JP2008251872A - 複合型有機発光トランジスタ素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素サイズが低減され、開口率が向上した複合型有機発光トランジスタおよび当該複合型有機発光トランジスタを容易に作製することができる製造方法を提供する。
【解決手段】同一基板上に配置される、少なくとも１つの有機発光ダイオード素子と少なくとも１つの有機薄膜トランジスタ素子とを備える複合型有機発光トランジスタ素子であって、該有機発光ダイオード素子は、陽極と陰極との間に配置される第１の有機物層を有し、かつ、該有機薄膜トランジスタ素子は、ソース電極およびドレイン電極上に配置される第２の有機物層を有し、上記第１の有機物層と上記第２の有機物層とは、空間的に分離しており、上記第２の有機物層を構成する有機材料は、上記第１の有機物層を構成する有機材料と同一である複合型有機発光トランジスタ素子およびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）素子と少なくとも１つの有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）素子とを備える複合型有機発光トランジスタ素子およびその製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）ディスプレイは自発光型のディスプレイであり、薄型軽量、低消費電力である等のメリットを有していることから、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等の表示装置として近年活発に研究開発が行なわれている。

有機ＥＬディスプレイの駆動方式としては、互いに直交したストライプ状の走査電極とデータ電極とにより、ラインごとに有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ素子）を駆動させるパッシブマトリクス方式と、画素ごとにスイッチングトランジスタ（選択トランジスタ）およびドライビングトランジスタ（駆動トランジスタ）を有し、これにより有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ素子）を駆動させるアクティブマトリクス方式がある。アクティブマトリクス方式は、画素ごとに電流を制御できるため、有機ＥＬディスプレイの低消費電力化や有機ＥＬ素子の長寿命化に有利である。

従来、このようなアクティブマトリクス駆動の有機ＥＬディスプレイにおいて用いられるスイッチングトランジスタやドライビングトランジスタは、その活性層にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）等のシリコン系半導体材料を用いたものが主流であったが、最近では、シリコン系のＴＦＴに代わり、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴやＺｎＯなどの透明半導体などを用いたＴＦＴが提案されている。たとえば、特許文献１および非特許文献１には、同一基板上に配された有機ＥＬ素子と有機ＴＦＴ素子とを備えた複合型有機発光トランジスタであって、有機ＴＦＴの活性層にナフタレンやペンタセン等の有機半導体材料を用いたものが開示されている。有機ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス駆動の有機ＥＬディスプレイでは、有機ＴＦＴおよび有機ＥＬ素子を、たとえばプラスチック基板上に形成することができるため、これを用いたフレキシブルで軽量な有機ＥＬディスプレイの実現が期待されている。

しかし、上記引用文献に記載されるような、同一基板上に有機ＥＬ素子と有機ＴＦＴ素子とを並列に配置した構造を有する複合型有機発光トランジスタは、たとえば次のような問題を有している。まず、上記従来の複合型有機発光トランジスタは、有機ＴＦＴ素子の活性層と有機ＥＬ素子の活性層に異なる有機材料を用いているため、各素子を形成する際には、ＳＵＳ製等のシャドーマスクを用いるが、マスク合わせの精度の問題から、合わせマージンを大きくとる必要があった。特に、ディスプレイの大画面化に伴い、基板が大型化しているが、基板が大きいほど、基板材料として一般に用いられているガラスとシャドーマスク材料であるＳＵＳとの間の熱膨張率の差異に起因する、とりわけ基板端面近傍でのシャドーマスクの位置ずれが顕著となることから、マージンを十分大きくとる必要があった。これにより、画素を小さくすることが困難であり、ディスプレイの高精細化や大画面化が困難であった。また、シャドーマスクのアライアントずれを考慮して、合わせマージンを大きくとる必要性から、素子分離幅（有機ＥＬ素子と有機ＴＦＴ素子との距離）を大きくする必要があり、画素面積に占める発光部（有機ＥＬ素子）の面積の割合（開口率）を大きくすることができないという問題を有していた。さらに、シャドーマスクが素子形成面に接触するため、接触によるゴミ等が発生しやすく歩留まりが低下するという問題もあった。

また、有機ＥＬ素子と有機ＴＦＴ素子とを別々のプロセスで作製しなければならず、製造工程が煩雑であるという問題も有していた。
特開２００３−２５５８５７号公報 中馬 隆他著，「ＰＩＯＮＥＥＲ Ｒ＆Ｄ」，Ｖｏｌ．１５ Ｎｏ．２，２００５年８月３１日，ｐ．６２−６９

