JP5809266B2 - 薄膜トランジスタ素子、有機el表示素子、および有機el表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様に係る薄膜トランジスタ素子は、ゲート電極と、ソース電極およびドレイン電極と、絶縁層と、隔壁と、有機半導体層と、を備える。
上記構成により、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタ素子では、その製造過程において、有機半導体層を形成するための有機半導体インクを第1開口部の内部に塗布した際、上記一方の側のインク表面の高さが、他方の側のインク表面の高さに比べて高い、という表面プロファイルを有することになる。これより、本発明の一態様に係る薄膜トランジスタ素子は、その製造時において、有機半導体インクが不所望の箇所に溢れ出すことを抑制することができる。よって、本発明の薄膜トランジスタ素子は、所望の箇所にだけ有機半導体層を形成することができ、また、インクの溢れ出しを抑制することにより、有機半導体層の層厚も高精度に制御することができる。
1.有機EL表示装置1の全体構成
以下では、本発明の実施の形態1に係る有機EL表示装置1の構成について図1を用い説明する。
有機EL表示パネル10の構成について、図2の模式断面図および図3を用い説明する。
有機EL表示パネル10では、例えば、各部位を次のような材料を用い形成することができる。
基板1011は、例えば、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀などの金属基板、ガリウム砒素基などの半導体基板、プラスチック基板等を用いることができる。
ゲート電極1012a,1012bは、例えば、導電性を有する材料であれば特に限定されない。
絶縁層1013は、ゲート絶縁層として機能するものであって、例えば、絶縁性を有する材料であれば特に限定されず、公知の有機材料や無機材料のいずれも用いることができる。
ソース電極1014a,1014b、ドレイン電極1014c,1014dは、ゲート電極1012a,1012bを形成するための上記材料を用い形成することができる。
有機半導体層1017a,1017bは、例えば、半導体特性を有し、溶媒に可溶であれば特に限定されない。例えば、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン) (PTV ) もしくはクォーターチオフェン(4T)、セキシチオフェン(6T)およびオクタチオフェンなどのα−オリゴチオフェン類もしくは2,5−ビス(5'−ビフェニル−2'−チエニル)−チオフェン(BPT3)、2,5−[2,2'−(5,5'−ジフェニル)ジチエニル]−チオフェンなどのチオフェン誘導体、ポリ(パラ−フェニレンビニレン) (PPV) などのフェニレンビニレン誘導体、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン) (PFO) などのフルオレン誘導体、トリアリルアミン系ポリマー、アントラセン、テトラセン、ペンタセンおよびヘキサセン等のアセン化合物、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1) および1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)などのベンゼン誘導体、フタロシアニン、銅フタロシアニン(CuPc)および鉄フタロシアニンのようなフタロシアニン誘導体、トリス(8−ヒドロキシキノリノレート)アルミニウム(Alq3)、およびファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)のような有機金属化合物、C60、オキサジアゾール系高分子、トリアゾール系高分子、カルバゾール系高分子およびフルオレン系高分子のような高分子系化合物ならびにポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−N,N’−(4−メトキシフェニル)−ビス−N,N’−フェニル−1,4−フェニレンジアミン) (PFMO)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール) (BT) 、フルオレン−トリアリルアミン共重合体およびポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ジチオフェン) (F8T2)などのフルオレンとの共重合体などが挙げられる。これらは、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
パッシベーション膜1018は、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)などの水溶性樹脂や、フッ素系樹脂などを用い形成することができる。
平坦化膜102は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル系樹脂材料などの有機化合物を用い形成されている。
アノード103は、銀(Ag)またはアルミニウム(Al)を含む金属材料から構成されている。トップエミッション型の本実施の形態に係る有機EL表示パネル10の場合には、その表面部が高い反射性を有することが好ましい。
透明導電膜104は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)若しくはIZO(Indium Zinc Oxide)などを用い形成される。
ホール注入層105は、例えば、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、イリジウム(Ir)などの酸化物、あるいは、PEDOT(ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸との混合物)などの導電性ポリマー材料からなる層である。なお、図2に示す本実施の形態に係る有機EL表示パネル10では、金属酸化物からなるホール注入層105を構成することを想定しているが、この場合には、PEDOTなどの導電性ポリマー材料を用いる場合に比べて、ホールを安定的に、またはホールの生成を補助して、有機発光層108に対しホールを注入する機能を有し、大きな仕事関数を有する。
