JP4809682B2 - 有機発光トランジスタ素子及びその製造方法並びに発光表示装置 - Google Patents

有機発光トランジスタ素子及びその製造方法並びに発光表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機発光トランジスタ素子及びその製造方法並びに発光表示装置に関し、更に詳しくは、縦型の有機発光トランジスタ素子において、陽極と陰極との間の電流制御を容易にした有機発光トランジスタ素子及びその製造方法並びに発光表示装置に関するものである。
有機ＥＬ（Organic Electroluminesence)素子は、素子構造が単純で、薄型・軽量・大面積・低コストな次世代ディスプレイの発光素子として期待されており、近年その研究が盛んに行われている。
有機ＥＬ素子を駆動するための駆動方式としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を用いたアクティブマトリックス方式の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）が動作速度や消費電力の点で有効と考えられている。一方、薄膜トランジスタを構成する半導体材料については、シリコン半導体や化合物半導体等の無機半導体材料についての研究のほか、近年、有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）についての研究が盛んに行われている。こうした有機半導体材料は次世代の半導体材料として期待されているが、無機半導体材料に比べて電荷移動度が低く抵抗が高いという問題点がある。
一方、電界効果型トランジスタについて、その構造を縦型にした縦型ＦＥＴ構造の静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ：Static Induction Transistor)は、トランジスタのチャネル幅を短くできること、表面の電極全体を有効利用できるために高速応答や大電力化が可能となること、さらに、界面の影響が受け難くなること等のメリットがある。
近年、静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ）が備える前記の特長を活かし、このＳＩＴ構造と有機ＥＬ素子構造とを複合させた有機発光トランジスタの開発が検討されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１，２を参照）。図２１は、非特許文献１に記載の、ＳＩＴ構造と有機ＥＬ素子構造とを複合させた有機発光トランジスタの一例を示す断面構成図である。この有機発光トランジスタ１０１は、図２１に示すように、ガラス基板１０２上に、透明導電膜からなるソース電極１０３、スリット状のゲート電極１０５が埋め込まれた正孔輸送層１０４、発光層１０６、ドレイン電極１０７がこの順に設けられた縦型ＦＥＴ構造をなしている。この複合型の有機発光トランジスタ１０１は、正孔輸送層１０４の内部にスリット状のショットキーゲート電極１０５を埋め込んだ構造であり、正孔輸送層１０４とゲート電極１０５とがショットキー接合し、これにより正孔輸送層１０４に空乏層が形成される。この空乏層の広がりはゲート電圧によって変化するので、そのゲート電圧（ソース電極１０３とゲート電極１０５との間に印加する電圧）を変化させてチャネル幅を制御し、ソース電極１０３とドレイン電極１０７との間の印加電圧を制御して電荷の発生量を変化させている。
また、図２２は、特許文献２に記載の、ＦＥＴ構造と有機ＥＬ素子構造とを複合させた有機発光トランジスタの一例を示す断面構成図である。この有機発光トランジスタ１１１は、図２２に示すように、基体１１２上に、補助電極１１３と絶縁層１１８が積層され、その絶縁層１１８上に陽極１１５が形成され、その絶縁層上にその陽極１１５を覆うように発光材料層１１６が形成され、その上に陰極１１７が形成されている。陽極１１５上には、正孔を陽極１１５から発光材料層１１６に通過させるが、電子が発光材料層１１６から陽極１１５に通過するのを防ぐための陽極バッファ層１１９が形成されている。この有機発光トランジスタ１１１においても、補助電極１１３と陽極１１５との間の印加電圧を変化させてチャネル幅を制御し、陽極１１５と陰極１１７との間の印加電圧を制御して電荷の発生量を変化させている。
工藤一浩、「有機トランジスタの現状と将来展望」、応用物理、第７２巻、第９号、第１１５１頁〜第１１５６頁（２００３年） 特開２００３−３２４２０３号公報（請求項１） 特開２００２−３４３５７８号公報（図２３）
上述した非特許文献１及び特許文献１，２に記載のＳＩＴ構造と有機ＥＬ素子構造とを複合化させた有機発光トランジスタでは、例えば図２２で説明すれば、陽極１１５と陰極１１７との間に一定電圧（−Ｖｄ１＜０）を印加すると、陰極１１７に対向する陽極１１５面で多くの正孔が発生し、その正孔が陰極１１７に向かう電荷（正孔）の流れが起こる。この際、より大きな電荷の流れを得るため（すなわち、より大きな輝度を得るため）、Ｖｄ＝−Ｖｄ２≪−Ｖｄ１なる電圧を陽極１１５と陰極１１７との間に印加すると、補助電極１１３と陽極１１５との間の印加電圧（Ｖｇ）を制御しても、陽極１１５と陰極１１７との間の電荷の発生とその流れが支配的になり、電荷発生量を制御できず発光量の制御が難しいという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、縦型の有機発光トランジスタ素子において、陽極と陰極との間の電流制御を容易にした有機発光トランジスタ素子及びその製造方法並びに発光表示装置を提供することにある。
上記課題を解決するための本発明の第１形態に係る有機発光トランジスタ素子は、基板と、当該基板上に設けられた第１電極と、当該第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、当該積層構造体が設けられていない前記第１電極上に少なくとも設けられた有機ＥＬ層と、当該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極とを少なくとも有する有機発光トランジスタ素子であって、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられることを特徴とする。
本発明の第２形態に係る有機発光トランジスタ素子は、基板と、当該基板上に所定のパターンで設けられた第１電極と、当該第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、前記第１電極上に少なくとも設けられた有機ＥＬ層と、当該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられていると共に、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられることを特徴とする。
有機ＥＬ層では第１電極と第２電極から注入された電荷が結合して発光現象が生じるが、上記第１及び第２形態に係る本発明によれば、(i)補助電極が第１電極と第２電極との中間領域に設けられているので、補助電極と第１電極との間の印加電圧を変化させることにより、第１電極と第２電極での電荷発生量を増加又は減少させて発光量を制御することができる。さらに、(ii)補助電極が絶縁層と電荷注入抑制層とで挟まれていると共に、(iii)その電荷注入抑制層が補助電極よりも平面視で大きな形状で当該補助電極上に設けられているので、補助電極の上面及び下面では電荷（正孔又は電子）の発生や消失が抑制され、その結果、補助電極−第１電極間の可変電圧は第１電極−第２電極間の印加電圧で発生する電荷発生量に影響を及ぼすことができる。すなわち、この有機発光トランジスタ素子は第１電極と第２電極との間に一定電圧が印加されたノーマリーオン態様の発光素子として好ましく適用されるものであり、補助電極−第１電極間に印加する可変電圧を制御することにより、第１電極−第２電極間に流れる電流（電荷発生量）を大きくしたり小さくしたりして発光量を制御することができる。特に、(iii)のように、電荷注入抑制層が補助電極よりも平面視で大きな形状で当該補助電極上に設けられているので、補助電極と電荷注入抑制層とを同じ大きさで形成したものに比べて、補助電極と第１電極との間に印加する電圧の影響をより大きくすることができる。その結果、第１電極−第２電極間に流れる電流の制御性を向上させることができ、発光量の制御が容易になる。
上記本発明の有機発光トランジスタ素子において、前記有機ＥＬ層が、電荷注入層と発光層とを少なくとも有する層、又は、電荷注入材料を含む発光層を少なくとも有する層であることが好ましい。
この発明によれば、電荷注入層又は電荷注入材料を含む発光層が第１電極上に設けられているので、第１電極で生じた電荷を有機ＥＬ層に効率的に注入することができる。また、電荷注入層又は電荷注入材料を含む発光層が補助電極のエッヂ部に接するように設けられた場合には、補助電極のエッヂ部で発生した電荷を有機ＥＬ層に効率的に注入することができる。
上記本発明の有機発光トランジスタ素子において、前記電荷注入層又は前記電荷注入材料を含む発光層が、塗布型の材料からなることが好ましい。
この発明によれば、電荷注入層又は電荷注入材料を含む発光層を塗布型の材料で形成するので、成膜時において、流動性のある塗布型材料が電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置する補助電極のエッジ部にまで容易に至る。その結果、補助電極のエッヂ部で発生した電荷を電荷注入層に効率的に注入することができる。
上記本発明の有機発光トランジスタ素子において、前記第１電極と、当該第１電極上に設けられる前記積層構造体及び／又は前記有機ＥＬ層との間に、電荷注入層が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、上記形態で電荷注入層が設けられているので、第１電極で発生した電荷を電荷注入層に効率的に注入することができる。なお、この電荷注入層は、絶縁層と補助電極との合計厚さ以上の厚さであることが好ましく、その結果、少なくとも補助電極のエッヂ部が電荷注入層に接しているように構成できる。
上記本発明の有機発光トランジスタ素子において、前記電荷注入抑制層が、絶縁材料からなる層であることが好ましい。
上記課題を解決するための本発明の有機発光トランジスタは、上記本発明の有機発光トランジスタ素子と、当該有機発光トランジスタ素子が備える第１電極と第２電極との間に一定電圧を印加する第１電圧供給手段と、当該有機発光トランジスタ素子が備える第１電極と補助電極との間に可変電圧を印加する第２電圧供給手段とを有することを特徴とする。
この発明によれば、上記第１電圧供給手段と上記第２電圧供給手段とを有するので、第１電極と第２電極との間に一定電圧を印加すると共に第１電極と補助電極との間に可変電圧を印加することができる。その結果、制御された電圧により電荷量を鋭敏に変化させることができ、第１電極−第２電極間に流れる電流を制御して発光量を制御することができる。
上記課題を解決するための本発明の発光表示装置は、複数の発光部をマトリクス状に配置した発光表示装置であって、前記複数の発光部の各々は、上記本発明の有機発光トランジスタ素子を有することを特徴とする。
上記課題を解決するための、本発明の第１態様に係る有機発光トランジスタ素子の第１の製造方法は、上記本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層を設ける工程と、前記絶縁層上及び前記絶縁層が設けられていない第１電極上を覆うように補助電極を形成する工程と、前記補助電極上に前記絶縁層と平面視で略同じ大きさの電荷注入抑制層を形成する工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングすると共に、前記第１電極上又はその上方に形成された補助電極をエッチングする工程と、前記絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層してなる積層構造体が設けられていない前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有することを特徴とする。
