JP2008147607A - 半導体要素、これを備えた有機発光ディスプレイ装置及び該半導体要素の製造方法 - Google Patents
半導体要素、これを備えた有機発光ディスプレイ装置及び該半導体要素の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】半導体要素、これを備えた有機発光ディスプレイ装置及び該半導体要素の製造方法を提供する。
【解決手段】基板を提供する段階と、連続的な有機半導体層を基板上に形成する段階と、溶媒を連続的な有機半導体層上に第２領域内に適用することによって、第２領域内に位置した有機半導体物質を溶解させて連続的な有機半導体層から除去する段階とを含む、費用面において効果的でありつつ、パターニングされた半導体領域が高いレベルの均一度を有する構造体を実現できる有機半導体物質のパターニングされた構造体を有する基板を備える半導体要素の製造方法である。
【選択図】図３
【解決手段】基板を提供する段階と、連続的な有機半導体層を基板上に形成する段階と、溶媒を連続的な有機半導体層上に第２領域内に適用することによって、第２領域内に位置した有機半導体物質を溶解させて連続的な有機半導体層から除去する段階とを含む、費用面において効果的でありつつ、パターニングされた半導体領域が高いレベルの均一度を有する構造体を実現できる有機半導体物質のパターニングされた構造体を有する基板を備える半導体要素の製造方法である。
【選択図】図３
Description
本発明は、パターニングされた有機半導体層を有する基板を備えた半導体要素(半導体素子)、これを備えた有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法に係り、さらに詳細には、複数個の有機薄膜トランジスタを備えた基板、これを備えた有機発光ディスプレイ装置、及び基板上に複数個の有機薄膜トランジスタを製造する方法に関する。
能動駆動型の有機発光ディスプレイ装置において、各画素に少なくとも一つの薄膜トランジスタが備えられる。製造コストを節減するために、有機薄膜トランジスタ(ＯＴＦＴ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を利用することが望ましい。複数個のＯＴＦＴは、一般的にマトリックス形態に配列されるが、このとき、有機半導体層(ＯＳＣ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）は、パターニングされなければならない。非特許文献に開示されたように、高い点滅比のような優れた性能のトランジスタを得るためには、有機半導体層のパターニングが必須である。パターニングは、隣接した薄膜トランジスタの間及び電子回路の配線との望ましくないクロストーク効果を防止するためにも必要である。パターニングされていない半導体層は、電流漏れ経路を誘発することもある。
インクジェットプリンティング、フレキソプリンティング、または他のプリンティングのような直接パターニング技術が、有機半導体層をパターニングするのに使われうる。しかし、これは、例えば、インクの乾燥のようなプリンティングプロセス中に有機半導体層のプロファイルが不均一になる結果をよく引き起こすという問題があった。したがって、ディスプレイ装置の輝度の均一性を阻害する広範囲なＯＴＦＴ偏差の結果が得られる。他のパターニング方法は、エッチングプロセスを含むフォトリソグラフィ法を使用することである。しかし、このプロセスは、複雑で高価であるだけでなく、有機半導体層を損傷させるという問題があった。
ＧＥＲＷＩＮ Ｈ． ＧＥＬＩＮＣＫ ｅｔ Ａｌ． "Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ ｄｉｓｐｌａｙｓ ａｎｄ ｓｈｉｆｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ"， Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ３， １０６．１１０ （２００４）
ＧＥＲＷＩＮ Ｈ． ＧＥＬＩＮＣＫ ｅｔ Ａｌ． "Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ ｄｉｓｐｌａｙｓ ａｎｄ ｓｈｉｆｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ"， Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ３， １０６．１１０ （２００４）