バンク106は、樹脂等の有機材料を用い形成されており絶縁性を有する。バンク106の形成に用いる有機材料の例としては、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等があげられる。バンク106は、有機溶剤耐性を有することが好ましい。さらに、バンク106は、製造工程中において、エッチング処理、ベーク処理など施されることがあるので、それらの処理に対して過度に変形、変質などをしないような耐性の高い材料で形成されることが好ましい。また、表面に撥水性をもたせるために、表面をフッ素処理することもできる。
ホール輸送層107は、親水基を備えない高分子化合物を用い形成されている。例えば、ポリフルオレンやその誘導体、あるいはポリアリールアミンやその誘導体などの高分子化合物であって、親水基を備えないものなどを用いることができる。
発光層108は、上述のように、ホールと電子とが注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。有機発光層108の形成に用いる材料は、湿式印刷法を用い製膜できる発光性の有機材料を用いることが必要である。
電子輸送層109は、カソード110から注入された電子を発光層108へ輸送する機能を有し、例えば、オキサジアゾール誘導体(OXD)、トリアゾール誘導体(TAZ)、フェナンスロリン誘導体(BCP、Bphen)などを用い形成されている。
カソード110は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)若しくはIZO(Indium Zinc Oxide)などを用い形成される。本実施の形態のように、トップエミッション型の本実施の形態に係る有機EL表示パネル10の場合においては、光透過性の材料で形成されることが必要となる。光透過性については、透過率が80[%]以上とすることが好ましい。
封止層111は、発光層108などの有機層が水分に晒されたり、空気に晒されたりすることを抑制する機能を有し、例えば、SiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)などの材料を用い形成される。また、SiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)などの材料を用い形成された層の上に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる封止樹脂層を設けてもよい。
TFT基板101におけるソース電極1014a,1014bおよびドレイン電極1014c,1014dの配置について、図3(a)および図3(b)を用い説明する。
有機EL表示装置1の製造方法、特に、有機EL表示パネル10の製造方法について、図2と図4を用い説明する。
本実施の形態に係るTFT基板101およびこれを備える有機EL表示パネル10、さらには、有機EL表示パネル10を構成に含む有機EL表示装置1では、次のような理由から高品質であって、且つ、その生産における歩留まりが高いという効果を有する。
なお、上記各撥液性RW,RI,REは、有機半導体インク10170,10171に対するものである。
なお、上記[数3]において、WWは、隔壁1016の表面の濡れ性であり、WIは、絶縁層1013の表面の濡れ性であり、WEは、ソース電極1014a,1014bとドレイン電極1014c,1014dの表面の濡れ性である。
本発明の実施の形態2に係るTFT基板の構成について、図9(a)を用い説明する。なお、図9(a)は、上記実施の形態1における図3(a)に相当する図であり、他の構成については、上記実施の形態1と同様であるので、図示および説明を省略する。
本発明の実施の形態3に係るTFT基板の構成について、図9(b)を用い説明する。なお、図9(b)についても、上記実施の形態1における図3(a)に相当する図であり、他の構成については、上記実施の形態1,2と同様であるので、図示および説明を省略する。
本発明の実施の形態4に係るTFT基板の構成について、図9(c)を用い説明する。なお、図9(c)についても、上記実施の形態1における図3(a)に相当する図であり、他の構成については、上記実施の形態1,2,3と同様であるので、図示および説明を省略する。
本発明の実施の形態5に係るTFT基板の構成について、図10(a)を用い説明する。なお、図10(a)についても、上記実施の形態1における図3(a)に相当する図であり、他の構成については、上記実施の形態1,2,3,4などと同様であるので、図示および説明を省略する。
本発明の実施の形態6に係るTFT基板の構成について、図10(b)を用い説明する。なお、図10(b)についても、上記実施の形態1における図3(a)に相当する図であり、他の構成については、上記実施の形態1,2,3,4,5などと同様であるので、図示および説明を省略する。
本発明の実施の形態7に係るTFT基板の構成について、図10(c)を用い説明する。なお、図10(c)についても、上記実施の形態1における図3(a)に相当する図であり、他の構成については、上記実施の形態1,2,3,4,5,6などと同様であるので、図示および説明を省略する。
上記実施の形態1〜7では、開口部の底部で、一方の側とは反対側の他方の側において、ソース電極およびドレイン電極の何れも介在せずに、絶縁層と有機半導体層とが直に接する箇所が存在する形態を一例として採用したが、これに限らず、開口部に内部で、ソース電極およびドレイン電極の表面積の和の中心位置が、開口部の底部における中心位置(表面積の中心位置)よりも、上記一方の側に離れて配されていれば、開口部の底部においては、一方の側とは反対側の他方の側において、絶縁層と有機半導体層との間に、ソース電極およびドレイン電極の何れもが介在する箇所が存在する形態についても適用することができる。
10.有機EL表示パネル
20.駆動制御回路部
21〜24.駆動回路
25.制御回路
101.TFT基板
102.平坦化膜
102a.コンタクトホール
103.アノード
104.透明導電膜
