的涂敷法。
作为混合的高分子粘合剂，以不极度阻碍电荷输送的粘合剂为佳，同时，使用对可视光的吸收不强的粘合剂。作为该高分子粘合剂，可以例举聚碳酸脂、聚丙烯酸脂、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。
作为空穴输送层的薄膜厚度，可因为所使用的材料不同而最佳值不同，只要按照使驱动电压和发光效率达到适度值的方式进行选择即可。可从至少不发生针孔的厚度的条件出发决定最低薄膜厚度。如果过分厚会使元件的驱动电压不理想地变高，可以从该观点出发来决定最高薄膜厚度。因此作为该空穴输送层的薄膜厚度，比如是1nm～1μm，优选是2nm～500nm，更优选是5nm～200nm。
在本实施形态中优选发光层为有机发光层，主要是由发出荧光或磷光的有机物(低分子化合物及高分子化合物)和对其进行辅助的掺杂剂形成。作为能形成在本实施形态中使用的发光层的材料，比如可采用以下的材料。
作为色素系材料，可列举环戊胺(Cyclopentamine)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、吡唑喹啉衍生物、二苯乙烯基苯(Distyrylbenzene)衍生物等。其他，可举出二苯乙烯基芳基烯衍生物、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、寡噻吩衍生物、三富马酰胺(trifumarylamine)衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物等。
作为金属络合物系材料，比如，能举出中心金属具有Al、Zn、Be等或Tb、Eu、Dy等稀土族金属且在配体中具有噁二唑、噻叠氮、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、喹啉结构等的金属络合物等。比如，可举出铱络合物、白金络合物等具有三重激发状态发光的金属络合物，铝喹啉络合物、苯并喹啉铍络合物、苯并噁唑锌络合物、苯并噻唑锌络合物、叠氮甲基锌络合物、卟啉锌络合物、铕络合物等。
作为高分子系材料，可列举聚对苯基乙炔(poly(p-phenylenevinylene))衍生物、聚噻吩衍生物、聚对亚苯基衍生物、聚硅烷衍生物等。其他，可列举聚乙炔衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、将上述色素体或金属络合物系发光材料等高分子化而得的材料等。
在上述发光性材料里面，作为蓝色发光的材料，能举出二苯乙烯基亚芳基衍生物、噁二唑衍生物、及它们的聚合物、聚乙烯咔唑衍生物、聚对亚苯基衍生物、聚芴衍生物等。其中，又以高分子材料的聚乙烯咔唑衍生物、聚对亚苯基衍生物、聚芴衍生物等为佳。
同时，作为绿色发光的材料，能举出喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物及其它们的聚合物、聚对苯基乙炔衍生物、聚芴衍生物等。其中，优选高分子材料的聚对苯基乙炔衍生物、聚芴衍生物等。
同时，作为红色发光的材料，可举出香豆素衍生物、噻吩环化合物、及它们的聚合物、聚对苯基乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。在其中，优选高分子材料的聚对苯基乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。
在发光层中，以提高发光效率或以使发光波长变化等为目的，可添加掺杂剂。作为这样的掺杂剂，比如，有苝(perylene)衍生物、香豆素衍生物、红莹烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、方酸鎓(squalium)衍生物、卟啉衍生物、苯乙烯系色素、并四苯衍生物、吡唑啉衍生物、十环烯、吩噁嗪酮(Phenoxazone)等。这样的发光层的厚度可为2～200nm。
作为含有机物的发光层的成膜方法，可采用将含发光材料的溶液涂敷在基础体上或上方的方法、真空蒸镀法、转印法等。作为在由溶液的成膜中使用的溶剂的具体例子，可以列举与由前述的溶液成膜空穴输送层时，溶解空穴输送材料的溶剂同样的溶剂。