本発明は、前記問題点を含んで色々な問題点を解決するためのものであって、隣接したパターニングされた半導体領域の間でのクロストークを防止しつつも、費用面で効果的であり、パターニングされた半導体領域の均一度が非常に高い基板を実現できるパターニングされた有機半導体層を有する基板を備える半導体素子、これを備えた有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、連続的な有機半導体層を塗布するための広域溶液コーティングプロセスの長所と、有機半導体層のパターニングのための溶媒のインクジェットプリンティングの長所とを結合した新たな接近法を使用する。この方法は、均一な有機半導体層厚さの結果と低いＯＴＦＴ偏差の結果をもたらす。さらに、有機半導体層のパターニングプロセスにおいて非常に安価な二段階のみを経る。連続的な有機半導体層を塗布するために、多様な溶液蒸着法を利用できるが、これは、均一なフィルム形成の結果をもたらし、例えば、スピンコーティング、ブレードコーティング、ディップキャスティングなどを含む。連続的な有機半導体層が形成されれば、連続的な有機半導体層をパターニングするための第二段階が実施される。(複数個のＯＴＦＴのうち一つである)単一ＯＴＦＴの周囲に溶媒をプリンティングして有機半導体層を溶解させるために、インクジェットプリンティング法が使われうる。パターニングは、例えば、ＯＴＦＴの周囲に非有機半導体領域の“リング”を形成して、電流漏れ経路と望ましくないクロストーク効果とを防止できる。本発明は、ボトムゲートＯＴＦＴだけでなく、トップゲートＯＴＦＴにも使われうる。
本発明の第１特徴によれば、パターニングされた有機半導体物質の構造を有する基板(望ましくは、ガラス基板またはプラスチック基板)を備える半導体素子の製造方法が開示されるが、パターニングされた構造は、複数個の第１領域と複数個の第２領域とを有し、各第１領域は、第１厚さと等しいかそれより大きい厚さの有機半導体物質を有し、各第２領域は、有機半導体物質を有さないか、または第２厚さと等しいかそれより薄い厚さの有機半導体物質を備える。前記方法は、基板を提供する段階と、基板上に連続的な有機半導体層を形成する段階と、連続的な有機半導体層の第２領域に溶媒を適用することによって、第２領域に位置した有機半導体物質を溶解させて除去する段階とを含む。複数個の第１領域は、望ましくは、互いに連結されない。複数個の第２領域は、互いに連結されていてもよく、互いに分離されていてもよい。本発明による“複数個の”ＯＴＦＴは、少なくとも二つのＯＴＦＴ、望ましくは、１００個以上のＯＴＦＴを意味する。これは“複数個の”第１領域にも同様に適用できる。
望ましくは、有機半導体物質は、少量の溶媒を局部的に適用することによっても完全に除去される。乾燥する間に、溶解された領域の有機半導体物質は、残存する硬い有機半導体物質方向に収縮して、結果として有機半導体物質のない領域をもたらす。
望ましくは、有機半導体物質は、溶媒を適用することによって完全に除去される。望ましい他の実施形態によれば、有機半導体物質は、(溶媒の適用によって)第１領域での有機半導体物質の最小厚さが第２領域での有機半導体物質の厚さの少なくとも５倍(望ましくは８倍、さらに望ましくは１０倍)である。
望ましくは、第２領域上に溶媒を適用することは、第２領域上に溶媒をインクジェットプリンティングすることによって行われる。望ましくは、ポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ−コ−(ジオクチルフルオレニル−ジチオフェン−イル)、ポリ−アルキルトリアリールアミン、ジヘキシルセキシチオフェン、星状オリゴチオフェン系、ポリ(アルキルテルチオフェン)、ポリ(アルキルクアテルチオフェン)、官能性アセン系、官能性ペンタセン系、及びビス−(トリ−エチルシリルエチニル)−アントラジチオフェンのうち少なくとも一つが有機半導体材料として使われる。