また、本発明の第１態様に係る有機発光トランジスタ素子の第２の製造方法は、上記本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層した積層構造体を設ける工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングする工程と、前記積層構造体が設けられていない前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有することを特徴とする。
また、本発明の第２態様に係る有機発光トランジスタ素子の第１の製造方法は、上記本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、所定のパターンからなる第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層を設ける工程と、前記絶縁層上及び前記絶縁層が設けられていない第１電極上を覆うように補助電極を形成する工程と、前記補助電極上に前記絶縁層と平面視で略同じ大きさの電荷注入抑制層を形成する工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングすると共に、前記第１電極上又はその上方に形成された補助電極をエッチングする工程と、前記絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層してなる積層構造体が設けられていない前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられることを特徴とする。
また、本発明の第２態様に係る有機発光トランジスタ素子の第２の製造方法は、上記本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、所定のパターンからなる第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層した積層構造体を設ける工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングする工程と、前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられることを特徴とする。
上記第１態様に係る第１の製造方法及び第２の製造方法、並びに、上記第２態様に係る第１の製造方法及び第２の製造方法によれば、補助電極のエッヂ部が電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置する形態を、所定の大きさからなる電荷注入抑制層を形成した後（第１及び第２態様に係る第１の製造方法）、又は所定の大きさからなる積層構造体を形成した後（第１及び第２態様に係る第２の製造方法）に補助電極をオーバーエッチングすることにより形成するので、より効率的な製造が可能となる。
上記本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法において、前記有機ＥＬ層を設ける工程は、前記絶縁層又は前記積層構造体が設けられていない前記第１電極上に塗布型の電荷注入材料を塗布してなる電荷注入層を設ける工程と、前記電荷注入抑制層及び前記電荷注入層上又は前記電荷注入層上に発光層を設ける工程と、前記発光層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有するようにしてもよい。この発明によれば、塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層を設けるので、その電荷注入材料が、電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置する補助電極のエッヂ部に極めて容易に到達することができる。
上記本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法において、前記第１電極上又は当該第１電極が形成されていない基板上に絶縁層を形成する工程前に、前記第１電極上に前記電荷注入層と同じ材料又は異なる材料からなる電荷注入層を予め設ける工程を有するようにしてもよい。
本発明の第１形態に係る有機トランジスタは、基板と、当該基板上に設けられた第１電極と、当該第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、当該積層構造体が設けられていない前記第１電極上に設けられた有機半導体層と、当該有機半導体層上に設けられた第２電極とを少なくとも有する有機トランジスタ素子であって、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられていることを特徴とする。また、第２形態に係る有機トランジスタ素子は、基板と、当該基板上に所定のパターンで設けられた第１電極と、当該第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、前記第１電極上に少なくとも設けられた有機半導体層と、当該有機半導体層上に設けられた第２電極とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられていると共に、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられることを特徴とする。
ここで、上記第２形態に係る有機発光トランジスタ素子及びその製造方法並びに前記第２形態に係る有機トランジスタ素子において、「第１電極を平面視で挟むように」とは、第１電極が積層構造体（絶縁層）に接した態様で挟まれている場合、第１電極が積層構造体（絶縁層）内に食い込んだ態様で挟まれている場合、及び、第１電極が積層構造体（絶縁層）に接しない態様で挟まれている場合を包含し、さらにそれらの態様が、第１電極の両サイドそれぞれにおいて異なる場合を含むものとして定義される。
本発明の有機発光トランジスタ素子及び有機発光トランジスタによれば、補助電極と第１電極との間に印加する可変電圧を制御することにより、第１電極−第２電極間に流れる電流（電荷発生量）を制御して発光量を制御することができるので、第１電極と第２電極との間に一定電圧が印加されたノーマリーオン態様の発光素子として好ましく適用することができる。特に、電荷注入抑制層が補助電極よりも平面視で大きな形状で当該補助電極上に設けられているので、補助電極と電荷注入抑制層とを同じ大きさで形成したものに比べて、補助電極と第１電極との間に印加する電圧の影響をより大きくすることができる。その結果、第１電極−第２電極間に流れる電流の制御性を向上させることができ、発光量の制御が容易になる。
また、本発明の発光表示装置によれば、発光量の制御が容易で、輝度調整が容易な高性能の発光表示装置を提供できる。
また、本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法によれば、補助電極のエッヂ部が電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置する形態を、所定の大きさからなる電荷注入抑制層を形成した後に補助電極をオーバーエッチングすることにより形成するので、より効率的な製造が可能となる。
以下、本発明の有機発光トランジスタ素子及びその製造方法並びに発光表示装置について図面を参照しつつ説明する。
（有機発光トランジスタ素子）
図１〜図９は、本発明の有機発光トランジスタ素子の構成例を示す模式断面図である。本発明の有機発光トランジスタ素子は、有機ＥＬ素子構造と縦型ＦＥＴ構造とを有する電界効果型の有機発光トランジスタ素子である。この有機発光トランジスタ素子は、第１電極４と積層構造体８との構成により、図１〜図７に示す第１形態に係る有機発光トランジスタ素子と、図８及び図９に示す第２形態に係る有機発光トランジスタ素子とに形態上大別されるが、これらは同一の技術的思想を共有するものである。
第１形態に係る有機発光トランジスタ素子１０は、図１〜図７に示すように、基板１と、基板１上に設けられた第１電極４と、第１電極４上に所定の大きさからなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に設けられた積層構造体８と、その積層構造体８が設けられていない第１電極４上に少なくとも設けられた有機ＥＬ層６と、その有機ＥＬ層６上に設けられた第２電極７とを少なくとも有している。一方、第２形態に係る有機発光トランジスタ素子７０，７０Ａ，７０Ｂは、図８及び図９に示すように、基板１と、基板１上に所定のパターンで設けられた第１電極４と、第１電極４が形成されていない基板１上に前記第１電極４を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に設けられた積層構造体８と、第１電極４上に少なくとも設けられた有機ＥＬ層６と、有機ＥＬ層６上に設けられた第２電極７とを少なくとも有し、前記第１電極４が前記補助電極２に接触しない厚さＴ５で設けられていると共に、電荷注入抑制層５が、補助電極２よりも平面視で大きな形状で設けられている。
上記において、「少なくとも」とは、有機ＥＬ層６が、積層構造体８が設けられていない第１電極４上のみに設けられる場合と、積層構造体８が設けられていない第１電極４上に設けられると共に、積層構造体８を覆うことができる厚さで積層構造体８上にも設けられる場合を包含する意味で用いている。
本発明の第１及び第２形態に係る有機発光トランジスタ素子は、図１に示すように、電荷注入抑制層５が補助電極２よりも平面視で大きな形状で設けられていると共に、補助電極２のエッヂ部２ａと有機ＥＬ層６とが接触するように構成されている。有機ＥＬ層６では第１電極４と第２電極７から注入された電荷（正孔及び電子）が結合して発光現象が生じるが、この有機発光トランジスタ素子１０では、補助電極２が第１電極４と第２電極７との中間領域に設けられているので、その補助電極２と第１電極４との間の印加電圧（ゲート電圧ＶＧ）を変化させることにより、第１電極４と第２電極７での電荷発生量を増加又は減少させて発光量を制御することができる。
なお、図示のように、補助電極２は絶縁層３と電荷注入抑制層５で挟まれており、しかも補助電極２は電荷注入抑制層５よりも平面視で小さく形成されているので、補助電極２の上面及び下面では電荷（正孔又は電子）の発生や消失が抑制される。その結果、補助電極２での可変電圧（ゲート電圧ＶＧ）は、第１電極４と第２電極７で発生する電荷発生量に影響を及ぼす。なお、図１等においては、補助電極２は絶縁層３よりも平面視で小さく形成されているが、それらは平面視で同じ大きさで形成されていても構わない。
こうした制御は、絶縁層３と電荷注入抑制層５とで補助電極２を挟んだ積層構造体８を、第１電極４と第２電極７との中間領域に設けることにより実現する。例えば第１電極４を陽極とし、第２電極７を陰極としたとき、両者の間に一定電圧（ドレイン電圧ＶＤ）を印加したときの正孔の流れ２１を図２中の矢印で模式的に示した場合において、補助電極２と第１電極４との間に電荷発生量を増す方向にゲート電圧ＶＧを印加すると正孔の流れ２２は大きくなり、補助電極２と第１電極４との間に電荷発生量を減らす方向にゲート電圧ＶＧを印加すると正孔の流れ２２は小さくなる。すなわち、第１電極−第２電極間に一定電圧を印加するノーマリーオン態様の発光素子において、このような補助電極２を設けて第１電極４との間に可変電圧を印加することにより、第１電極−第２電極間に流れる電荷量を制御でき、有機ＥＬ層６で発光する輝度を制御することができる。具体的には、第１電極−第２電極間に一定電圧を印加したノーマリーオン態様の発光素子において、補助電極２と第１電極４との間に電荷発生量を増す方向にゲート電圧ＶＧを印加すると、有機ＥＬ層６で発光する輝度が向上して明るくなり、補助電極２と第１電極４との間に電荷発生量を減らす方向にゲート電圧ＶＧを印加すると、輝度が減少して暗くなる。さらに、こうした補助電極−第１電極間の電圧制御に加えて、第１電極−第２電極間の電圧を可変させれば、輝度の高度な階調を実現でき、より精細な画像形成を実現できる。
特に本発明では、図１〜図９に示すように、補助電極２上に設けられる電荷注入抑制層５が、補助電極２よりも平面視で大きな寸法で設けられている。こうした形態からなる電荷注入抑制層５は、補助電極２のエッジ部２ａを電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置させるので、第１電極４と第２電極７との間に一定電圧が印加された場合、補助電極２の上面及び輪郭縁での電荷（正孔又は電子）の発生を抑制することができる。その結果、補助電極２と電荷注入抑制層５とを同じ大きさで形成したものに比べて、補助電極２と第１電極４との間に印加する電圧の影響をより大きくすることができる。