作为将含发光材料的溶液涂敷在基础体上面或上方的方法，可采用涂敷法。作为涂敷法可以列举：旋涂法、注塑法、微凹版印刷涂敷法、凹版印刷涂敷法、棒涂法、辊涂法、线棒涂敷法、浸渍涂敷法、狭缝涂敷法、毛细管涂敷法、喷雾涂敷法、喷嘴涂敷法。其他，还能用凹版印刷法、网版印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、反转印刷法、喷墨式印刷法等的涂敷方法。
从图形形成或在多种颜色的分别涂敷容易之点出发，优选凹版印刷法、网版印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、反转印刷法、喷墨式印刷法等的印刷法。同时，在升华性的低分子化合物的情况下，能采用真空蒸镀法。进一步，也可以使用通过激光的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，能使用公知的化合物，比如，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、四氰代二甲基苯醌或其衍生物、芴酮衍生物。其他，可示例有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。
这些之中，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)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑、苯醌、蒽醌、(8-羟基喹啉)铝、聚喹啉。
作为电子输送层的成膜法虽没有特别限制，不过，对于低分子电子输送材料，可例示有真空蒸镀法，或自溶液或溶融状态成膜的方法，对于高分子电子输送材料，可例示自溶液或溶融状态成膜的方法。在自溶液或溶融状态成膜的时候，可以并用高分子粘合剂。作为自溶液成膜电子输送层的方法，有与由前述的溶液成膜空穴输送层的方法同样的成膜法。
作为空穴输送层的膜厚度，可因为所使用的材料不同而最佳值不同，只要按照使驱动电压和发光效率为适度值的方式选择就可以。可从至少不发生针孔的厚度的条件出发来决定最低薄膜厚度。如果过分厚会使元件的驱动电压不理想地变高，从该观点出发可以决定最高薄膜厚度。因此作为该空穴输送层的薄膜厚度，比如是1nm～1μm，优选是2nm～500nm，更优选是5nm～200nm。
电子注入层，被设置在电子输送层和阴极之间，或在发光层和阴极之间。作为电子注入层，按照发光层的种类，可举出碱金属、碱土金属、或是含1种以上的上述金属的合金、或是上述金属的氧化物、卤化物及碳氧化物、或是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，可列举有锂、钠、钾、铷、铯、氧化锂、氟化锂等。其他还可举出：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。
同时，作为碱土类金属或该氧化物、卤化物、碳氧化物的例子，可举出镁、钙、钡、锶、氧化镁、氟化镁、氧化钙、氟化钙等。其他，可举出氧化钡、氟化钡、氧化锶、氟化锶、碳酸镁等。
电子注入层，可为2层以上层叠。具体比如是LiF/Ca等。电子注入层可以通过蒸镀法、溅射法、印刷法等加以形成的。作为电子注入层的薄膜厚度，最好为1nm～1μm左右。
作为在本实施形态的有机EL元件中使用的阴极的材料，以功函数小、对发光层的电子注入容易的材料且/或高电导率的材料且/或可见光高反射率的材料为最好。金属中，能使用碱金属或碱土金属、过渡金属或III-B族金属。比如可例示锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪等金属。还可以是钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属。可使用这些金属，或上述金属的其中2个以上的合金，或其中1个以上与金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨、锡中的1个以上形成的合金，或石墨或石墨层间化合物等用。
作为合金的例子，可举出镁-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。同时，作为阴极可以使用透明导电性电极，比如，能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，可使用氧化铟、氧化锌、氧化锡、及作为他们的复合体的铟·锡·氧化物(ITO)或是铟·锌·氧化物(IZO)；作为导电性有机物，可以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，也可以将阴极制成2层以上的层叠结构。而且，也有将电子注入层作为阴极使用的时候。