望ましくは、１００℃と１８０℃との間の沸点を有する溶媒が使われる。望ましくは、ビス−(トリ−イソプロピルシリルエチニル)−ペンタセン、空間規則的なポリ−３−ヘキシルチオフェン、及び空間規則的なポリ−３−デシルチオフェンのうち少なくとも一つが有機半導体物質として使われ、及び／またはＮ−アセチル−６，１３−エピチオイミノ−６，１３−ジヒドロペンタセン−Ｓ−オキシド及び６，１３−エピテトラクロロベンゾ−６，１３−ジヒドロペンタセンのうち一つがペンタセン前駆体として使われる。望ましくは、クロロホルム、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、キシレン、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、アニソール、３，４ジメチルアニソール、１，２ジクロロベンゼン、テトラリン、１，２，４トリメチルベンゼン、１，２，３トリメチルベンゼン、１，３，５トリメチルベンゼン、メチル１５ベンゾエート、エチルベンゾエートのうち少なくとも一つが溶媒として使われる。
本発明の望ましい第１実施形態によれば、連続的な有機半導体層を形成する前に、ソース電極及びドレイン電極の複数個の対が基板上に形成される。望ましくは、製造方法は、パターニングされた構造体上に絶縁層を形成する段階と、絶縁層上に各対のソース電極とドレイン電極の間に対応するように、複数個のゲート電極を形成する段階とをさらに含む。
本発明の望ましい第２実施形態によれば、複数個のゲート電極が基板上に形成され、複数個のゲート電極上に絶縁層が形成され、連続的な有機半導体層の形成前にソース電極とドレイン電極との複数個の対が絶縁層上に形成される。
前記のような本発明の望ましい実施形態らにおいて、ソース電極とドレイン電極の隣接した対の間に少なくとも一つの第２領域が形成されるが、各対のソース電極とドレイン電極との間には、第２領域が形成されない。望ましくは、ソース電極とドレイン電極の隣接した対の間に二つの第２領域が形成される。複数個のトランジスタ(一つのトランジスタは、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の一対により形成され、有機半導体層のチャンネルがソース電極とドレイン電極との間に形成され、絶縁層がゲート電極とチャンネルとの間に配列されるが)は、望ましくは、相互均一な距離で離隔され、望ましくは、基板上にマトリックス形態に配列される。
溶媒は、望ましくは、環状（ａｎｎｕｌａｒ)領域を覆うように適用されて、環状形状を有する第２領域または複数個の第２領域を形成するが、第２領域の有機半導体物質を溶媒が溶解させて除去するので、第２領域には有機半導体物質が存在しない。望ましくは、溶媒は、各ＯＴＦＴが第２領域により完全に取り囲まれるように適用される。第２領域は、隣接した第２領域から分離(離隔)されてもよく、互いに連結されてもよい。第１領域は、望ましくは、円形である。望ましくは、各トランジスタは、隣接したＯＴＦＴを覆う第１領域と連結されない限り、一つの第１領域によって完全に覆われる。
他の望ましい実施形態において、溶媒は、望ましくは、マトリックスまたは基板のエッジの垂直軸または水平軸に沿って延びたライン状に適用され、ラインは、望ましくは、トランジスタの隣接した行または列の間に配置される。または、溶媒は、望ましくは、マトリックスの垂直ラインと水平ラインとのいずれの形状にも適用される。したがって、第２領域は、望ましくは、ライン状またはストライプ状を有し、第１領域は、望ましくは、ＯＴＦＴのチャンネルを覆う四角形状を有する。連続的な有機半導体層は、望ましくは、１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さであり、さらに望ましくは、２０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに形成される。プリンティングされた溶媒のライン幅、すなわち第２領域の各幅は、望ましくは、１０μｍ〜２００μｍ、さらに望ましくは、２０μｍ〜１００μｍである。
有機半導体物質と溶媒との望ましい組合わせは、例えば、スピンコーティング法を利用して連続的な半導体層を形成するためのテトラリンでのビス(トリ−イソプロピルシリルエチニル)−ペンタセン１％〜１０％(望ましくは、２％〜６％、さらに望ましくは、４％)溶液と、連続的な半導体層をドロップ法を利用して溶媒でパターニングするためのキシレンである。