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、画素サイズが低減され、開口率が向上した複合型有機発光トランジスタを提供することである。また、本発明の別の目的は、当該複合型有機発光トランジスタを容易に作製することができる方法を提供することである。

本発明は、同一基板上に配置される、少なくとも１つの有機発光ダイオード素子と少なくとも１つの有機薄膜トランジスタ素子とを備える複合型有機発光トランジスタ素子であって、該有機発光ダイオード素子は、陽極と陰極との間に配置される第１の有機物層を有し、かつ、該有機薄膜トランジスタ素子は、ソース電極およびドレイン電極上に配置される第２の有機物層を有し、上記第１の有機物層と上記第２の有機物層とは、空間的に分離しており、上記第２の有機物層を構成する有機材料は、上記第１の有機物層を構成する有機材料と同一である複合型有機発光トランジスタ素子である。

ここで、上記第１の有機物層および上記第２の有機物層は、同じ数の２以上の層からなっていてもよく、この際、該第２の有機物層を構成する各層の有機材料は、該第１の有機物層を構成する各層の有機材料とそれぞれ同一である。

また、上記第２の有機物層は、ソース電極およびドレイン電極に接して形成された、有機半導体材料からなる活性層を含み、好ましくは、上記第１の有機物層は、該活性層を構成する有機半導体材料と同一の材料からなる正孔注入層を含む。

また、上記有機薄膜トランジスタ素子は、上記第２の有機物層上に形成され、上記有機発光ダイオード素子が有する陰極と同一の材料からなる層をさらに備えていてもよい。

本発明の複合型有機発光トランジスタ素子は、上記有機発光ダイオード素子を駆動する有機薄膜トランジスタ素子と、発光画素を選択する有機薄膜トランジスタ素子の少なくとも２つの有機薄膜トランジスタ素子を備えていることが好ましい。

また、本発明の複合型有機発光トランジスタ素子は、有機発光ダイオード素子が発する光の波長を変換するカラーフィルタをさらに備えていてもよい。

さらに本発明は、陽極と陰極との間に配置される第１の有機物層を有する少なくとも１つの有機発光ダイオード素子と、ソース電極およびドレイン電極上に配置される第２の有機物層を有する少なくとも１つの有機薄膜トランジスタ素子とが同一基板上に形成されてなる複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、基板上に上記有機薄膜トランジスタ素子のゲート電極を形成する工程（Ａ）と、該ゲート電極上の少なくとも一部にゲート絶縁膜を形成する工程（Ｂ）と、該ゲート絶縁膜上に、上記有機薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極、ならびに上記有機発光ダイオード素子の陽極を形成する工程（Ｃ）と、所定の領域にレジストからなるリブを形成する工程（Ｄ）と、該リブにより形成された凹部に、同じ有機材料を用いて、上記第１の有機物層および上記第２の有機物層を形成する工程（Ｅ）と、上記第１の有機物層上に上記有機発光ダイオード素子の陰極を形成する工程（Ｆ）と、を含む複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法を提供する。

ここで、上記工程（Ｅ）において、上記第１の有機物層および上記第２の有機物層は、複数の層を積層させることにより形成されてもよく、この場合、上記第１の有機物層および上記第２の有機物層の最下層は、有機半導体材料からなる層とすることが好ましい。

また、上記工程（Ｆ）において、上記第１の有機物層上に上記有機発光ダイオード素子の陰極が形成されるとともに、該陰極と同一の材料からなる層が上記第２の有機物層上に形成されることが好ましい。

本発明の複合型有機発光トランジスタ素子においては、有機発光ダイオード素子の有機物層と有機薄膜トランジスタ素子の有機物層に同じ有機材料を用いているため、これら有機物層を形成する際、シャドーマスクを用いる必要がない。したがって、本発明によれば、従来有していたマスクに起因する問題が解消され、画素サイズがより小さく、さらには、開口率が向上された複合型有機発光トランジスタ素子を提供することができる。このことは、有機ＥＬディスプレイの高精細化および大画面化を可能とする。

さらに、本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法によれば、シャドーマスクを用いることなく、有機発光ダイオード素子の有機物層と有機薄膜トランジスタ素子の有機物層を同時に形成することが可能であり、製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。また、マスクの接触により発生したゴミ等による歩留まりの低下が改善される。