図１に示すように、電荷注入抑制層５の幅をｄ１とし、補助電極２の幅をｄ２とし、電荷注入抑制層５のエッヂ部と補助電極２のエッジ部２ａとの差をｄ３，ｄ４とすると、ｄ２＜ｄ１であり、かつ、補助電極２のエッジ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置することが好ましい。補助電極２のエッジ部２ａの位置は、電荷注入抑制層５のエッヂ部との差（ｄ３、ｄ４）で表される。その差（ｄ３，ｄ４）が極めて小さく（一例として０．１μｍ程度を例示できるが、この値に限定されない。）、補助電極２と電荷注入抑制層５とが平面視で実質的に同じ大きさである場合には、補助電極２のエッヂ部２ａの輪郭縁で電荷（正孔又は電子）の発生が起こることがあり、その場合、その発生電荷が第１電極４と第２電極７との間に印加される一定電圧に影響を及ぼし易く、第１電極−第２電極間に流れる電流の制御性がやや損なわれるおそれがある。一方、その差（ｄ３，ｄ４）はかなり大きくてもよく（一例として３μｍ程度を例示できるが、この値に限定されない。）、そうした形態自体の作製が難しくならない程度の大きさであればよい。
なお、補助電極２と電荷注入抑制層５との形態は、図６及び図７に示す形態となる場合がある。図６及び図７は図１等に示す例とは異なり、隣り合う積層構造体８間に有機ＥＬ層６が設けられている側では、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するように構成されている。一方、その反対側のエッヂ部は、図６では電荷注入抑制層５が補助電極２を覆うように設けられており、図７では補助電極２が絶縁膜３上に引き出された形態になっている（例えば、図１３及び図１４の櫛形電極の上端部分又は下端部分を参照）。他方、図１等で示される形態は、補助電極２の両側のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するように構成されているが、これは、通常、その両側のエッヂ部２ａが、有機ＥＬ層６に接する形態になっている場合である（例えば、図１３及び図１４の櫛形電極の中央部分を参照）。
本発明では、第１電極４を陽極とし、第２電極７を陰極として構成してもよいし、第１電極４を陰極とし、第２電極７を陽極として構成してもよい。第１電極４と第２電極７とが何れの極性を持つものであっても、補助電極２と第１電極４との間に印加する電圧を制御して第１電極−第２電極間に流れる電流（電荷発生量）を制御し、有機ＥＬ層内での輝度を可変させることができる。なお、第１電極４が陽極で第２電極７が陰極である場合、有機ＥＬ層６の構成としては、第１電極４に接する側に正孔注入層を配置することが好ましく（図１〜図９を参照）、第２電極７に接する側に電子注入層（符号１４）を配置することが好ましい（図６を参照）。同様に、第１電極４が陰極で第２電極７が陽極である場合、有機ＥＬ層６の構成としては、第１電極４に接する側に電子注入層を配置することが好ましく、第２電極７の接する側に正孔注入層を配置することが好ましい。
本発明の有機発光トランジスタ素子は、補助電極２が絶縁層３上に形成され、補助電極２上の電荷注入抑制層５が補助電極２よりも平面視で大きい寸法で形成され、且つ補助電極２のエッヂ部２ａが有機ＥＬ層６に接するように構成された形態を有するものであれば、その有機ＥＬ層６の形態については特に限定されず、図１〜図９に示すような各種の態様を例示できる。
有機ＥＬ層６の形態としては、例えば、図１〜図３に示すように、第１電極４側から電荷注入層１２と発光層１１とがその順で形成された２層構造や、図４及び図５に示すように、第１電極４側から電荷注入層１２’と電荷注入層１２と発光層１１とがその順で形成された３層構造や、図６に示すように、第１電極４側から電荷注入層１２と発光層１１と電荷注入層１４とがその順で形成された３層構造や、図７に示すように、第１電極４側から電荷注入層１２と電荷輸送層１３と発光層１１とがその順で形成された３層構造等を例示できる。なお、有機ＥＬ層の構成はこれらに限定されず、さらに必要に応じて、電荷輸送層等を設けたものであってもよいし、発光層１１中に電荷注入材料や電荷輸送材料を含有させて同様の機能を持たせた単層構造からなるものであってもよい。
なお、図４及び図５では、上述したように、第１電極４側から電荷注入層１２’と電荷注入層１２と発光層１１とがその順で形成されているが、この形態の有機発光トランジスタ素子３０，４０は、第１電極４と、積層構造体８及び有機ＥＬ層６との間に、電荷注入層１２と同じ材料又は異なる材料からなる電荷注入層１２’が設けられているように構成したものである。こうした形態からなる有機発光トランジスタ素子３０，４０は、積層構造体８の下の第１電極４上にも電荷注入層１２’が設けられているので、積層構造体８の下の第１電極４面でも電荷を発生させることができ、その発生電荷も、補助電極２と第１電極４との間に印加される電圧により制御することができる。
有機ＥＬ層６が電荷注入層１２と発光層１１とで構成された場合における電荷注入層１２の厚さは、図１〜図３に示すように特に限定されず、例えば、図１に示すように、電荷注入層１２の厚さＴ３を積層構造体８の厚さＴ２よりも厚くして、電荷注入層１２が積層構造体８を覆うようにしたものであってもよいし、図３（Ａ）に示すように、電荷注入層１２の厚さＴ３を絶縁層３の厚さＴ１と同程度にしたものであってもよいし、図３（Ｂ)に示すように、電荷注入層１２の厚さＴ３を絶縁層３と補助電極２の合計厚さＴ２と同程度にしたものであってもよいし、図３（Ｃ)に示すように、電荷注入層１２の厚さＴ３を絶縁層３と補助電極２の合計厚さＴ２と同程度にしたものであってもよい。
なお、図３（Ｃ）に示す有機発光トランジスタ素子のように、積層構造体８を第１電極４と第２電極７との両方に接する厚さで形成すれば、積層構造体同士の間に有機ＥＬ層６を形成してマトリクス状に素子化することも可能になる。
また、図８及び図９に第２形態として示すように、本発明の有機発光トランジスタ素子７０，７０Ａ，７０Ｂは、基板１と、基板１上に所定のパターンで設けられた第１電極４と、第１電極４が形成されていない基板１上に前記第１電極４を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に設けられた積層構造体８と、第１電極４上に少なくとも設けられた有機ＥＬ層６と、有機ＥＬ層６上に設けられた第２電極７とを少なくとも有するように構成しても良い。この形態では、第１電極４が補助電極２に接触しない厚さＴ５で設けられていると共に、電荷注入抑制層５が、補助電極２よりも平面視で大きな形状で設けられることが必要である。
なお、図８に示す有機発光トランジスタ７０は、平面視で、基板１上の第１電極４がその両側の絶縁層３，３に接した態様で挟まれているが、図９（Ａ）に示す有機発光トランジスタ７０Ａは、平面視で、基板１上の第１電極４が絶縁層３内に食い込んだ態様で挟まれており、図９（Ｂ）に示す有機発光トランジスタ７０Ｂは、平面視で、基板１上の第１電極４が絶縁層３に接しない態様で挟まれている。本発明の第２形態に係る有機発光トランジスタにおいて、「第１電極４を平面視で挟むように設けられた積層構造体８」とは、これらの態様を包含し、それらの態様が、第１電極４の両サイドそれぞれにおいて異なる場合を含むものとして定義される。
この第２形態の有機発光トランジスタ素子７０，７０Ａ，７０Ｂは、基板１上に第１電極４と積層構造体８とがパターニングされてなるものであり、具体的には、第１電極４が形成されていない基板１上にその第１電極４を平面視で挟むように積層構造体８が形成されている。それ以外の形態は、図１〜図７で示した形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。なお、この第２形態に係る有機発光トランジスタ素子７０，７０Ａ，７０Ｂにおいては、基板１面から絶縁層３上面までの距離Ｔ４は、基板１面から第１電極４上面までの距離Ｔ５よりも大きい（Ｔ４＞Ｔ５）ことが必要である。こうした関係で形成されていることにより、第１電極４は補助電極２接触することがなく、且つ補助電極２のエッヂ部２ａは電荷注入層１２又は電荷注入材料を含む有機ＥＬ層６に接触することになる。
こうした本発明の有機発光トランジスタ素子は、トップエミッション型の発光トランジスタ素子であってもよいし、ボトムエミッション型の発光トランジスタ素子であってもよく、いずれの形態にするかによって、構成される層の光透過性が設計される。なお、本願で示す有機発光トランジスタ素子の断面構成図は、有機発光トランジスタの一画素（一ピクセル）を示している。したがって、この画素毎に所定の発光色を発光する発光層を形成することにより、カラーディスプレイ等の発光表示装置を形成することができる。
（有機トランジスタ素子）
また、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明の特徴部分を有機トランジスタ素子に適用することも可能である。例えば図１０（Ａ）示す第１形態の有機トランジスタ素子８０Ａのように、基板１と、基板１上に設けられた第１電極４と、第１電極４上に所定の大きさからなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に設けられた積層構造体８と、積層構造体８が設けられていない第１電極４上に設けられた有機半導体層１５と、有機半導体層１５上に設けられた第２電極７とを少なくとも有することにより、有機半導体層１５に流れる電荷量を制御することができる。
また、例えば図１０（Ｂ）示す第２形態の有機トランジスタ素子８０Ｂのように、基板１と、基板１上に所定のパターンで設けられた第１電極４と、第１電極４が形成されていない基板１上にその第１電極４を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に設けられた積層構造体８と、第１電極４上に少なくとも設けられた有機半導体層１５と、有機半導体層１５上に設けられた第２電極７とを少なくとも有している。そして、第１電極４が補助電極２に接触しない厚さで設けられていると共に、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられることにより、有機半導体層１５に流れる電荷量を制御することができる。
なお、この有機半導体層１５には、必要に応じて電荷注入層や電荷輸送層も含まれる。また、図１０において、有機半導体層１５は、積層構造体８を覆うことができる厚さで設けられている。さらに、この第２形態に係る有機トランジスタにおいても、上記図９（Ａ）（Ｂ）で示した第２形態に係る有機発光トランジスタの場合と同様、「第１電極４を平面視で挟むように設けられた積層構造体８」とは、第１電極４が積層構造体８（絶縁層３）に接した態様で挟まれている場合、第１電極４が積層構造体８（絶縁層３）内に食い込んだ態様で挟まれている場合、及び、第１電極４が積層構造体８（絶縁層３）に接しない態様で挟まれている場合を包含し、それらの態様が、第１電極４の両サイドそれぞれにおいて異なる場合を含むものとして定義される。
（有機発光トランジスタ素子の構成）
以下に、本発明の有機発光トランジスタ素子を構成する各層及び各電極について説明する。
基板１は、特に限定されるものではなく、積層する各層の材質等により適宜決めることができ、例えば、Ａｌ等の金属、ガラス、石英又は樹脂等の各種の材料からなるものを用いることができる。光を基板側から出射させるボトムエミッション構造の有機発光トランジスタ素子の場合には、透明又は半透明になる材料で基板が形成されることが好ましいが、光を第２電極７側から出射させるトップエミッション構造の有機発光トランジスタ素子の場合には、必ずしも透明又は半透明になる材料を用いる必要はなく、不透明材料で基板を形成してもよい。
特に好ましくは、有機ＥＬ素子の基板として一般的に用いられている各種のものを用いることができ、例えば、用途に応じてフレキシブルな材質や硬質な材質等からなるものが選択される。具体的には、例えば、ガラス、石英、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート等の材質からなる基板を挙げることができる。基板１の形状としては、枚葉状でも連続状でもよく、具体的な形状としては、例えばカード状、フィルム状、ディスク状、チップ状等を挙げることができる。