本発明の他の特徴によれば、有機半導体物質のパターニングされた構造体を有する基板(望ましくは、平板ガラスまたはプラスチック基板)を備える半導体要素が開示されるが、パターニングされた構造体は、複数個の第１領域と複数個の第２領域とを備え、各第１領域は、第１厚さと等しいかそれより大きい厚さの有機半導体物質を有し、各第２領域は、有機半導体物質を有さないか、または第２厚さと等しいかそれより薄い厚さの有機半導体物質を有し、少なくとも一つの第２領域(望ましくは、複数個の第２領域）は、溶媒のトレースを含み、及び／または第１領域のエッジ部分は、第１領域の中央部分より厚く、すなわち、少なくとも一つの第１領域の少なくとも一つのエッジ部分は、中央部分より厚く、望ましくは、あらゆる第１領域のエッジ部分は、中央部分よりさらに厚い。
望ましくは、第２領域は、いかなる有機半導体物質も有さない。本発明の望ましい他の実施形態によれば、第１領域における有機半導体物質の最小厚さは、第２領域における有機半導体物質の最大厚さより(望ましくは少なくとも５倍、さらに望ましくは少なくとも８倍、さらに一層望ましくは少なくとも１０倍)大きい。さらに望ましくは、第１領域のエッジ部分の厚さは、中央部分の厚さより３０％〜３００％(さらに望ましくは、５０％〜１５０％)ほどさらに大きい。
望ましくは、半導体要素は、少なくとも一つのＯＴＦＴ、望ましくは、複数個の薄膜トランジスタを形成する。トップゲート型ＯＴＦＴの場合、ソース電極とドレイン電極との複数個の対が基板と有機半導体物質(第１領域)と間に配列され、絶縁層が(第１領域及び第２領域の)パターニングされた構造体上に配列され、複数個のゲート電極が各対のソース電極とドレイン電極との間に対応するように絶縁層上に配列される。
ボトムゲート型ＯＴＦＴの場合、複数個のゲート電極が基板と絶縁層との間に形成され、ソース電極とドレイン電極との複数個の対が絶縁層上に形成され、少なくとも一つの第２領域がソース電極とドレイン電極との隣接した対の間に形成され、各対のソース電極とドレイン電極との間には、第２領域が形成されない。
望ましくは、複数個のＯＴＦＴを有する半導体要素は、望ましくは、有機発光ディスプレイ用として使われる。したがって、望ましくは、複数個のＯＴＦＴは、有機発光ダイオードに(スイッチングトランジスタまたは駆動トランジスタとして)電気的に連結される。
本発明の半導体要素、これを備えた有機発光ディスプレイ装置、及びその製造方法によれば、隣接したパターニングされた半導体領域間でのクロストークを防止すると共に、費用面で効果的であり、パターニングされた半導体領域の均一度が非常に高い構造物を実現できる。
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。
図１Ａは、ボトムゲート型ＯＴＦＴの断面図を概略的に示す断面図であり、図１Ｂは、トップゲート型ＯＴＦＴの断面図を概略的に示す断面図であって、ＯＴＦＴは、基板５、ゲート電極４、絶縁層３、ソース電極２、ドレイン電極２ａ及び有機半導体層のチャンネル６を有する。複数個の応用例、例えばディスプレイにおいて、複数個のＯＴＦＴ(ボトムゲート型またはトップゲート型ＯＴＦＴ)を備える基板が必要であるが、ここでＯＴＦＴは、能動駆動型ディスプレイで駆動トランジスタまたはスイッチングトランジスタとして機能する。例えば、能動駆動型有機発光ディスプレイは、基板を備えるが、この基板は、複数個の画素を備え、各画素は、少なくとも一つのＯＴＦＴと少なくとも一つの有機発光素子とを備え、各画素は、複数本のスキャンラインのうち少なくとも一本と複数本のデータラインのうち少なくとも一本に電気的に連結される。輝度均一度を高めるために、複数個のＯＴＦＴの電気的特性は非常に均一である必要がある。さらに、隣接したＯＴＦＴ間のクロストークは防止されなければならない。
図２は、本発明の一実施形態による製造方法の一段階を示すものであって、連続的な有機半導体層を備えた複数個のボトムゲート型ＯＴＦＴの断面図である。本実施形態によれば、複数個のＯＴＦＴ(ボトムゲート型ＯＴＦＴまたはトップゲート型ＯＴＦＴでもよい)を費用面において効果的に製造すると共に、隣接したＯＴＦＴ間のクロストークを減らし、複数個のＯＴＦＴの電気的特性の均一度も高めることができる。