＜複合型有機発光トランジスタ素子＞
（第１の実施形態）
以下、実施の形態を示して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。図１に示される複合型有機発光トランジスタ素子は、基板１０１上に並列に配置された有機発光ダイオード素子（以下、ＯＬＥＤ素子とも称する）１０２と有機薄膜トランジスタ素子（以下、有機ＴＦＴ素子とも称する）１０３とを備える。ＯＬＥＤ素子１０２は、陽極１０４と、陰極１０５と、陽極１０４と陰極１０５との間に配置される第１の有機物層１０６とから構成される。第１の有機物層１０６は、有機半導体層１０７、正孔輸送層１０８および電子輸送層１０９よりなる。本実施形態において、電子輸送層１０９は、それ自体発光層でもある。有機半導体層１０７は、正孔注入層として機能するものである。また、ＯＬＥＤ素子１０２の下部であって、基板１０１を介した反対側には、ＯＬＥＤ素子１０２が発する光の波長を変換するカラーフィルタ１１９が配置されている。基板１０１およびカラーフィルタ１１９上には平坦化膜１３０（保護膜）が形成されている。

一方、有機ＴＦＴ素子１０３は、基板１０１上に形成されたゲート電極１１０と、ゲート電極１１０上のゲート絶縁膜１１１と、ゲート絶縁膜１１１上に形成されたソース電極１１２およびドレイン電極１１３と、ソース電極１１２およびドレイン電極１１３の上に形成された第２の有機物層１１４と、第２の有機物層１１４上に積層された第１の保護層１１５とから構成される。第２の有機物層１１４は、第２の保護層１１６、第３の保護層１１７および、ソース電極１１２とドレイン電極１１３との間およびそれらの上に接して形成され、有機半導体材料からなる活性層１１８よりなる。第１の有機物層１０６と第２の有機物層１１４とは、空間的に分離している。

ここで、本実施形態の複合型有機発光トランジスタ素子の特徴の一つは、ＯＬＥＤ素子１０２が有する第１の有機物層１０６と、有機ＴＦＴ素子１０３が有する第２の有機物層１１４とが、構造上同一の構成を有する点にある。すなわち、ソース電極１１２とドレイン電極１１３との間およびそれらの上に接して形成された活性層１１８と有機半導体層１０７、第３の保護層１１７と正孔輸送層１０８、第２の保護層１１６と電子輸送層１０９は、それぞれ同一の有機材料からなり、しかも各層の積層順序も同じである。このような構成によれば、シャドーマスクを用いることなく、第１の有機物層１０６および第２の有機物層１１４を形成でき、これにより、ＯＬＥＤ素子１０２と有機ＴＦＴ素子１０３との距離（素子分離幅）を小さくすることができる。このことは、画素サイズをより小さくでき、また、画素面積に占める発光部（有機ＴＦＴ素子）の面積の割合（開口率）を大きくできることを意味し、有機ＥＬディスプレイとしたときの単位面積あたりの明るさを大きくすることが可能となる。

また、有機ＴＦＴ素子１０３は、ＯＬＥＤ素子１０２の陰極１０５と同一の材料からなり、第２の有機物層１１４上に形成された第１の保護層１１５を有する。第１および第２の有機物層と同様に、陰極１０５と第１の保護層１１５とは空間的に分離している。このような構成によれば、ＯＬＥＤ素子１０２の第１の有機物層１０６上にのみ選択的に陰極１０５を形成する場合と比較して、簡便に陰極１０５を形成できるとともに、有機ＴＦＴ素子に保護層を形成することができるため有利である。すなわち、第１の有機物層１０６上にのみ選択的に陰極１０５を形成しようとすると、シャドーマスクを用いる必要があるが、有機ＴＦＴ素子１０３が第１の保護層１１５を有する構成とすれば、シャドーマスクを用いることなく、一度に陰極１０５および第１の保護層１１５を形成できる。第１の保護層１１５、第２の保護層１１６および第３の保護層１１７は、有機ＴＦＴ表面を保護する機能を有する。

なお、本実施形態において、有機ＴＦＴ素子１０３のドレイン電極１１３とＯＬＥＤ素子１０２の陽極１０４には同一の材料が用いられている。これにより、ドレイン電極１１３と陽極１０４とを一体として同時に形成できるため、製造プロセス上有利である。