本発明を構成する電極としては、補助電極２、第１電極４及び第２電極７がある。これら各電極の電極材料としては、金属、導電性酸化物、導電性高分子等の材料が用いられる。第１電極４は基板１上に設けられ、上記の第１形態においては、さらにその上に、絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５からなる積層構造体８が所定の大きさで設けられ、上記の第２形態においては、第１電極４が形成されていない基板１上にその第１電極４を両側から挟むように、絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５からなる積層構造体８が所定の大きさで設けられる。
その所定の大きさは特に限定されないが、例えば後述する図１３に示すように、ライン幅が１〜５００μｍ程度でラインピッチが１〜５００μｍ程度の櫛形の積層構造体８や、例えば後述する図１４に示すように、格子幅が１〜５００μｍ程度で格子ピッチが１〜５００μｍ程度の格子形の積層構造体８（図１４中では、Ｘ方向の積層構造体８ｘとＹ方向の積層構造体８ｙで表している）を一例として挙げることができる。なお、積層構造体８の形状は、櫛形や格子状に限定されず、菱形や円形等の各種の形状で形成できるし、その線幅やピッチも特に限定されず、また、各線幅やピッチがそれぞれ同じ幅でなくてもよい。
本発明において、補助電極２は有機ＥＬ層６とショットキー接触を形成するので、その有機ＥＬ層６が正孔注入層又は正孔注入材料を有する有機ＥＬ層である場合には、仕事関数が小さい金属で補助電極２を形成することが好ましく、一方、その有機ＥＬ層６が電子注入層又は電子注入材料を有する有機ＥＬ層である場合には、仕事関数が大きい金属で補助電極２を形成することが好ましい。こうした補助電極２の形成材料としては、例えば、アルミ、銀等の単体金属、ＭｇＡｇ等のマグネシウム合金、ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のアルミニウム合金、Ｌｉ、Ｃａをはじめとするアルカリ金属類、ＬｉＦ等のアルカリ金属類の合金のような仕事関数の小さな金属等を好ましく使用することができるが、電荷（正孔，電子）注入層とショットキー接触を形成することが可能であれば、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜、金、クロムのような仕事関数の大きな金属、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子等も使用することができる。
また、第１電極４又は第２電極７を陰極とする場合の形成材料としては、アルミ、銀等の単体金属、ＭｇＡｇ等のマグネシウム合金、ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のアルミニウム合金、Ｌｉ、Ｃａをはじめとするアルカリ金属類、ＬｉＦ等のアルカリ金属類の合金のような仕事関数の小さな金属等を挙げることができる。
また、第１電極４又は第２電極７を陽極とする場合の形成材料としては、その陽極と接する有機ＥＬ層６（電荷注入層１２又は発光層１２）の構成材料とオーミック接触を形成する金属であって補助電極２や上記陰極に用いられる電極材料と同様の電極材料を挙げることができるが、好ましくは金、クロムのような仕事関数の大きな金属材料や、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリシラン誘導体のような導電性高分子が挙げられる。
第１電極４は基板１上に設けられるが、基板１と第１電極４との間にはバリア層や平滑層等が設けられていてもよい。また、補助電極２は、第１電極４上又は基板１上に所定の形状で設けられた絶縁層３の上に、その絶縁層３よりも平面視で小さい寸法で又は同じ大きさで設けられる。ここでいう補助電極２の大きさは既述とおりであり、また、「同じ大きさ」とは、大きさが厳密に一致する場合を含むほか、作用効果が共通する程度の大きさまで含む意味で用いている。また第２電極７は、有機ＥＬ層６を第１電極４と挟むように設けられる。
これら、補助電極２、第１電極４及び第２電極７のそれぞれは、上記の電極材料で形成された単層構造の電極であってもよいし、複数の電極材料で形成された積層構造の電極であってもよい。これらの各電極の厚さは特に限定されないが、通常、１０〜１０００ｎｍの範囲内である。
有機発光トランジスタ素子がボトムエミッション構造である場合には、発光層１１よりも下側に位置する電極は、透明又は半透明になっていることが好ましく、トップエミッション構造である場合には、発光層１１よりも上側に位置する電極は、透明又は半透明になっていることが好ましい。透明材料としては、上記の透明導電膜、金属薄膜、導電性高分子膜を用いることができる。なお、下側、上側とは、本発明で示す図を平面視したときの形態について、その上下方向における下側、上側を意味し、両側（右側、左側）とは、本発明で示す図を平面視したときの形態について、その左右方向における両側（右側、左側）を意味している。
上記の各電極は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空プロセス又は塗布により形成され、その膜厚は使用する材料等によっても異なるが、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。なお、発光層１１や電荷注入層１２等の有機ＥＬ層６上に電極を成膜する場合は、電極成膜時にその有機ＥＬ層６に加わるダメージを軽減するための保護層（図示しない）を有機ＥＬ層上に設けてもよい。保護層は、電極をスパッタリング法等で有機ＥＬ層６上に成膜する場合に電極形成前に予め設けられるものであり、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の半透明膜やＺｎＳ、ＺｎＳｅ等の無機半導体膜等の蒸着膜又はスパッタ膜のように、成膜時にダメージを与え難いものが１〜５００ｎｍ程度の厚さで予め成膜されることが好ましい。
絶縁層３は、第１電極４上（第１形態）又は基板１上（第２形態）に、所定の箇所に所定の大きさ／形状で設けられる。ここでいう所定の大きさは特に限定されないが、上記同様、例えばライン幅が１〜５００μｍ程度でラインピッチが１〜５００μｍ程度の櫛形の絶縁層３や、格子幅が１〜５００μｍ程度で格子ピッチが１〜５００μｍ程度の格子形の絶縁層３を一例として挙げることができる。なお、絶縁層３の形状は、櫛形や格子状に限定されず、菱形や円形等の各種の形状で形成できるし、その線幅やピッチも特に限定されず、また、各線幅やピッチがそれぞれ同じ幅でなくてもよい。
絶縁層３の形成材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａ１２Ｏ３等の無機材料や、ポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルフェノール、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等の有機材料や、一般的に使用されている市販のレジスト材料等を挙げることができる。この絶縁層３は、上記の材料で形成された単層構造の絶縁層であってもよいし、複数の材料で形成された積層構造の絶縁層であってもよい。
特に本発明においては、製造コストや製造容易性の観点から、一般的に使用されているレジスト材料を好ましく用いることができ、スクリーン印刷法、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、インクジェット法等やフォトリソグラフ法により所定のパターンに形成できる。上記の無機材料からなる絶縁層３については、ＣＶＤ法等の既存パターンプロセスを用いて形成できる。絶縁層３の厚さは薄いほど好ましいが、薄すぎると補助電極２と第１電極４との間の漏れ電流が大きくなり易いので、通常、１０〜５００ｎｍ程度であることが好ましい。
有機発光トランジスタ素子がボトムエミッション構造である場合には、この絶縁層３は発光層１１よりも下側に位置するので、透明又は半透明になっていることが好ましく、トップエミッション構造である場合には、透明又は半透明の必要はない。
電荷注入抑制層５は、補助電極２上にその補助電極２よりも平面視で大きな寸法／形状で形成される。そして、この電荷注入抑制層５は、第１電極４−補助電極２間に電圧を印加した場合に、第２電極７に対向する補助電極２上面で発生して補助電極２に向かう電荷（正孔又は電子。以下同じ。）の流れを抑制するように作用する。
本発明では、この電荷注入抑制層５を補助電極２上面に設け、しかも、その大きさを補助電極２よりも平面視で大きな寸法／形状で形成したので、第１電極４−補助電極２間に電圧を印加した場合に、補助電極２で発生する電荷を、電荷注入抑制層５が設けられていない小面積のエッヂ部２ａで発生させることができる。補助電極２のエッヂ部２ａでの電荷発生量は、補助電極２と第１電極４との間に印加されるゲート電圧ＶＧで制御され、そのエッヂ部２ａで発生した電荷は、その極性にもよるが、第１電極４と第２電極７との間に印加されたドレイン電圧ＶＤにより、第２電極７側又は第１電極４側に向かう。その結果、その電荷が第１電極４−第２電極７間に印加して発生した電荷に加わって総電荷量を変化させる。一方、第１電極４でも電荷が発生するので、その電荷が第１電極４−第２電極７間に印加して発生した電荷に加わって総電荷量を変化させる。この総電荷量は、第１電極４−補助電極２間で発生する電荷の極性が第１電極４−第２電極７間で発生する電荷の極性と同じであれば、総電荷量は増す方向に変化するが、極性が逆であれば、総電荷量は減る方向に変化する。すなわち、第１電極−第２電極間に一定電圧を印加したノーマリーオン態様の発光素子において、補助電極２と第１電極４との間に電荷発生量を増す方向にゲート電圧ＶＧを印加すると、有機ＥＬ層６で発光する輝度が向上して明るくなり、補助電極２と第１電極４との間に電荷発生量を減らす方向にゲート電圧ＶＧを印加すると、輝度が減少して暗くなる。さらに、こうした補助電極−第１電極間の電圧制御に加えて、第１電極−第２電極間の電圧を可変させれば、輝度の高度な階調を実現でき、より精細な画像形成を実現できる。
電荷注入抑制層５は、上記作用を奏すれば各種の形成材料で形成することができる。電荷注入抑制層５としては、絶縁性の無機膜や有機膜を例示でき、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａ１２Ｏ３等の無機絶縁材料で形成したものであってもよいし、一般的な有機絶縁材料、例えば、ポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルフェノール、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等の有機絶縁材料で形成したものであってもよい。また、この電荷注入抑制層５は、上記の材料で形成された単層構造の電荷注入抑制層であってもよいし、複数の材料で形成された積層構造の電荷注入抑制層であってもよい。電荷注入抑制層５は、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空プロセス又は塗布により形成され、その膜厚は使用する材料等によっても異なるが、例えば０．０１０μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。
本願では、電荷注入抑制層５として、入手が容易で、成膜や精度のよいパターニングが容易な絶縁材料からなる層とすることが好ましく、特にレジスト膜とすることが好ましい。レジスト膜であれば、ポジ型でもネガ型でも構わない。電荷注入抑制層５の形成材料としてレジストを用いた場合には、所定寸法（厚さ、大きさ）のレジスト膜を容易且つ精度よく形成できるという利点がある。
有機ＥＬ層６は、電荷注入層１２と発光層１１とを少なくとも有する層、又は、電荷注入物質を含む発光層１１を少なくとも有する層であれば特に限定されず、上述した各種の形態を例示できる。有機ＥＬ層６を構成する各層は、素子の構成や構成材料の種類等に応じ、適切な厚さ（例えば０．１ｎｍ〜１μｍの範囲内）で形成される。なお、有機ＥＬ層６を構成する各層の厚さが厚すぎる場合には、一定の光出力を得るために大きな印加電圧が必要になって発光効率が悪くなることがあり、各層の厚さが薄すぎる場合には、ピンホール等が発生して電界を印加しても十分な輝度が得られないことがある。
発光層１１の形成材料としては、有機ＥＬ素子の発光層として一般的に用いられている材料であれば特に限定されず、例えば色素系発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発光材料等を挙げることができる。