したがって、ソース電極２とドレイン電極２ａとの複数個の対が基板５上に形成され、連続的な有機半導体層９がソース電極２とドレイン電極２ａとの対と基板５を覆うように形成される。図２に示すように、ボトムゲート型ＯＴＦＴの場合、各ＯＴＦＴ用としてソース電極２とドレイン電極２ａとの形成前にゲート電極４が形成され、ソース電極２及びドレイン電極２ａの形成前に連続的な絶縁層３が複数個のゲート電極４を覆うように形成される(トップゲート型ＯＴＦＴの場合には、図５に示すように有機半導体層をパターニングした後、絶縁層３及び複数個のゲート電極４が形成される)。
図３に示すように、連続的な有機半導体層９を形成した後、溶媒８を連続的な有機半導体層９上に適用して有機半導体物質を溶解させて除去することによって、有機半導体物質を有する複数個の第１領域１１と有機半導体物質を有さない複数個の第２領域１２とを形成する。溶媒８を利用することによって、半導体物質のパターニングされた構造体１０を形成する。溶媒８は、複数個のＯＴＦＴそれぞれのチャンネル６が、第２領域１２または複数の第２領域１２により取り囲まれるように適用される。しかし、第１領域１１は、隣接したＯＴＦＴを連結しないように配列される。複数個のＯＴＦＴは、基板５上にマトリックス状に配列される。第２領域１２は、ＯＴＦＴを取り囲む環状パターンまたはラインパターンをなすように形成されうる。連続的な有機半導体層９は、一部が溶媒８により溶解されて除去されて、いかなるＯＴＦＴも有機半導体物質または第１領域１１を通じて隣接したＯＴＦＴに連結されない。したがって、隣接したＯＴＦＴ間のクロストークを防止することができる。このような本実施形態による製造方法は、(例えば、有機半導体物質のインクジェットプリンティングのような)直接パターニング技術に比べて多くの長所を有するが、連続的な有機半導体層９が厚さ及び抵抗などの観点において高い均一性を有するため、ＯＴＦＴの均一性が高くなるためである(インクジェットプリンティングは、プリンティングプロセス、例えばインクの乾燥工程のために均一でない有機半導体層プロファイルを引き起こす)。
本発明によるディスプレイの製造のために、複数個の有機発光素子が図３に示すような素子に電気的に連結される。有機発光素子及び(ソース電極２、ドレイン電極２ａ、チャンネル６、絶縁層３、及びゲート電極４を備える)ＯＴＦＴは、データドライバ及びスキャンドライバ(図示せず)のような駆動回路に電気的に連結された画素を形成する。当業者に周知のように、能動駆動型ディスプレイの一つの画素は、一般的に一つ以上のＯＴＦＴを必要とする。したがって、本発明によれば、複数個の２つ以上のＯＴＦＴが本発明によって製造できるのが、それぞれのＯＴＦＴは、マトリックスパターンに配列されて有機発光素子の画素用回路となる。
図４に示すように、二つのＯＴＦＴが互いに隣接して配列されている。図４は、複数個の薄膜トランジスタのうち一部のみを示したものであって、二つのＯＴＦＴの隣接した対は図示されていない。基板上のＯＴＦＴの配列に関係なく(ディスプレイの駆動回路によって)、本発明による各ＯＴＦＴのチャンネル６は、連続的な有機半導体層９の一部が溶媒８により溶解されて除去されることによって、(有機半導体物質を有さない)少なくとも一つの第２領域１２により、各チャンネル６が隣接したチャンネル６または隣接したチャンネル６から分離されて形成される。
図５及び図６は、連続的な有機半導体層９の一部を各ＯＴＦＴの周囲で溶解させるために溶媒８をプリンティングすることにより製造された、有機半導体層パターン１０を備える複数個のトップゲート型ＯＴＦＴの一部分の断面図及び平面図である。
図７ないし図１０は、複数個のボトムゲート型ＯＴＦＴ、配線１４及び画素電極１３を備えた能動駆動型下板(ｂａｃｋｐｌａｎｅ）の一部を互いに異なる工程で示す平面図である。図７は、基板上にソース電極２及びドレイン電極２ａが配置されたことを示す。次の段階は、図８に示すようである。この工程中に全体基板領域は、連続的な有機半導体層９で覆われる。図９及び図１０は、溶媒プリンティング法ですなわち、一部領域の有機半導体物質を除去するための溶媒を適用して、有機半導体層を構造化する２つの方法を示す。図９は、ラインプリンティング工程を示し、図１０は、ＯＴＦＴの環状プリンティングによるＯＴＦＴを示す。このように溶媒を提供して第１領域１１と第２領域１２とを形成する。