次に、各層に用いる材料について説明する。まず、有機ＴＦＴ素子１０３の活性層１１８は、有機半導体材料からなり、当該有機半導体材料としては、従来公知の有機トランジスタ材料を用いることができる。そのようなものとしては、たとえばテトラセン、ペンタセン、アントラセン等のアセン系材料；銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン系材料；チオフェンオリゴマー、フェニレンオリゴマー等のオリゴマー系材料などを挙げることができる。なかでも、活性層１１８の材料と同一材料にてＯＬＥＤ素子１０２の有機半導体層１０７が形成されることを考慮すれば、ＯＬＥＤ素子１０２において正孔注入層として機能し得る材料であることが好ましい。より好ましくは、有機トランジスタ材料としてキャリヤ移動度μがより大きいものである。

また、有機ＴＦＴ素子１０３の活性層１１８およびＯＬＥＤ素子１０２の有機半導体層１０７には、下記式（１）〜（７）のような有機半導体材料を好適に用いることができる。

上記式（１）〜（７）の化合物名はそれぞれ以下のとおりである。
（１）１，６−ビス（２−（４−メチルフェニル）ビニル）ピレン
（２）１，６−ビス（２−（４−ブチルフェニル）ビニル）ピレン
（３）４，４’−ビス（２−（４−オクチルフェニル）ビニル）ビフェニル
（４）４，４’−ビス（２−（４−オクチルフェニル）ビニル）ｐ−ターフェニル
（５）１，６−ビス（２−（４−ヘキシルフェニル）ビニル）ビフェニル
（６）１，４−ビス（２−（４−（４−ブチルフェニル）フェニル）ビニル）ベンゼン
（７）４，４’−ビス（２−（５−オクチルチオフェン−２−イル）ビニル）ビフェニル
上記式（１）〜（７）の有機半導体材料は、０．１〜１．０ｃｍ²／Ｖｓ程度の高いキャリヤ移動度μを有し、しかも可視領域においてほぼ透明であるため好ましく用いられる。

正孔輸送層１０８および第３の保護層１１７には、従来知られている正孔輸送層材料を適宜選択して用いることができる。正孔輸送層材料としては、たとえばα−ＮＰＤ、ＴＰＤ、銅フタロシアニン、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等を挙げることができる。なかでも、α−ＮＰＤ等は、ガラス転移温度が高く、キャリヤ移動度が高いため好ましい。また、電子輸送層１０９および第２の保護層１１６には、従来知られている電子輸送性発光材料を適宜選択して用いることができる。このような電子輸送性発光材料としては、たとえば８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）、バソクプロイン（Ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ，ＢＣＰ）、オキサジアゾール誘導体（たとえば、ｔ−ブチル−ＰＢＤなど）、トリアゾール誘導体、シロール誘導体などを挙げることができる。なかでも、Ａｌｑ₃等は、発光性を有し、ルブレン等のドーパントを導入することにより高効率で発光するため好ましい。

有機ＴＦＴ１０３のソース電極１１２、ドレイン電極１１３およびＯＬＥＤ素子１０２の陽極１０４には、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の透明電極を用いることができる。なお、本実施形態では、有機ＴＦＴ１０３のソース電極１１２、ドレイン電極１１３およびＯＬＥＤ素子１０２の陽極１０４は同一材料からなるが、これに限定されるものではなく、他の実施形態においては、有機ＴＦＴ１０３のソース電極１１２およびドレイン電極１１３と、ＯＬＥＤ素子１０２の陽極１０４とが異なる材料から形成されてもよい。その場合、ソース電極１１２およびドレイン電極１１３には、金、白金、クロム、タングステン、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウムもしくはこれらの合金、または積層膜などを用いることができる。

ＯＬＥＤ素子１０２の陰極１０５および第１の保護層１１５には、従来公知の陰極材料を用いることができ、たとえばアルミニウム、銀、マグネシウム等を挙げることができる。陰極１０５は、たとえばフッ化リチウム（ＬｉＦ）等の陰極バッファ層などを含んでいてもよい。

ゲート電極１１０には、たとえば、Ａｌ、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、Ｔｉ、Ｃｒ、またはそれを含む合金等を使用することができる。また、ゲート絶縁膜１１１としては、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、５酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、アルミナ、Ｈｆ酸化物、ＰＺＴ等を用いることができる。

基板１０１には、透明基板が用いられ、たとえばガラス基板の他、ポリエステル、ポリイミド等のプラスチック基板、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ステンレス基板等を用いることができる。また、カラーフィルタ１１９の材質は、所望する光の波長に応じて適宜選択される。