色素系発光材料としては、例えば、シクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー等を挙げることができる。また、金属錯体系発光材料としては、例えば、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体等、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂｅ等、又はＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体等を挙げることができる。また、高分子系発光材料としては、例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、及びそれらの共重合体等を挙げることができる。
発光層１１中には、発光効率の向上や発光波長を変化させる等の目的でドーピング剤等の添加剤を添加するようにしてもよい。ドーピング剤としては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体等を挙げることができる。
電荷注入層１２の形成材料としては、例えば、発光層１１の発光材料に例示した化合物の他、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、ポリアセン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの誘導体等を挙げることができる。特に、電荷注入層１２の形成材料が、塗布型材料であることが好ましい。流動性のある塗布型材料は、高分子材料、低分子材料、デンドリマー等、塗布することができる材料であれば特に限定されないが、成膜時において、電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する補助電極２のエッジ部２ａにまで容易に至る材料であることが好ましい。その結果、補助電極２のエッヂ部２ａで発生した電荷がそのエッヂ部２ａに接する電荷注入層１２に効率的に注入されることになる。
また、第２電極７の発光層１１側には、第２電極用の電荷注入層１４（図６を参照）を設けてもよい。例えば第２電極７を陰極とした場合における電荷（電子）注入層１４の形成材料としては、発光層１１の発光材料に例示した化合物の他、アルミニウム、フッ化リチウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、カルシウム、ポリメチルメタクリレートポリスチレンスルホン酸ナトリウム、リチウム、セシウム、フッ化セシウム等のようにアルカリ金属類、及びアルカリ金属類のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体等を挙げることができる。
第１電極４を陽極とした場合における電荷（正孔）輸送層１３（図７を参照）の形成材料としては、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ポリフィリン、オキサジアゾール、トリフェニルアミン、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、ピラゾリン、テトラヒドロイミダゾール、ヒドラゾン、スチルベン、ペンタセン、ポリチオフェン若しくはブタジエン、又はこれらの誘導体等、正孔輸送材料として通常使用されるものを用いることができる。また、電荷輸送層１３の形成材料として市販されている、例えばポリ（３、４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（略称ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、バイエル社製、商品名；Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ ＡＩ４０８３、水溶液として市販。）等も使用することができる。電荷輸送層１３は、こうした化合物を含有した電荷輸送層形成用塗液を用いて形成される。なお、これらの電荷輸送材料は、上記の発光層１１内に混ぜてもよいし、上記の電荷注入層１２内に混ぜてもよい。
また、図示しないが、電荷輸送層を発光層１１の第２電極７側に設けてもよい。例えば第２電極７を陰極とした場合における電荷（電子）輸送層の形成材料としては、アントラキノジメタン、フルオレニリデンメタン、テトラシアノエチレン、フルオレノン、ジフェノキノンオキサジアゾール、アントロン、チオピランジオキシド、ジフェノキノン、ベンゾキノン、マロノニトリル、ニジトロベンゼン、ニトロアントラキノン、無水マレイン酸若しくはペリレンテトラカルボン酸、又はこれらの誘導体等、電子輸送材料として通常使用されるものを用いることができる。電荷（電子）輸送層は、こうした化合物を含有した電荷輸送層形成用塗液を用いて形成される。なお、これらの電荷輸送材料は、上記の発光層１１内に混ぜてもよいし、上記の電子注入層内に混ぜてもよい。
なお、上述した発光層１１、電荷注入層１２、電荷輸送層１３等からなる有機ＥＬ層中には、必要に応じてオリゴマー材料又はデンドリマー材料の発光材料若しくは電荷輸送注入材料を含有させてもよい。また、有機ＥＬ層を構成する各層は、真空蒸着法によって成膜するか、あるいは、それぞれの形成材料をトルエン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の溶媒に溶解又は分散させて塗布液を調整し、その塗布液を塗布装置等を用いて塗布又は印刷等することで形成される。
有機ＥＬ層６は、上述したような各種の積層態様に応じて、発光層形成材料、電荷注入層形成材料、電荷輸送層形成材料等を隔壁により区分けされた所定の位置に形成される。なお、隔壁（図示しない。）は、有機発光トランジスタ素子を有する発光表示装置の平面上に発光色毎に区分けする領域を形成するものである。隔壁材料としては、従来より隔壁材料として使用されている各種の材料、例えば、感光性樹脂、活性エネルギー線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。隔壁の形成手段としては、採用される隔壁材料に適した手段で形成でき、例えば、厚膜印刷法を用いたり、感光性レジストを用いたパターニングにより形成することができる。
隔壁として、図３（Ｃ）に示すように、電荷注入抑制層５を第２電極７に接触するまで厚くしたものを利用することも可能である。例えば、図３（Ｃ）に示す形態からなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５からなる積層構造体８を隔壁として用い、それ以外の積層構造体は、図３（Ａ）に示すように第２電極７に接触しない厚さで薄くして形成すれば、その隔壁で囲まれた範囲に各色の発光層を設けた発光部とすることができる。
（有機発光トランジスタ素子の製造方法）
次に、本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法の一例について説明する。本発明の有機発光トランジスタ素子は、第１電極４上に各層が形成される図１〜図７に示す第１態様と、積層構造体８が第１電極４を挟むように形成される図８及び図９に示す第２態様とに大別でき、さらにそれぞれの製造方法も、第１と第２の２つの製造方法に大別できる。第１の製造方法は、積層構造体８を構成する絶縁層３を先に所定のパターンに形成し、その後に補助電極２と電荷注入抑制層５を形成し、さらにその後に補助電極２をエッチングして、補助電極２を絶縁層３及び電荷注入抑制層５よりも平面視で小さく加工する方法であり、第２の製造方法は、積層構造体８を先に形成し、その後に補助電極２のエッヂ部をエッチングして、補助電極２を絶縁層３及び電荷注入抑制層５よりも平面視で小さく加工する方法である。本発明の第１態様及び第２態様に係る有機発光トランジスタ素子は、以下の第１及び第２の製造方法によりそれぞれ効率的に製造可能であるが、以下に示す以外の他の製造方法で製造することも可能である。
先ず、第１の製造方法について説明する。本発明の第１態様に係る有機発光トランジスタ素子の第１の製造方法は、図１〜図７に示す形態の有機発光トランジスタ素子１０〜６０の製造方法であって、第１電極４が形成された基板１を準備する工程と、第１電極４上に所定の大きさからなる絶縁層３を設ける工程と、絶縁層３上及び絶縁層３が設けられていない第１電極上を覆うように補助電極２’を形成する工程と、補助電極２’上に前記絶縁層３と平面視で略同じ大きさの電荷注入抑制層５を形成する工程と、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極２’をエッチングすると共に、第１電極４上又はその上方に形成された補助電極２’をエッチングする工程と、前記絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に積層してなる積層構造体８が設けられていない第１電極４上に有機ＥＬ層６を設ける工程と、有機ＥＬ層６上に第２電極７を設ける工程とを少なくとも有する方法である。
また、本発明の第２態様に係る有機発光トランジスタ素子の第１の製造方法は、図８及び図９に示す形態の有機発光トランジスタ素子７０，７０Ａ，７０Ｂの製造方法であって、所定のパターンからなる第１電極４が形成された基板１を準備する工程と、そうした第１電極４が形成されていない基板１上に前記第１電極４を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層３を設ける工程と、絶縁層３上及び絶縁層３が設けられていない第１電極４上を覆うように補助電極２’を形成する工程と、補助電極２’上に前記絶縁層３と平面視で略同じ大きさの電荷注入抑制層５を形成する工程と、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極２’をエッチングすると共に、第１電極４上又はその上方に形成された補助電極２’をエッチングする工程と、前記絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に積層してなる積層構造体８が設けられていない第１電極４上に有機ＥＬ層６を設ける工程と、有機ＥＬ層６上に第２電極７を設ける工程とを少なくとも有し、前記第１電極４が前記補助電極２に接触しない厚さで設けられることに特徴を有する方法である。
図１１は、本発明の第１態様に係る有機発光トランジスタ素子の第１の製造方法の一例を示す工程図である。この第１の製造方法は、図１１に示すように、第１電極４が形成された基板１を準備し、さらにその第１電極４上に絶縁層３’を設ける工程（図１１（Ａ）参照）と、第１電極４上に設けられた絶縁層３’を所定の大きさにパターニングした後に、絶縁層３上及びその絶縁層３が設けられていない第１電極４上を覆うように補助電極２’を形成する工程（図１１（Ｂ）参照）と、第１電極４’上に電荷注入抑制層５’形成する工程（図１１（Ｃ）参照）と、その電荷注入抑制層５を前記絶縁層と平面視で例えばほぼ同じ大きさとなるようにパターニングする工程（図１１（Ｄ）参照）と、第１電極４をエッチングしないエッチング液を用いて補助電極２’をエッチングして、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで補助電極２’をエッチングすると共に、第１電極４上に形成された補助電極２’をエッチングする工程（図１１（Ｅ）参照）と、前記絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に積層してなる積層構造体８が設けられていない第１電極４上に有機ＥＬ層６を設ける工程（図１１（Ｆ）参照）と、有機ＥＬ層６上に第２電極７を設ける工程（図１１（Ｆ）参照）とを少なくとも有している。
なお、前記の有機ＥＬ層６を設ける工程は、絶縁層３が設けられていない第１電極４上に塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層１２を設ける工程と、電荷注入抑制層５及び電荷注入層１２上又は電荷注入層１２上に発光層１１を設ける工程と、発光層１１上に第２電極７を設ける工程とを少なくとも有している。この工程では、塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層１２を設けるので、その電荷注入材料が、電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する補助電極２のエッヂ部２ａに極めて容易に到達することができる。