図１１及び図１２は、本発明の二つの実施形態による有機半導体層のパターニング方法を概略的に示す断面図である。図１１及び図１２には溶解された領域周囲の有機半導体物質の凝集物が示されている。図１２は、有機半導体層の厚さを十分に減らして伝導性を減少させること(それによってクロストークを十分に抑制させること)を示し、図１１は、有機半導体層を完全に除去することによって伝導性(及びクロストーク)を最小化することを示している。
図１１及び図１２に示したように、溶媒を適用した部分の有機半導体物質は、溶解されて残存する硬い有機半導体物質方向に収縮することによって、第１領域１１の厚さの変化をもたらす。すなわち、各第１領域１１は、第１厚さｄ１と等しいか大きい厚さの有機半導体物質を有し、各第２領域１２は、有機半導体物質を有さないか、または第２厚さｄ２と等しいか薄い厚さの有機半導体物質を有する。このとき、溶媒を適用した部分の有機半導体物質は、溶解されて残存する硬い有機半導体物質方向に収縮することによって、第１領域１１のエッジ部分は、第１領域１１の中央部分の厚さ(ｄｃ＝ｄ１)より大きい厚さｄｅを有する。この場合、第１領域１１のエッジ部分の厚さｄｅは、第１領域１１の中央部分の厚さｄｃより少なくとも１０％より厚くなりうる。特に、反復実験の結果、第１領域１１のエッジ部分の厚さｄｅは、第１領域１１の中央部分の厚さｄｃより３０％〜３００％ほどさらに厚くなるということが分かった。
一方、図１２に示すように、第２領域１２に有機半導体物質が残存するならば、隣接したＯＴＦＴ間のクロストークを防止するために、第１領域１１における有機半導体物質の最小厚さｄ１を、第２領域１２における有機半導体物質の最大厚さｄ２の少なくとも５倍とすることが望ましい。
このようなＯＴＦＴは、フレキシブル特性が良いので、ＯＴＦＴを備える多様なフレキシブル平板ディスプレイ装置に利用できる。このような平板ディスプレイ装置として、液晶ディスプレイ装置及び有機発光ディスプレイ装置など、多様なディスプレイ装置があるところ、以下では、有機発光ディスプレイ装置に前述のようなＯＴＦＴが備えられた場合について簡略に説明する。
有機発光ディスプレイ装置は、多様な形態のものが適用されうるが、本実施形態による有機発光ディスプレイ装置は、ＯＴＦＴを備えた能動駆動型(ＡＭ：Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ)発光ディスプレイ装置である。
各副画素は、少なくとも前述のような一つのＯＴＦＴを備える。ＯＴＦＴの上部にはＳｉＯ２からなるパッシベーション膜が形成され、パッシベーション膜の上部には、アクリル、ポリイミドなどによる画素定義膜が形成されている。パッシベーション膜は、ＯＴＦＴを保護する保護膜の役割を行い、またその上面を平坦化させる平坦化膜の役割も行う。
ＯＴＦＴに電気的に連結される有機発光素子は、互いに対向した画素電極及び対向電極と、この電極の間に介在された少なくとも発光層を含む中間層を備える。対向電極は、複数個の画素において共通に形成できるなど、多様な変形が可能である。
このとき、中間層は、各副画素にのみ対応するようにパターニングされるが、隣接した副画素の中間層と一体に形成されてもよいということは言うまでもない。また、中間層の一部層は、各副画素別に形成され、他の層は、隣接した副画素の中間層と一体に形成されうるなど、その多様な変形が可能である。
画素電極はアノード電極の機能を行い、対向電極は、カソード電極の機能を行う。もちろん、この画素電極と対向電極の極性は反対になってもよい。
画素電極は、透明電極または反射形電極として使われる。透明電極として使われる時には、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３からなり、反射型電極として使われる時には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物などで反射膜を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３で形成された層を有しうる。
対向電極も透明電極または反射形電極として使われるが、透明電極として使われる時は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びこれらの化合物が中間層に向かうように蒸着した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３などの透明導電性物質で補助電極やバス電極ラインを形成できる。そして、反射形電極として使われる時には、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ及びこれらの化合物を利用して形成する。