阴极的薄膜厚度，可考虑电导率或耐久性适宜地选择，不过，例如可为10nm～10μm，优选20nm～1μm，并且更优选50nm～500nm。作为阴极的制作方法，可采用真空蒸镀法、溅射法、或热压接金属薄膜的层压法等。
本实施形态的有机EL元件可任意具有的薄膜厚度在2nm以下的绝缘层，具有使电荷注入容易的功能。作为上述绝缘层的材料，可例举金属氟化物、金属氧化物、有机绝缘材料等。作为设置了薄膜厚度2nm以下的绝缘层的有机EL元件，可列举邻接于阴极设置薄膜厚度为2nm以下的绝缘层的元件、邻接于阳极设置了薄膜厚度2nm以下的绝缘层的元件。
本实施形态的有机EL元件可作为面状光源、区段显示装置，点阵显示装置、液晶显示装置的背照光使用。要想用本实施形态的有机EL元件获得面状光源，只需将面状阳极和阴极相互重叠地配置即可。
同时，为了获得图形状的光源，有以下方法：在上述面状的发光元件表面设置了配置有图形状窗的掩膜的方法、极厚地形成非发光部的有机层而使其实际上非发光的方法，将阳极或阴极的任一方或者二者的电极形成为图形条的方法。通过用这些任意方法形成图形，将若干电极设置成可独立ON/OFF的状态，从而得到能显示数字、文字、简单的记号等的区段型的显示元件。
并且，为了作为点阵元件，将阳极和阴极同时形成为条纹状并使其正交配置即可。通过分别涂敷多种的不同发光颜色的发光材料的方法，或是使用滤色片或使用荧光变换过滤器的方法，使部分颜色显示、多颜色显示变成可能。点阵元件，可为无源驱动，可以与TFT等组合进行有源驱动。这些显示元件，可作为计算机、电视、移动终端、手机、汽车导航系统，摄影机的取景器等的显示装置使用。
以上，使用实施例说明了本发明，但是本发明的技术范围不受上述实施方式所述范围限制。本领域技术人员明白，可对上述实施方式进行多种变更或者改良，进行这种变更或者改良的实施方式也包含在本发明的技术方案记载的范围中。
【产业上的利用可能性】
本发明的薄膜有源元件组、薄膜有源元件阵列、有机发光装置、显示装置及薄膜有源元件组的制造方法，可使用于比如，应用显示装置、照明装置及其他的发光元件的装置的产业上。

Claims (19)

1.一种薄膜有源元件组，具有：
驱动有源元件，通过在源极电极和漏极电极之间的通道区域中形成半导体通道层而构成；
开关有源元件，通过在源极电极和漏极电极之间的通道区域中形成半导体通道层而构成，用于通断所述驱动有源元件，
所述驱动有源元件及所述开关有源元件互相在通道宽度的方向上以间隔状态形成，以所述驱动有源元件的所述通道区域所属的直线和所述开关有源元件的所述通道区域所属的直线呈平行状态地形成所述驱动有源元件及所述开关有源元件。
2.如权利要求1所述的薄膜有源元件组，
所述驱动有源元件的所述通道区域和所述开关有源元件的所述通道区域，互相在通道宽度的方向上呈直线状排列。
3.如权利要求2所述的薄膜有源元件组，
所述驱动有源元件的通道长度和所述开关有源元件的通道长度相等。
4.如权利要求1所述的薄膜有源元件组，
分别具有多个所述驱动有源元件和所述开关有源元件，
多个所述驱动有源元件的各源极电极彼此及各漏极电极彼此分别并联连接，
多个所述开关有源元件的各源极电极彼此及各漏极电极彼此分别并联连接。
5.如权利要求4所述的薄膜有源元件组，
在多个所述驱动有源元件的各源极电极及各漏极电极下部，设置不形成多个所述驱动有源元件的各栅电极的区域，
在多个所述开关有源元件的各源极电极及各漏极电极下部，设置不形成多个所述开关有源元件的各栅电极的区域。
6.如权利要求1所述的薄膜有源元件组，还包括
存储元件，用于存储通过所述开关有源元件取得的数据，在停止了所述开关有源元件供给的电流的供给之后，以所述存储的数据驱动所述驱动有源元件。
7.如权利要求1所述的薄膜有源元件组，
所述驱动有源元件及所述开关有源元件的所述通道层，是有机材料。
8.如权利要求7所述的薄膜有源元件组，
所述驱动有源元件及所述开关有源元件的所述通道层，通过涂敷法形成。
9.一种薄膜有源元件阵列，
具有多个权利要求1所述的薄膜有源元件组，
多个所述薄膜有源元件组，在平面基板上呈矩阵状排列，
所述薄膜有源元件组中包含的驱动有源元件的通道区域，和所述薄膜有源元件组中包含的开关有源元件的通道区域，在矩阵的行或列的方向上呈直线状排列。