この第１の製造方法では、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する形態を、所定の大きさからなる電荷注入抑制層５を形成した後に層状の補助電極２’をオーバーエッチングすることにより形成する。そして、第１電極４上のうち、絶縁層３が設けられていない部分の補助電極２’を同時にエッチングして除去し、その部分に塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層１２を形成する。こうした第１の製造方法は、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する形態（すなわち補助電極２上に当該補助電極２よりも平面視で大きな寸法／形状からなる電荷注入抑制層５が設けられた形態）を容易に実現することができると共に、電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する隙間に、流動性を有した塗布型の電荷注入材料を容易に充填することができる。
なお、塗布型の電荷注入材料はインクジェット法等の塗布法により行うことができるので、従来の低分子の電荷注入材料の場合に行われる蒸着法に比べて、電荷注入層１２を容易且つ低コストで形成できる。また、層状の補助電極２’のオーバーエッチングは、補助電極２の材質に対応したエッチング液（ウェットプロセス）又はエッチングガス（ドライプロセス）で行われる。なお、図１１の例では、第１電極４上に設けられた補助電極２’をエッチングするので、エッチング液としては、補助電極２’はエッチング可能であるが、第１電極４はエッチングしないエッチング液が用いられる。
また、上記の各工程のうち、図１１（Ｃ）（Ｄ）に示す補助電極２’上に電荷注入抑制層５を形成する工程では、電荷注入抑制層５の形成材料として、上述したような各種の形成材料を好ましく用いることができるが、電荷注入抑制層５の形成材料として感光性レジストを用いれば、通常の露光、現像等により所定の大きさの電荷注入抑制層５を容易且つ精度よく形成できるので好ましい。
図１１では、図１に示す有機発光トランジスタ素子１０の製造方法について具体的に説明したが、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す有機発光トランジスタ素子についても同様に製造することができる。図３（Ａ）に示す有機発光トランジスタ素子２０Ａを製造する際には、電荷注入層１２の厚さＴ３が絶縁層３の厚さＴ１の厚さと略同じになるまで、塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層１２を形成する。その後は、電荷注入層１２上及び電荷注入抑制層５上を一様に覆うように発光層１１を形成する。
また、図３（Ｂ）に示す有機発光トランジスタ素子２０Ｂを製造する際には、電荷注入層１２の厚さＴ３が積層構造体８の厚さＴ２と略同じになるまで、塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層１２を形成する。その後は、電荷注入層１２上及び電荷注入抑制層５上を一様に覆うように発光層１１を形成する。
また、図３（Ｃ）に示す有機発光トランジスタ素子２０Ｃを製造する際には、電荷注入層１２の厚さＴ３が絶縁層３及び補助電極２の合計厚さＴ１と略同じになるまで、塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層１２を形成する。その後は、発光層１１が電荷注入抑制層５を超えず且つ略同じ面まで形成する。
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す有機発光トランジスタ素子の製造方法においては、電荷注入材料と発光層形成材料の両方をインクジェット法等の塗布法により形成することが生産性の点で好ましく、電荷注入層１２を隣り合う積層構造体８間に素子化できる。そのため、例えば図３（Ｃ）に示すように、絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５からなる積層構造体同士の間に有機ＥＬ層６を形成してマトリクス状に素子化することも可能になる。
また、本発明の製造方法では、第１電極４上に絶縁層３’を形成する工程（図１１（Ａ）を参照）前に、第１電極４上に前記電荷注入層１２（図１１（Ｆ）参照）と同じ材料又は異なる材料からなる電荷注入層１２’を予め設ける工程を有してもよい。ここで用いる材料は、上記同様の塗布型であってもよいし、蒸着型のものでもよい。こうした工程により、図４及び図５に示す有機発光トランジスタ素子を形成することができる。この工程を有する場合には、上記の図１１（Ｅ）に示す工程で、第１電極４上に設けられた補助電極２’をエッチングする際に、そのエッチング液は第１電極４に接しないので、第１電極４に対するエッチング性は考慮しなくてもよい。
また、本発明の第２態様に係る有機発光トランジスタ素子は、第１電極４が補助電極２に接触しない厚さで設けられていることに特徴があるが、製造方法としては、上記第１態様に係る第１の製造方法と同じ方法を適用でき、図８及び図９に示す形態の有機発光トランジスタ素子７０，７０Ａ，７０Ｂを製造することができる。さらに、この第２態様に係る製造方法は、積層構造体８を、第１電極４が形成されていない基板１上にその第１電極４を平面視で挟むように形成している点で上記第１態様に係る製造方法とは相違するが、その他においては、上記同様の工程を経て製造される。
なお、図５〜図７の有機発光トランジスタ素子及び図１０の有機トランジスタ素子も、上記同様の工程を経て製造できる。
次に、第２の製造方法について説明する。本発明の第１態様に係る有機発光トランジスタ素子の第２の製造方法は、図１〜図７に示す形態の有機発光トランジスタ素子１０〜６０の製造方法であって、第１電極４が形成された基板１を準備する工程と、第１電極４上に所定の大きさからなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に積層した積層構造体８を設ける工程と、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極２をエッチングする工程と、積層構造体８が設けられていない第１電極４上に有機ＥＬ層６を設ける工程と、有機ＥＬ層６上に第２電極７を設ける工程とを少なくとも有する方法である。
また、本発明の第２態様に係る有機発光トランジスタ素子の第２の製造方法は、図８及び図９に示す形態の有機発光トランジスタ素子７０，７０Ａ，７０Ｂの製造方法であって、所定のパターンからなる第１電極４が形成された基板１を準備する工程と、そうした第１電極４が形成されていない基板１上に前記第１電極４を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５がその順に積層した積層構造体８を設ける工程と、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極２をエッチングする工程と、積層構造体８が設けられていない第１電極４上に有機ＥＬ層６を設ける工程と、有機ＥＬ層６上に第２電極７を設ける工程とを少なくとも有し、前記第１電極４が前記補助電極２に接触しない厚さで設けられることに特徴を有する方法である。
図１２は、本発明の第１態様に係る有機発光トランジスタ素子の第２の製造方法の一例を示す工程図である。この第２の製造方法は、図１２に示すように、第１電極４が形成された基板１を準備し、さらにその第１電極４上に、絶縁層３’、補助電極２’及び電荷注入抑制層５’をその順に層状に積層する工程（図１２（Ａ）参照）と、その積層体８’の上にエッチング用レジスト９’を形成する工程（図１２（Ｂ）参照）と、そのエッチング用レジスト９’を所定のパターンに露光、現像して櫛形形状のレジストパターン９を形成する工程（図１２（Ｃ）参照）と、そのレジストパターン９をマスクとして積層体８’を例えばドライエッチング等でエッチングして所定のパターンの積層構造体８形成する工程（図１２（Ｄ）参照）と、そのレジストパターン９を剥離し又は剥離せずに、第１電極４をエッチングしないエッチング液を用いて補助電極２のエッヂ２ａをエッチングして、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで補助電極２をエッチングするする工程（図１２（Ｅ）参照）と、積層構造体８が設けられていない第１電極４上に有機ＥＬ層６を設ける工程（図１２（Ｆ）参照）と、有機ＥＬ層６上に第２電極７を設ける工程（図１２（Ｆ）参照）とを少なくとも有している。
なお、前記の有機ＥＬ層６を設ける工程について、さらに上記第１の製造方法において説明した技術的事項については、第２の製造方法と上記の第１の製造方法とは同様であり、同様の効果を奏するので、ここではその説明を省略する。
この第２の製造方法においては、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する形態を、所定の大きさからなる積層構造体８を形成した後にその積層構造体８を構成する補助電極２のエッヂ部２ａをオーバーエッチングすることにより形成し、その後に、例えば塗布型の電荷注入材料を塗布して電荷注入層１２を形成する。こうした第２の製造方法は、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する形態（すなわち補助電極２上に当該補助電極２よりも平面視で大きな寸法／形状からなる電荷注入抑制層５が設けられた形態）を容易に実現することができると共に、電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する隙間に、流動性を有した塗布型の電荷注入材料を容易に充填することができる。
以上説明したように、上記第１態様に係る第１の製造方法及び第２の製造方法、並びに、上記第２態様に係る第１の製造方法及び第２の製造方法によれば、補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置する形態を、所定の大きさからなる電荷注入抑制層５を形成した後（第１及び第２態様に係る第１の製造方法）、又は所定の大きさからなる積層構造体８を形成した後（第１及び第２態様に係る第２の製造方法）に補助電極をオーバーエッチングすることにより形成するので、より効率的な製造が可能となる。
（有機発光トランジスタ及び発光表示装置）
次に、本発明の有機発光トランジスタ及び発光表示装置について説明するが、以下により限定されるものではない。本発明の有機発光トランジスタは、上述した本発明の有機発光トランジスタ素子がシート状基板の上にマトリクス配置されたものであり、上記本発明の有機発光トランジスタ素子と、その有機発光トランジスタ素子が備える第１電極４と第２電極７との間に一定電圧（ドレイン電圧ＶＤ）を印加する第１電圧供給手段と、その有機発光トランジスタ素子が備える第１電極４と補助電極２との間に可変電圧（ゲート電圧ＶＧ）を印加する第２電圧供給手段とを有する。
図１３及び図１４は、本発明の有機発光トランジスタ素子を構成する電極配置の例を示す平面図である。図１３は、絶縁層３と補助電極２と電荷注入抑制層５とからなる積層構造体８を櫛形に形成した場合の配置図であり、図１４は、その積層構造体８を格子状に形成した場合の配置図である。電極配置は、図１３及び図１４に示すように、平面視で上下方向に延びる第１電極４と、その第１電極４に直交するように一方の側から延びる積層構造体８（補助電極２を含む）と、その第１電極４に直交すると共に積層構造体８と重なるように他方の側から延びる第２電極７とからなるように配置されている。図１４では、Ｘ方向の積層構造体８ｘとＹ方向の積層構造体８ｙで格子を構成している。なお、図１３及び図１４は一例である。
また、本発明の発光表示装置は、複数の発光部をマトリクス状に配置した発光表示装置であって、その複数の発光部の各々が、上記本発明の有機発光トランジスタ素子を有している。図１５は、本発明の有機発光トランジスタ素子を内蔵した典型的な発光表示装置の一例を示す概略図であり、図１６は、発光表示装置内の各画素（単位素子）１８０として設けられた本発明の有機発光トランジスタ素子を有する有機発光トランジスタの一例を示す回路概略図である。この発光表示装置は、各画素（単位素子）１８０が１つのスイッチングトランジスタを有する例を示している。