（第２の実施形態）
図２（ａ）は、本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の別の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。図２（ａ）に示される本実施形態の複合型有機発光トランジスタ素子は、有機発光ダイオード素子（ＯＬＥＤ素子）２０２を駆動する第１の有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）２０３および発光画素を選択する第２の有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）２２０の２つの有機ＴＦＴ素子を有していること以外は、上記第１の実施形態と同様の構成である。第２の有機ＴＦＴ２２０は、第１の有機ＴＦＴ２０３と同じ構成を有している。すなわち、第２の有機ＴＦＴ素子２２０の活性層２２４と活性層２１８と有機半導体層２０７、第２の有機ＴＦＴ素子２２０の第３の保護層２２３と第３の保護層２１７と正孔輸送層２０８、第２の有機ＴＦＴ素子２２０の第２の保護層２２２と第２の保護層２１６と電子輸送層２０９は、第２の有機ＴＦＴ素子２２０の第１の保護層２２１と第１の保護層２１５と陰極２０５は、それぞれ同一の有機材料からなり、しかも各層の積層順序も同じである。このような構成によっても上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態の複合型有機発光トランジスタ素子を用いてアクティブマトリクス回路を形成し、開口率が高く、したがって単位面積あたりの明るさが従来と比較して大きい有機ＥＬディスプレイを得ることができる。また、上記図２（ａ）の例では、有機ＴＦＴ素子およびＯＬＥＤ素子形成面とは反対側の基板面にカラーフィルタおよび平坦化膜（保護膜）が形成されているが、これに限られるものではなく、図２（ｂ）に示されるように、平坦化膜の上に有機ＴＦＴ素子およびＯＬＥＤ素子を形成するようにしてもよい。この点は、上記第１の実施形態についても同様である。

（変形例）
上記した実施の形態は、たとえば以下のような変形が可能である。まず、図１を参照して、第１の有機物層１０６は、有機ＥＬ素子が一般に有し得る構造に変形されてもよい。すなわち、適切な位置に発光層、電子注入層、正孔ブロック層などの他の有機層が設けられてもよい。この場合、第１の有機物層１０６の変形と同じ変形が有機ＴＦＴ素子１０３の第２の有機物層１１４について行なわれる。ただし、上記第１および第２の実施形態と同様に、有機半導体材料からなる活性層１１８は、ソース電極１１２およびドレイン電極１１３に接して設けられ、かつ同じ有機半導体材料からなる有機半導体層１０７が第１の有機物層１０６の最下層として設けられることが望ましい。

また、ＯＬＥＤ素子１０２の有機半導体層１０７は、必ずしも正孔注入層として機能する必要はなく、有機半導体材料によっては、たとえば正孔輸送層として機能する場合もあり得る。また、上述のように、ソース電極１１２およびドレイン電極１１３と、ＯＬＥＤ素子１０２の陽極１０４とは異なる材料で形成してもよい。

＜複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法＞
次に、本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法について説明する。当該製造方法は、上記した本発明の複合型有機発光トランジスタ素子を製造するための方法として好適に用いられる。本発明の製造方法は、陽極と陰極との間に配置される第１の有機物層を有する少なくとも１つの有機発光ダイオード素子と、ソース電極およびドレイン電極上に配置される第２の有機物層を有する少なくとも１つの有機薄膜トランジスタ素子とが同一基板上に形成されてなる複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、次の工程（Ａ）〜（Ｇ）を含む。
（Ａ）基板上に上記有機薄膜トランジスタ素子のゲート電極を形成する工程、
（Ｂ）該ゲート電極上の少なくとも一部にゲート絶縁膜を形成する工程、
（Ｃ）該ゲート絶縁膜上に、上記有機薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極、ならびに上記有機発光ダイオード素子の陽極を形成する工程、
（Ｄ）所定の領域にレジストからなるリブを形成する工程、
（Ｅ）該リブにより形成された凹部に、同じ有機材料を用いて、上記第１の有機物層および上記第２の有機物層を形成する工程、および
（Ｆ）上記第１の有機物層上に上記有機発光ダイオード素子の陰極を形成する工程。以下、図３を参照しながら、各工程について詳細に説明する。図３は、本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法の好ましい一例を示す概略工程図であり、同一基板上に２つの有機薄膜トランジスタ素子と１つの有機発光ダイオード素子とを備える複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法を示すものである。