画素電極と対向電極との間に備えられる中間層は、低分子または高分子有機物からなりうる。低分子有機物を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、有機発光層（ＥＭＬ：ＥＭｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が単一あるいは複合の構造で積層されて形成され、使用可能な有機材料も銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ,Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）をはじめとして、多様に適用可能である。これら低分子有機物は、マスクを用いて真空蒸着の方法で形成される。
高分子有機物の場合には、大体、ＨＴＬ及びＥＭＬで備えられた構造を有し、このとき、前記ＨＴＬとしてＰＥＤＯＴを使用し、ＥＭＬとしてＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン系など、高分子有機物質を使用する。
基板上に形成された有機発光素子は、対向部材により密封される。対向部材は、基板と同様にガラスまたはプラスチック材で備えられうるが、その他にも、メタルキャップなどで形成されることもある。
このような有機発光ディスプレイ装置において前述のようなＯＴＦＴが備えられるようにすることによって、入力された映像信号によって正確にイメージを具現する発光ディスプレイ装置を製造することが可能になる。
本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
本発明は、有機発光ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。
２ ソース電極
２ａ ドレイン電極
３ 絶縁層
４ ゲート電極
５ 基板
６ 有機半導体層のチャンネル
８ 溶媒
９ 連続的な有機半導体層
１０ パターニングされた構造体
１１ 第１領域
１２ 第２領域
２ａ ドレイン電極
３ 絶縁層
４ ゲート電極
５ 基板
６ 有機半導体層のチャンネル
８ 溶媒
９ 連続的な有機半導体層
１０ パターニングされた構造体
１１ 第１領域
１２ 第２領域
Claims (18)
- 有機半導体物質のパターニングされた構造体を有する基板を備える半導体要素の製造方法であって、
基板を提供する段階と、
前記基板上に連続的な有機半導体層を形成する段階と、
溶媒を前記連続的な有機半導体層上の第２領域に提供して、前記連続的な有機半導体層から第２領域に位置した有機半導体物質を溶解させて除去する段階と、を含むことによって、有機半導体物質のパターニングされた構造体を有する基板を備える半導体要素を製造するが、
前記パターニングされた構造体は、複数個の第１領域と複数個の第２領域とを備え、各第１領域は、第１厚さと等しいかそれより大きい厚さの有機半導体物質を有し、各第２領域は、有機半導体物質を有さないか、または第２厚さと等しいかそれより薄い厚さを有することを特徴とする半導体要素の製造方法。 - 溶媒を第２領域に提供することは、溶媒をインクジェットプリンティング法で第２領域に提供することによりなされることを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- 半導体物質は、蒸発によって除去されることを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- 第２領域から有機半導体物質が完全に除去されることを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- 