10.一种有机发光装置，其包括：
薄膜有源元件组，具有在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体通道层而构成的驱动有源元件，以及，在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体通道层而构成的、用于对所述驱动有源元件进行通断的开关有源元件，所述驱动有源元件及所述开关有源元件互相在通道宽度的方向上以间隔状态形成，以所述驱动有源元件的所述通道区域所属的直线和所述开关有源元件的所述通道区域所属的直线呈平行状态地形成所述驱动有源元件及所述开关有源元件；以及，
在所述有源元件组上形成的、被所述薄膜有源元件组驱动或选择的具有有机发光层的发光元件。
11.如权利要求10所述的有机发光装置，
所述驱动有源元件的所述通道区域和所述开关有源元件的所述通道区域，互相在通道宽度的方向上呈直线状排列。
12.如权利要求11所述的有机发光装置，
具有多个所述薄膜有源元件组及所述发光元件，
多个所述有源元件组，在平面基板上呈矩阵状排列，
所述薄膜有源元件组中包含的驱动有源元件的通道区域和所述薄膜有源元件组中包含的开关有源元件的通道区域，在矩阵的行或列的方向上呈直线状排列，
在每个所述有源元件组中配置多个所述发光元件，
所述薄膜有源元件组的一单元驱动一个所述发光元件。
13.如权利要求12所述的有机发光装置，
将来自所述开关有源元件的漏极电极的电压供给于所述驱动有源元件的栅电极；
将来自所述驱动有源元件的漏极电极的电流供给于所述发光元件；
对多个所述薄膜有源元件组的各驱动有源元件的源极电极，供给来自电源供给线的电流，
对多个所述薄膜有源元件组中的各开关有源元件的源极电极，施加来自数据线的电压；
对多个所述薄膜有源元件组的各开关有源元件的栅电极，施加来自栅极线的电压，
通过所述栅极线和所述数据线的选择，驱动排列成所述矩阵状的每一所述薄膜有源元件组的所述发光元件。
14.如权利要求10所述的有机发光装置，还具有
存储元件，用于存储通过所述开关有源元件取得的数据，并在停止了所述开关有源元件供给的电流的供给之后，以所述存储的数据驱动所述驱动有源元件。
15.一种显示装置，包括：
薄膜有源元件组，具有在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体通道层而构成的驱动有源元件，以及在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体通道层而构成的、用于对所述驱动有源元件进行通断的开关有源元件，所述驱动有源元件及所述开关有源元件互相在通道宽度的方向上以间隔状态形成，以所述驱动有源元件的所述通道区域所属的直线和所述开关有源元件的所述通道区域所属的直线呈平行状态地形成所述驱动有源元件及所述开关有源元件；以及，
在所述有源元件组的上层形成的、被所述薄膜有源元件组驱动或选择的显示元件。
16.如权利要求15所述的显示装置，
所述驱动有源元件的所述通道区域和所述开关有源元件的所述通道区域，互相在通道宽度的方向上呈直线状排列。
17.如权利要求15所述的显示装置，还具有
存储元件，用于存储通过所述开关有源元件取得的数据，并在停止了所述开关有源元件供给的电流的供给之后，以所述存储的数据驱动所述驱动有源元件。
18.一种薄膜有源元件组的制造方法，是制造下述薄膜有源元件组的方法，所述薄膜有源元件组具备在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体通道层而构成的驱动有源元件，以及在源极电极及漏极电极之间的通道区域形成半导体通道层而构成的、用于对所述驱动有源元件进行通断的开关有源元件，所述驱动有源元件及所述开关有源元件互相在通道宽度的方向以间隔状态形成，以所述驱动有源元件的所述通道区域所属的直线和所述开关有源元件的所述通道区域所属的直线呈平行状态地形成所述驱动有源元件及所述开关有源元件，
所述薄膜有源元件组的制造方法具有通过在所述通道宽度的方向上进行涂敷的涂敷法，形成所述通道层的步骤。
19.如权利要求18所述的制造方法，
形成所述通道层的步骤，是通过涂敷法将所述驱动有源元件的所述通道区域和所述开关有源元件的所述通道区域涂敷成直线状排列的步骤。
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