まず、基板３０１上に２つのゲート電極３０２、３０３を形成する（工程（Ａ）、図３（ａ））。これらのゲート電極は、たとえばゲート電極材料をスパッタ等により基板３０１上に成膜した後、電極形成部分にレジストパターンを形成し（リソグラフィ法）、エッチング溶液でウェットエッチングを行なうことにより形成することができる。次に、ゲート電極３０２、３０３上に、ゲート絶縁膜３０４、３０５を形成する（工程（Ｂ）、図３（ｂ））。形成方法としては、たとえばプラズマＣＶＤ法等の気相成長法などを用いて成膜した後、リソグラフィ法によりレジストパターンを形成し、エッチングを行なう方法を挙げることができる。

ついで、ゲート絶縁膜３０４、３０５上に、有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）のソース電極３０６、３０７およびドレイン電極３０８、３０９、ならびに上記有機発光ダイオード素子（ＯＬＥＤ素子）の陽極３１０を形成する（工程（Ｃ）、図３（ｃ））。これらの電極は、電極材料をスパッタ等によりゲート絶縁膜３０４、３０５上に成膜した後、電極形成部分にレジストパターンを形成し（リソグラフィ法）、エッチング溶液でウェットエッチングを行なうことにより形成することができる。陽極３１０とドレイン電極３０９とは異なる材料で構成してもよいが、製造工程の簡略化の観点からは、同一材料を用いて、これら電極を一体として形成することが好ましい。

続く工程において、所定の領域にレジストからなるリブ３００を形成する（工程（Ｄ）、図３（ｄ））。このようなリブ３００は、レジストを塗布法により成膜した後、リソグラフィ法によりレジストパターンを形成することにより構築できる。ここで、「所定の領域」とは、次工程においてゲート、ドレイン電極および陽極上に、第１の有機物層および第２の有機物層を設けない領域を意味するものであり、言い換えれば、当該リブは、複合型有機発光トランジスタ素子内の各素子（有機ＴＦＴ素子、ＯＬＥＤ素子）が分離された状態で形成できるようにするためのものである。したがって、形成するリブの幅を適宜調整することにより、有機ＴＦＴ素子とＯＬＥＤ素子との間、および／または２つの有機ＴＦＴ素子の間の距離（素子分離幅）を自在に設定することができる。これにより、画素サイズの低減および開口率の向上が達成される。なお、素子間を完全に電気的に分離するためにはリブ端において有機物層が完全に切断分離されている必要があることから、各リブ３００は、逆テーパ形状とすることが好ましい。

次に、上記リブ３００により形成された凹部に、同じ有機材料を用いて、第１の有機物層３１１および第２の有機物層３１２、３１３を形成する（工程（Ｅ）、図３（ｅ））。
具体的には、第１の有機物層３１１および第２の有機物層３１２、３１３を構成する各構成層を真空蒸着法等により順に積層させるが、この際、各構成層の有機材料および各構成層の積層順序を同じとする。これにより、第１の有機物層３１１および第２の有機物層３１２、３１３を一体的に、同時に形成することができる。

より具体的には、第１の有機物層３１１および第２の有機物層３１２、３１３を構成する最下層として、たとえば上記したような半導体材料からなる層を真空蒸着法により成膜する。該層は、有機ＴＦＴ素子における活性層であり、ＯＬＥＤ素子における正孔注入層となり得るものである。なお、当該半導体材料からなる層の成膜を行なう前に、表面をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）、β−フェネチルトリクロロシラン（β−Ｐｈｅ）等を用いて、疎水化処理を行なってもよい。

ついでこの上に、ＯＬＥＤ素子において通常用いられる層、たとえば正孔輸送層、発光層、電子輸送層として機能する有機層などを真空蒸着法により積層する。ここで、これらの層は、有機ＴＦＴ素子においては保護層として機能し得る。このように、本発明の方法によれば、有機ＴＦＴ素子とＯＬＥＤ素子とを同一プロセスにおいて同時に形成できるため、大幅な工程の簡略化を図ることができる。また、第１の有機物層および第２の有機物層を形成する際にマスクを用いることを要しないため、素子分離幅を大きくせざるを得ないという従来の問題点が解消されている。さらには、マスクの接触によるゴミ等に起因する歩留まりの低下が改善される。