図１６に示す各画素１８０は、縦横に配列された第一スイッチング配線１８７と第二スイッチング配線１８８とに接続されている。第一スイッチング配線１８７及び第二スイッチング配線１８８は、図１５に示すように、電圧制御回路１６４に接続され、その電圧制御回路１６４は、画像信号供給源１６３に接続されている。なお、図１５及び図１６中の符号１８６はグランド配線であり、符号１８９は定電圧印加線である。
図１６において、第一スイッチングトランジスタ１８３のソース１９３ａは、第二スイッチング配線１８８に接続され、ゲート１９４ａは、第一スイッチング配線１８７に接続され、ドレイン１９５ａは、有機発光トランジスタ１４０の補助電極２及び電圧保持用コンデンサ１８５の一方の端子に接続されている。また、電圧保持用コンデンサ１８５の他方の端子は、グランド１８６に接続されている。有機発光トランジスタ１４０の第２電極７は、グランド１８６に接続され、有機発光トランジスタ１４０の第１電極４は、定電圧印加線１８９に接続されている。
次に、図１６に示す回路の動作について説明する。第一スイッチング配線１８７に電圧が印加されると、第一スイッチングトランジスタ１８３のゲート１９４ａに電圧が印加される。これにより、ソース１９３ａとドレイン１９５ａとの間に導通が生じる。この状態において、第二スイッチング配線１８８に電圧が印加されると、ドレイン１９５ａに電圧が印加され、電圧保持用コンデンサ１８５に電荷が貯えられる。これにより、第一スイッチング配線１８７又は第二スイッチング配線１８８に印加する電圧をオフにしても、有機発光トランジスタ１４０の補助電極２に、電圧保持用コンデンサ１８５に貯えられた電荷が消滅するまで電圧が印加され続ける。有機発光トランジスタ１４０の第１電極４に電圧が印加されることにより、第１電極４と第２電極７との間が導通し、定電圧供給線１８９から有機発光トランジスタ１４０を通過してグランド１８６に電流が流れ、有機発光トランジスタ１４０が発光する。
図１７は、発光表示装置内の各画素（単位素子）１８１として設けられた本発明の有機発光トランジスタ素子を有する有機発光トランジスタの他の一例を示す回路概略図である。この発光表示装置は、各画素（単位素子）１８１が２つのスイッチングトランジスタを有する例を示している。
図１７に示す各画素１８１は、図１６の場合と同様、縦横に配列された第一スイッチング配線１８７と第二スイッチング配線１８８とに接続されている。第一スイッチング配線１８７及び第二スイッチング配線１８８は、図１５に示すように、電圧制御回路１６４に接続され、その電圧制御回路１６４は、画像信号供給源１６３に接続されている。なお、図１７中の符号１８６はグランド配線であり、符号２０９は電流供給線であり、符号１８９は定電圧印加線である。
図１７において、第一スイッチングトランジスタ１８３のソース１９３ａは、第二スイッチング配線１８８に接続され、ゲート１９４ａは、第一スイッチング配線１８７に接続され、ドレイン１９５ａは、第二スイッチングトランジスタ１８４のゲート１９４ｂ及び電圧保持用コンデンサ１８５の一方の端子に接続されている。また、電圧保持用コンデンサ１８５の他方の端子は、グランド１８６に接続され、第二スイッチングトランジスタのソース１９３ｂは、電流源１９１に接続され、ドレイン１９５ｂは、有機発光トランジスタ１４０の補助電極２に接続されている。有機発光トランジスタ１４０の第２電極７は、グランド１８６に接続され、有機発光トランジスタ１４０の第１電極４は、定電圧印加線１８９に接続されている。
次に、図１７に示す回路の動作について説明する。第一スイッチング配線１８７に電圧が印加されると、第一スイッチングトランジスタ１８３のゲート１９４ａに電圧が印加される。これにより、ソース１９３ａとドレイン１９５ａとの間に導通が生じる。この状態において、第二スイッチング配線１８８に電圧が印加されると、ドレイン１９５ａに電圧が印加され、電圧保持用コンデンサ１８５に電荷が貯えられる。これにより、第一スイッチング配線１８７又は第二スイッチング配線１８８に印加する電圧をオフにしても、第二スイッチングトランジスタ１８４のゲート１９４ｂに、電圧保持用コンデンサ１８５に貯えられた電荷が消滅するまで電圧が印加され続ける。第二トランジスタ１８４のゲート１９４ｂに電圧が印加されることにより、ソース１９３ｂとドレイン１９５ｂとの間が導通し、定電圧印加線１８９から有機発光トランジスタ１４０を通過してグランドに電流が流れ、有機発光トランジスタ１４０が発光する。
図１５に示す画像信号供給源１６３は、例えばそれに内蔵又は接続されている画像情報メディアに記録されている画像情報を再生する装置や、入力された電気磁気的な情報を電気信号に変換する装置からもたらされる電気信号を、電圧制御装置１６４が受け取れる電気信号形態に変換して、電圧制御装置１６４に送る。電圧制御装置１６４は、画像信号供給源１６３からもたらされた電気信号を更に変換し、どの画素１８０，１８１をどれだけの時間発光させるかを計算し、第一スイッチング配線１８７及び第二スイッチング配線１８８に印加する電圧、時間、及びタイミングを決定する。これにより、画像情報に基づき発光表示装置は、所望の画像を表示できるようになる。なお、近接した微小画素ごとに、赤を基調にする色、緑を基調にする色、および青を基調にする色のＲＧＢ三色が発光できるようにすると、カラー表示の画像表示装置を得ることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
第１電極４（陽極）として厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜付きガラス基板１上に、ＳｉＯ２をスパッタ成膜して１００ｎｍの厚さで層状の絶縁層３’を成膜した。次に、その層状の絶縁層３’上に、エッチング用レジスト（東京応化工業株式会社製、商品名：ＯＦＰＲ８００）を厚さ２μｍで塗布した後、露光、現像して櫛形形状のレジストパターンを１００μｍの幅ｄ１で形成し、その櫛形形状のエッチング用レジストをマスクとして絶縁膜３’をドライエッチングでパターニングし、櫛型形状の厚さ１００ｎｍの絶縁膜３を１００μｍの幅ｄ１で形成した。その後、エッチング用レジストを剥離液（東京応化工業株式会社製、商品名：剥離液１０４）で剥離した。次に、第１電極４及び絶縁層３を覆うように補助電極２となるＡｌを厚さ３０ｎｍで層状にスパッタ成膜した後、層状のＡｌ上にＰＶＰ系のレジスト（東京応化工業株式会社製、商品名：ＴＭＲ−Ｐ１０）をスピンコートして１００ｎｍの厚さで成膜した後に露光、現像し、１００μｍの幅ｄ１で電荷注入抑制層５を形成した。
次に、エッチング液としてリン酸：硝酸＝４：１の混合溶液を用い、１００μｍ幅の電荷注入抑制層５をマスクとして補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで補助電極２をオーバーエッチングした。このエッチング時には、第１電極４上に接する全ての補助電極２はエッチングされるが、第１電極４はエッチングされない。このときの補助電極２の幅ｄ２は７０μｍであり、図２に示すｄ３とｄ４はいずれも１５μｍであった。その後、絶縁層３が設けられていない第１電極４上に電荷注入材料であるポリフルオレン（アメリカンダイソース社製、商品名：Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-(N,N'-diphenyl) -N,N'-di(p-butylphenyl) 1,4-diamino-benzene)]）をスピンコートで塗布し、積層構造体８（絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５からなる積層体）の厚さ以上の２５０ｎｍの厚さで電荷注入層１２を形成した。さらにその後、電荷（正孔）輸送層１３としてのα−ＮＰＤ（厚さ４０ｎｍ）をその電荷注入層１２を覆うようにして真空蒸着により成膜し、さらに、発光層１１としてのＡｌｑ３（厚さ６０ｎｍ）／電子注入層１４としてのＬｉＦ（厚さ１ｎｍ）／第２電極７としてのＡｌ（厚さ１００ｎｍ）をその順で真空蒸着により積層して、図１８の形態からなる実施例１の有機発光トランジスタ素子を作製した。
（実施例２）
実施例１において、電荷注入材料であるポリフルオレン（アメリカンダイソース社製、商品名：Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-(N,N'-diphenyl) -N,N'-di(p-butylphenyl) 1,4-diamino-benzene)]）をインクジェットで塗布し、積層構造体８（絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５からなる積層体）の厚さ以下の厚さ２００ｎｍで電荷注入層１２を形成した他は、実施例１と同様にして、図１９の形態からなる実施例２の有機発光トランジスタ素子を作製した。
（実施例３）
実施例１において、第１電極４上に層状の絶縁層３’を形成する前に、第１電極４上に電荷（正孔）注入層１２’としてのポリ（３、４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（略称ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、バイエル社製、商品名；Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ ＣＨ８０００）をスピンコートにより厚さ８０ｎｍで形成した他は、実施例１と同様にして、図２０の形態からなる実施例３の有機発光トランジスタ素子を作製した。
（実施例４）
上記の実施例は、積層構造体８の絶縁層３を先に所定のパターンに形成する方法であるが、この実施例４は、積層構造体８を先に形成し、補助電極２を絶縁層３及び電荷注入抑制層５よりも平面視で小さく加工する方法である。
すなわち、第１電極４（陽極）として厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜付きガラス基板１上に、絶縁層３’としてのＳｉＯ２（厚さ１６０ｎｍ）／補助電極２’としてのＡｌ（厚さ３０ｎｍ）／電荷注入抑制層５’としてのＳｉＯ２（厚さ１００ｎｍ）の順に層状にスパッタ成膜して層状の積層体を形成した。次に、その層状の積層体上に、エッチング用レジスト（東京応化工業株式会社製、商品名：ＯＦＰＲ８００）を厚さ２μｍで塗布した後、露光、現像して櫛形形状のレジストパターンを１００μｍの幅ｄ１で形成し、その櫛形形状のエッチング用レジストをマスクとして上記の層状の積層体をドライエッチングでパターニングし、櫛型形状からなる積層構造体８（絶縁層３としてのＳｉＯ２（厚さ１６０ｎｍ）／補助電極２としてのＡｌ（厚さ３０ｎｍ）／電荷注入抑制層５としてのＳｉＯ２（厚さ１００ｎｍ）の順で積層されたもの。）を１００μｍの幅ｄ１で形成した。その後、エッチング用レジストを剥離液（東京応化工業株式会社製、商品名：剥離液１０４）で剥離した。
次に、エッチング液としてリン酸：硝酸＝４：１の混合溶液を用い、１００μｍ幅の電荷注入抑制層５をマスクとして補助電極２のエッヂ部２ａが電荷注入抑制層５のエッヂ部よりも内側に位置するまで補助電極２をオーバーエッチングした。このエッチング時には、補助電極２はエッチングされるが、第１電極４はエッチングされない。このときの補助電極２の幅ｄ２は８６μｍであり、図２に示すｄ３とｄ４はいずれも７μｍであった。その後、絶縁層３が設けられていない第１電極４上に電荷注入材料であるポリフルオレン（アメリカンダイソース社製、商品名：Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-(N,N'-diphenyl) -N,N'-di(p-butylphenyl) 1,4-diamino-benzene)]）をスピンコートで塗布し、積層構造体８（絶縁層３、補助電極２及び電荷注入抑制層５からなる積層体）の厚さ以上の２５０ｎｍの厚さで電荷注入層１２を形成した。さらにその後、電荷（正孔）輸送層１３としてのα−ＮＰＤ（厚さ４０ｎｍ）をその電荷注入層１２を覆うようにして真空蒸着により成膜し、さらに、発光層１１としてのＡｌｑ３（厚さ６０ｎｍ）／電子注入層１４としてのＬｉＦ（厚さ１ｎｍ）／第２電極７としてのＡｌ（厚さ１００ｎｍ）をその順で真空蒸着により積層して、図１８の形態からなる実施例４の有機発光トランジスタ素子を作製した。