第１領域における有機半導体物質の最小厚さが、第２領域における有機半導体物質の最大厚さの少なくとも５倍となるように有機半導体物質が除去されることを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- ポリ−３−アルキルチオフェン、ポリ−コ−(ジオクチルフルオレニル−ジチオフェン−イル)、ポリ−アルキルトリアリールアミン、ジヘキシルセキシチオフェン、星状オリゴチオフェン系、ポリ(アルキルテルチオフェン)、ポリ(アルキルクアテルチオフェン)、官能性アセン系、官能性ペンタセン系、及びビス−(トリ−エチルシリルエチニル)−アントラジチオフェンのうち少なくとも一つが有機半導体物質として使われることを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- ビス−(トリ−イソプロピルシリルエチニル)−ペンタセン、ビス(トリ−エチルシリルエチニル)−ペンタセン、ビス−(トリ−メチルシリルエチニル)−ペンタセン、空間規則的なポリ−３−ヘキシルチオフェン、及び空間規則的なポリ−３−デシルチオフェンのうち少なくとも一つが有機半導体物質として使われ、及び／またはＮ−アセチル−６，１３−エピチオイミノ−６，１３−ジヒドロペンタセン−Ｓ−オキシド、及び６，１３−エピテトラクロロベンゾ−６，１３−ジヒドロペンタセンのうち一つがペンタセン前駆体として使われることを特徴とする請求項６に記載の半導体要素の製造方法。
- クロロホルム、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、キシレン、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、アニソール、３，４ジメチルアニソール、１，２ジクロロベンゼン、テトラリン、１，２，４トリメチルベンゼン、１，２，３トリメチルベンゼン、１，３，５トリメチルベンゼン、メチル１５ベンゾエート、及びエチルベンゾエートのうち少なくとも一つが溶媒として使われることを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- 前記連続的な有機半導体層を形成する前に、ソース電極とドレイン電極との複数個の対が基板上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- 前記パターニングされた構造体上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上に前記各対のソース電極とドレイン電極との間に対応するように、複数個のゲート電極を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体要素の製造方法。 - 前記連続的な有機半導体層を形成する段階前に、複数個のゲート電極を基板上に形成し、前記複数個のゲート電極を覆うように絶縁層を形成し、前記絶縁層上にソース電極とドレイン電極との複数個の対を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体要素の製造方法。
- ソース電極とドレイン電極との隣接した対の間に少なくとも一つの第２領域が形成され、各対のソース電極とドレイン電極との間には、第２領域が形成されないことを特徴とする請求項９に記載の半導体要素の製造方法。
- 有機半導体物質のパターニングされた構造体を有する基板を備える半導体要素であって、パターニングされた構造体は、複数個の第１領域と複数個の第２領域とを備え、各第１領域は、第１厚さと等しいかそれより大きい厚さの有機半導体物質を有し、各第２領域は、有機半導体物質を有さないか、または第２厚さと等しいかそれより薄い厚さの有機半導体物質を有し、第１領域のエッジ部分は、第１領域の中央部分の厚さより厚いことを特徴とする半導体要素。
- 第２領域は、有機半導体物質を有さないことを特徴とする請求項１３に記載の半導体要素。
- 第１領域における有機半導体物質の最小厚さが、第２領域における有機半導体物質の最大厚さの少なくとも５倍であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体要素。
- 第１領域のエッジ部分の厚さは、第１領域の中央部分の厚さより少なくとも１０％より厚いことを特徴とする請求項１３に記載の半導体要素。
- 第１領域のエッジ部分の厚さは、第１領域の中央部分の厚さより３０％〜３００％ほどさらに厚いことを特徴とする請求項１６に記載の半導体要素。
- 請求項１３に記載の半導体要素と、
前記前記半導体要素に電気的に連結された有機発光素子と、を備えることを特徴とする有機発光ディスプレイ装置。
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