次に、上記第１の有機物層３１１上にＯＬＥＤ素子の陰極３１４を真空蒸着法等により形成する（工程（Ｆ）、図３（ｆ））。この際、好ましい実施形態においては、当該陰極３１４の形成と同時に、第２の有機物層３１２および３１３上に、それぞれ保護層３１５、３１６を形成する。これにより、陰極３１４の形成と同時に有機ＴＦＴ素子の保護層を形成することができ、また、陰極３１４の形成においてマスクを用いることを要しないため、上記と同様の効果を得ることができる。最後に、リブ３００を除去して、ＯＬＥＤ素子３２０、有機ＴＦＴ素子３３０、３４０を有する複合型有機発光トランジスタ素子が完成する。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
次に示す方法により複合型有機発光トランジスタ素子を作製した。図３を参照して、まず、ガラス基板３０１上に、アルミニウムをスパッタにより、膜厚１００ｎｍで成膜した後、その上にレジストを塗布し、露光、現像を行ない、レジストパターンを形成した。その後、アルミニウム層をアルミエッチング溶液でウェットエッチングして、ゲート電極３０２、３０３を形成した（図３（ａ））。ついで、ゲート電極３０２、３０３上に、ＳｉＯ₂をプラズマＣＶＤ法により、膜厚２５０ｎｍで成膜した後、同様にリソグラフィとウェットエッチングを行ない、ゲート絶縁膜３０４、３０５を形成した（図３（ｂ））。

ついで、ゲート絶縁膜３０４、３０５上に、スパッタ法によりインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を膜厚１００ｎｍで成膜した後、同様にリソグラフィとウェットエッチングを行ない、有機ＴＦＴ素子のソース電極３０６、３０７およびドレイン電極３０８、３０９、ならびにＯＬＥＤ素子の陽極３１０を形成した（図３（ｃ））。続いて、リブの形成のためレジストを膜厚３μｍで成膜した後、リソグラフィにより第１の有機物層および第２の有機物層形成部のレジストを除去することにより、逆テーパ形状のリブ３００を形成した（図３（ｄ））。

次に、第１の有機物層３１１および第２の有機物層３１２、３１３を形成するために、まず、リブ３００が形成されていない領域に、ペンタセンからなる有機半導体層を膜厚５ｎｍで、真空蒸着法により連続して形成した。ついで、その上に、α−ＮＰＤからなる層（膜厚４０ｎｍ）、Ａｌｑ₃からなる層（膜厚３０ｎｍ）をこの順で連続して形成することにより、第１の有機物層３１１および第２の有機物層３１２、３１３を同時に形成した（図３（ｅ））。有機ＴＦＴ素子において、ペンタセンからなる層は活性層として機能するものであり、その上に形成された、α−ＮＰＤ層およびＡｌｑ₃層は保護層としての役割を果たす。また、ＯＬＥＤ素子において、ペンタセンからなる層は正孔注入層であり、α−ＮＰＤ層は正孔輸送層、Ａｌｑ₃層は電子輸送層兼発光層である。

続いて、第１の有機物層３１１および第２の有機物層３１２、３１３上に、真空蒸着法によりアルミニウム層を膜厚１００ｎｍで蒸着して、ＯＬＥＤ素子の陰極３１４および有機ＴＦＴ素子の保護層３１５、３１６を同時に形成した（図３（ｆ））。最後に、リブ３００を除去し、ＯＬＥＤ素子３２０、有機ＴＦＴ素子３３０、３４０を有する複合型有機発光トランジスタ素子を得た。

図４は、実施例１で得られた複合型有機発光トランジスタ素子の一部を上からみた概略図であり、ＯＬＥＤ素子３２０および有機ＴＦＴ素子３３０の領域を示した図である。図４に示されるように、本発明の複合型有機発光トランジスタ素子においては、内部に形成される各素子間の距離（素子分離幅）が非常に短いため、画素サイズを小さくすることができ、かつ開口率を大きくすることができる。図４において、その開口率は７１％と算出される。

一方、図５に示されるように、従来の複合型有機発光トランジスタ素子では、図４と同サイズの有機ＴＦＴ素子およびＯＬＥＤ素子を画素内に形成しようとする場合、マスクのアライメントのずれを考慮して、少なくとも素子分離幅をさらに５０μｍ長くする必要があった。これによりＯＬＥＤ素子５２０以外の領域面積が大きくなり、図５の場合、その開口率は４８％である。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の別の好ましい一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法の好ましい一例を示す概略工程図である。 実施例１で得られた複合型有機発光トランジスタ素子を示す概略上面図である。 従来の複合型有機発光トランジスタ素子の一例を示す概略上面図である。