本発明の有機発光トランジスタ素子の一例を示す模式断面図である。 図１の有機発光トランジスタ素子での電荷の流れを概念的に示す説明図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の他の例を示す模式断面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の他の例を示す模式断面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の他の例を示す模式断面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の他の例を示す模式断面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の他の例を示す模式断面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の他の例を示す模式断面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の他の例を示す模式断面図である。 本発明の有機トランジスタ素子の一例を示す断面構成図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法の一例を示す工程図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子の製造方法の他の一例を示す工程図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子を構成する電極配置の一例を示す平面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子を構成する電極配置の他の一例を示す平面図である。 本発明の有機発光トランジスタ素子を内蔵した発光表示装置の一例を示す概略図である。 発光表示装置内の各画素（単位素子）として設けられた本発明の有機発光トランジスタ素子を有する有機発光トランジスタの一例を示す回路概略図である。 発光表示装置内の各画素（単位素子）として設けられた本発明の有機発光トランジスタ素子を有する有機発光トランジスタの他の一例を示す回路概略図である。 実施例１の有機発光トランジスタ素子の構成図である。 実施例２の有機発光トランジスタ素子の構成図である。 実施例３の有機発光トランジスタ素子の構成図である。 ＳＩＴ構造と有機ＥＬ素子構造とを複合させた従来の有機発光トランジスタの一例を示す断面構成図である。 ＳＩＴ構造と有機ＥＬ素子構造とを複合させた従来の発光トランジスタの他の例を示す断面構成図である。
符号の説明
１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，３０，４０，５０，６０，７０，７０Ａ，７０Ｂ 有機発光トランジスタ素子
１ 基板
２，２’ 補助電極
２ａ エッヂ部
３，３’ 絶縁層
４ 第１電極
５，５’ 電荷注入抑制層
６，６’ 有機ＥＬ層
７ 第２電極
８ 積層構造体
８’積層体
９ レジストパターン
９’ エッチング用レジスト
１１ 発光層
１２、１２’ 電荷注入層（第１電極用）
１３ 電荷輸送層（第１電極用）
１４ 電荷注入層（第２電極用）
１５ 有機半導体層
８０Ａ，８０Ｂ 有機トランジスタ素子
１４０ 有機トランジスタ
１６３ 画像信号供給源
１６４ 電圧制御回路
１８０，１８１ 画素
１８３ 第一スイッチングトランジスタ
１８４ 第二スイッチングトランジスタ
１８５ 電圧保持用コンデンサ
１８６ グランド配線
１８７ 第一スイッチング配線
１８８ 第二スイッチング配線
１８９ 定電圧印加線
１９３ａ 第一スイッチングトランジスタのソース
１９３ｂ 第二スイッチングトランジスタのソース
１９４ａ 第一スイッチングトランジスタのゲート
１９４ｂ 第二スイッチングトランジスタのゲート
１９５ａ 第一スイッチングトランジスタのドレイン
１９５ｂ 第二スイッチングトランジスタのドレイン
２０９ 電流供給線
ＶＧ ゲート電圧
ＶＤ ドレイン電圧
Ｔ１ 第１電極の厚さ
Ｔ２ 電荷注入抑制層の厚さ
Ｔ３ 電荷注入層の厚さ
Ｔ４ 基板面から絶縁層上面までの距離（絶縁層の厚さ）
Ｔ５ 基板面から第１電極上面までの距離（第１電極の厚さ）

Claims (16)

  1. 基板と、当該基板上に設けられた第１電極と、当該第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、当該積層構造体が設けられていない前記第１電極上に少なくとも設けられた有機ＥＬ層と、当該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極とを少なくとも有し、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられることを特徴とする有機発光トランジスタ素子。
  2. 基板と、当該基板上に所定のパターンで設けられた第１電極と、当該第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、前記第１電極上に少なくとも設けられた有機ＥＬ層と、当該有機ＥＬ層上に設けられた第２電極とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられていると共に、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられることを特徴とする有機発光トランジスタ素子。
  3. 前記有機ＥＬ層が、電荷注入層と発光層とを少なくとも有する層、又は、電荷注入材料を含む発光層を少なくとも有する層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機発光トランジスタ素子。
  4. 前記電荷注入層又は前記電荷注入材料を含む発光層が、塗布型の材料からなることを特徴とする請求項３に記載の有機発光トランジスタ素子。
  5. 前記第１電極と、当該第１電極上に設けられる前記積層構造体及び／又は前記前記有機ＥＬ層との間に、電荷注入層が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子。
  6. 前記電荷注入抑制層が、絶縁材料からなる層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子。
  7. 請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子と、当該有機発光トランジスタ素子が備える第１電極と第２電極との間に一定電圧を印加する第１電圧供給手段と、当該有機発光トランジスタ素子が備える第１電極と補助電極との間に可変電圧を印加する第２電圧供給手段とを有することを特徴とする有機発光トランジスタ。
  8. 複数の発光部をマトリクス状に配置した発光表示装置であって、前記複数の発光部の各々は、請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子を有することを特徴とする発光表示装置。
  9. 請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、
    第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層を設ける工程と、前記絶縁層上及び前記絶縁層が設けられていない第１電極上を覆うように補助電極を形成する工程と、前記補助電極上に前記絶縁層と平面視で略同じ大きさの電荷注入抑制層を形成する工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングすると共に、前記第１電極上又はその上方に形成された補助電極をエッチングする工程と、前記絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層してなる積層構造体が設けられていない前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有することを特徴とする有機発光トランジスタ素子の製造方法。
  10. 請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、
    第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層した積層構造体を設ける工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングする工程と、前記積層構造体が設けられていない前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有することを特徴とする有機発光トランジスタ素子の製造方法。
  11. 請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、
    所定のパターンからなる第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層を設ける工程と、前記絶縁層上及び前記絶縁層が設けられていない第１電極上を覆うように補助電極を形成する工程と、前記補助電極上に前記絶縁層と平面視で略同じ大きさの電荷注入抑制層を形成する工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングすると共に、前記第１電極上又はその上方に形成された補助電極をエッチングする工程と、前記絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層してなる積層構造体が設けられていない前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられることを特徴とする有機発光トランジスタ素子の製造方法。
  12. 請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子の製造方法であって、
    所定のパターンからなる第１電極が形成された基板を準備する工程と、前記第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に積層した積層構造体を設ける工程と、前記補助電極のエッヂ部が前記電荷注入抑制層のエッヂ部よりも内側に位置するまで前記補助電極をエッチングする工程と、前記第１電極上に有機ＥＬ層を設ける工程と、前記有機ＥＬ層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられることを特徴とする有機発光トランジスタ素子の製造方法。
  13. 前記有機ＥＬ層を設ける工程は、前記絶縁層又は前記積層構造体が設けられていない前記第１電極上に塗布型の電荷注入材料を塗布してなる電荷注入層を設ける工程と、前記電荷注入抑制層及び前記電荷注入層上又は前記電荷注入層上に発光層を設ける工程と、前記発光層上に第２電極を設ける工程とを少なくとも有することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子の製造方法。
  14. 前記第１電極上又は当該第１電極が形成されていない基板上に絶縁層を形成する工程前に、前記第１電極上に前記電荷注入層と同じ材料又は異なる材料からなる電荷注入層を予め設ける工程を有することを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の有機発光トランジスタ素子の製造方法。
  15. 基板と、当該基板上に設けられた第１電極と、当該第１電極上に所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、当該積層構造体が設けられていない前記第１電極上に設けられた有機半導体層と、当該有機半導体層上に設けられた第２電極とを少なくとも有する有機トランジスタ素子であって、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられていることを特徴とする有機トランジスタ素子。
  16. 基板と、当該基板上に所定のパターンで設けられた第１電極と、当該第１電極が形成されていない前記基板上に当該第１電極を平面視で挟むように、所定の大きさからなる絶縁層、補助電極及び電荷注入抑制層がその順に設けられた積層構造体と、前記第１電極上に少なくとも設けられた有機半導体層と、当該有機半導体層上に設けられた第２電極とを少なくとも有し、前記第１電極が前記補助電極に接触しない厚さで設けられていると共に、前記電荷注入抑制層が、前記補助電極よりも平面視で大きな形状で設けられることを特徴とする有機トランジスタ素子。
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