105.ホール注入層
106.バンク
107.ホール輸送層
108.有機発光層
109.電子輸送層
110.カソード
111.封止層
112.接着層
113.CF基板
501.マスク
1011,1131.基板
1012a,1012b.ゲート電極
1013.絶縁層
1014a,1014b,2014a,3014a,4014a,5014a,6014a,7014a.ソース電極
1014c,1014d,2014c,3014c,4014c,5014c,6014c,7014c.ドレイン電極
1015,2015,3015,4015,5015,6015,7015.接続配線
1016,2016,3016,4016,5016,6016,7016.隔壁
1016a,1016b,1016c,2016a,2016b,3016a,3016b,4016a,4016b,5016a,5016b,6016a,6016b,7016a,7016b.開口部
1017a,1017b.有機半導体層
1018.パッシベーション膜
1132.カラーフィルタ
1133.ブラックマトリクス
10160.感光性レジスト材料膜
10170,10171.有機半導体インク
Claims (9)
- ゲート電極と、
前記ゲート電極の上方に積層形成され、積層方向に対して交差する方向に互いに間隔をあけて並設されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ゲート電極と前記ソース電極および前記ドレイン電極との間に介挿された絶縁層と、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の各々の少なくとも一部を囲繞するように設けられ、且つ、表面が撥液性を有する隔壁と、
前記隔壁の囲繞により構成される第1開口部の内部において、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の間隙、および前記ソース電極および前記ドレイン電極の上に形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対して密に接する有機半導体層と、
を備え、
前記第1開口部の底部を平面視する場合において、前記ソース電極と前記ドレイン電極との表面積の和の中心位置が、前記第1開口部の底部における面積の中心位置から一方の側に離れており、
前記隔壁においては、前記第1開口部に対して間隔をあけた状態で第2開口部があけられており、
前記第1開口部の内部は、前記有機半導体層の形成を以ってチャネル部として機能する部分であり、
前記第2開口部の内部は、有機半導体層は形成されず、チャネル部として機能する部分ではなく、
前記第1開口部における前記一方の側は、前記第2開口部側に対し、反対側である
ことを特徴とする薄膜トランジスタ素子。 - 前記第1開口部の底部では、前記一方の側とは反対側の他方の側において、前記ソース電極および前記ドレイン電極の何れも介在せずに、前記絶縁層と前記有機半導体層とが直に接する箇所が存在する
ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ素子。 - 前記第1開口部の底部において、前記ソース電極および前記ドレイン電極の何れも介在せずに、前記絶縁層と前記有機半導体層とが直に接する箇所は、前記一方の側にも存在し、
前記第1開口部の底部を平面視する場合において、前記絶縁層と前記有機半導体層とが直に接する箇所の面積は、前記第1開口部の底部における中心位置を基準として、前記一方の側よりも前記他方の側の方が大きい
ことを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ素子。 - 前記第1開口部の底部を平面視する場合において、前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方は、その表面積の中心位置が、前記第1開口部の底部における中心位置よりも、前記一方の側に離れており、他方は、その表面積の中心位置が、前記第1開口部の底部における中心位置にある
ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ素子。 - 前記第1開口部の底部において、前記ソース電極と前記ドレイン電極の少なくとも一方が、前記隔壁における前記第1開口部を臨む側面部に対し、前記他方の側の部分で離間し、且つ、前記一方の側で接している
ことを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ素子。 - 前記隔壁の表面における撥液性は、前記絶縁層の前記有機半導体層との接触面よりも高く、且つ、前記絶縁層の前記有機半導体層との接触面の撥液性は、前記ソース電極および前記ドレイン電極の各表面よりも高い
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の薄膜トランジスタ素子。 - 前記第2開口部の底部には、前記ソース電極または前記ドレイン電極の一方が延設され、もしくは前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続する配線が形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の薄膜トランジスタ素子。 - 請求項1から請求項7の何れかに記載の薄膜トランジスタ素子と、
前記薄膜トランジスタ素子の上方に設けられ、コンタクトホールが形成された平坦化膜と、
前記平坦化膜上、および前記平坦化膜の前記コンタクトホールを臨む側面上に形成され、前記ドレイン電極または前記ソース電極と電気的に接続された下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された上部電極と、
前記下部電極と前記上部電極との間に介挿された有機発光層と、
を備え、
前記コンタクトホールは、前記第2開口部と連通している
ことを特徴とする有機EL表示素子。 - 請求項8に記載の有機EL表示素子を備える
ことを特徴とする有機EL表示装置。
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