符号の説明

１０１，２０１，３０１ 基板、１０２，２０２，３２０ 有機発光ダイオード素子（ＯＬＥＤ素子）、１０３，２０３，２２０，３３０，３４０ 有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）、１０４，２０４，３１０ 陽極、１０５，２０５，３１４ 陰極、１０６，２０６，３１１ 第１の有機物層、１０７，２０７ 有機半導体層、１０８，２０８ 正孔輸送層、１０９，２０９ 電子輸送層、１１０，２１０，２２８，３０２，３０３ ゲート電極、１１１，２１１，２２７，３０４，３０５ ゲート絶縁膜、１１２，２１２，２２５，３０６，３０７ ソース電極、１１３，２１３，２２６，３０８，３０９ ドレイン電極、１１４，２１４，３１２，３１３ 第２の有機物層、１１５，２１５，２２１ 第１の保護層、１１６，２１６，２２２ 第２の保護層、１１７，２１７，２２３ 第３の保護層、１１８，２１８，２２４ 活性層、１１９，２１９ カラーフィルタ、１３０，２３０ 平坦化膜、３００ リブ、３１５，３１６ 保護層。

Claims (9)

1. 同一基板上に配置される、少なくとも１つの有機発光ダイオード素子と少なくとも１つの有機薄膜トランジスタ素子とを備える複合型有機発光トランジスタ素子であって、
   前記有機発光ダイオード素子は、陽極と陰極との間に配置される第１の有機物層を有し、かつ、前記有機薄膜トランジスタ素子は、ソース電極およびドレイン電極上に配置される第２の有機物層を有し、
   前記第１の有機物層と前記第２の有機物層とは、空間的に分離しており、
   前記第２の有機物層を構成する有機材料は、前記第１の有機物層を構成する有機材料と同一である、複合型有機発光トランジスタ素子。
2. 前記第１の有機物層および前記第２の有機物層は、同じ数の２以上の層からなり、
   前記第２の有機物層を構成する各層の有機材料は、前記第１の有機物層を構成する各層の有機材料とそれぞれ同一である、請求項１に記載の複合型有機発光トランジスタ素子。
3. 前記第２の有機物層は、ソース電極およびドレイン電極に接して形成された、有機半導体材料からなる活性層を含み、
   前記第１の有機物層は、前記活性層を構成する有機半導体材料と同一の材料からなる正孔注入層を含む、請求項２に記載の複合型有機発光トランジスタ素子。
4. 前記有機薄膜トランジスタ素子は、前記第２の有機物層上に形成され、前記有機発光ダイオード素子が有する前記陰極と同一の材料からなる層をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の複合型有機発光トランジスタ素子。
5. 前記有機発光ダイオード素子を駆動する有機薄膜トランジスタ素子と、発光画素を選択する有機薄膜トランジスタ素子とを備える、請求項１〜４のいずれかに記載の複合型有機発光トランジスタ素子。
6. 前記有機発光ダイオード素子が発する光の波長を変換するカラーフィルタをさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の複合型有機発光トランジスタ素子。
7. 陽極と陰極との間に配置される第１の有機物層を有する少なくとも１つの有機発光ダイオード素子と、ソース電極およびドレイン電極上に配置される第２の有機物層を有する少なくとも１つの有機薄膜トランジスタ素子とが同一基板上に形成されてなる複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、
   基板上に前記有機薄膜トランジスタ素子のゲート電極を形成する工程（Ａ）と、
   前記ゲート電極上の少なくとも一部にゲート絶縁膜を形成する工程（Ｂ）と、
   前記ゲート絶縁膜上に、前記有機薄膜トランジスタ素子のソース電極およびドレイン電極、ならびに前記有機発光ダイオード素子の陽極を形成する工程（Ｃ）と、
   所定の領域にレジストからなるリブを形成する工程（Ｄ）と、
   前記リブにより形成された凹部に、同じ有機材料を用いて、前記第１の有機物層および前記第２の有機物層を形成する工程（Ｅ）と、
   前記第１の有機物層上に前記有機発光ダイオード素子の陰極を形成する工程（Ｆ）と、
   を含む、複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法。
8. 前記工程（Ｅ）において、前記第１の有機物層および前記第２の有機物層は、複数の層を積層させることにより形成され、前記第１の有機物層および前記第２の有機物層の最下層は、有機半導体材料からなる層である、請求項７に記載の複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法。
9. 前記工程（Ｆ）において、前記第１の有機物層上に前記有機発光ダイオード素子の陰極が形成されるとともに、該陰極と同一の材料からなる層が前記第２の有機物層上に形成される、請求項７または８に記載の複合型有機発光トランジスタ素子の製造方法。

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