有機機能デバイス
【課題】有機機能素子に最適な有機機能素子構成部を基板上に安価にかつ高精度に形成することができ、微細化及び大面積化が容易であり、かつ有機機能素子構成部を取り囲む凸部の剥離による欠陥が生じ難い有機機能デバイスを提供する。
【解決手段】予め枠状の凸部２ａにより囲まれた有機機能素子構成部３，４が形成されている基板２の該有機機能素子構成部３，４内に、有機材料９，１３と、有機材料９，１３に電気的に接続される電極７，８，１２，１４とを有する有機機能素子１１，１５が設けられており、有機材料９，１３が凸部２ａ外の部分から分離されている、有機機能デバイス。
【解決手段】予め枠状の凸部２ａにより囲まれた有機機能素子構成部３，４が形成されている基板２の該有機機能素子構成部３，４内に、有機材料９，１３と、有機材料９，１３に電気的に接続される電極７，８，１２，１４とを有する有機機能素子１１，１５が設けられており、有機材料９，１３が凸部２ａ外の部分から分離されている、有機機能デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に有機材料を塗布し、硬化させることにより形成された部分を有する有機機能デバイスに関し、より詳細には、基板上に有機機能素子を構成する部分を囲むように凸部が設けられている構造を有する有機機能デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子構造や低分子構造を有する有機材料を用いた有機トランジスタや有機発光素子のような様々な有機機能素子や、これらを組み合わせたデバイスが開発されている。有機機能素子は、フレキシブル基板上に有機材料を塗布し、硬化させる工程を利用して形成することができる。そのため、有機機能素子は、薄型であること、軽量であること及び柔軟性を有することが求められるディスプレイや電子ペーパーへの応用が期待されている。
【０００３】
有機機能素子の有機層は、通常、蒸着法、スピンコート法またはインクジェット法などにより形成されている。中でも、インクジェット法では、常温下及び常圧下で処理を行うことができるとともに、部分的な処理が可能である。そのため、大がかりな真空装置などを必要としない。従って、インクジェット法により有機層を形成する場合、連続的に処理が可能であり、大面積化への対応が容易であり、コストを低減することができる。
【０００４】
このようなインクジェット法を利用した有機機能素子の形成方法の一例が、下記特許文献１や特許文献２に開示されている。インクジェット法では、ノズルから有機材料溶液の液滴を基板上の所定の領域に吐出し、硬化させる。この場合、基板面に、予め前処理を施して親水性部分及び疎水性部分を形成しておく方法、基板表面に液拡散防止のためのバンクや溝などの凹凸微細構造を形成する方法、あるいはこれらの双方を併用する方法などが用いられている。
【０００５】
図６（ａ）及び（ｂ）は、この種の微細凹凸構造を基板に形成する方法により得られた従来の有機機能デバイスの模式的平面図及び正面断面図である。
【０００６】
有機機能デバイス１０１では、基板１０２上において、有機ＴＦＴ１０３と、有機発光素子１０４とが形成されている。ここでは、基板１０２上に、先ずゲート電極１０５及び下部電極１０６を形成する。次に、ゲート絶縁膜１０７を形成する。しかる後、ソース電極１０８及びドレイン電極１０９を形成する。次に、感光性樹脂を用いて、凸部１１０を形成する。凸部１１０は、有機ＴＦＴ１０３が形成される部分と、有機発光素子１０４が形成される部分を囲むように設けられる。この凸部１１０は、感光性樹脂を付与し、フォトリソグラフィー技術を用いて、パターニングすることにより形成されている。
【０００７】
しかる後、有機ＴＦＴ１０３が形成される領域において、有機材料をインクジェット法により吐出し、有機薄膜１１１を形成する。また、有機発光素子１０４が形成される領域では、同じくインクジェット法により有機材料を吐出し硬化させることにより有機発光層１１２を形成する。有機発光層１１２を形成した後に、上部電極１１３を形成する。
【０００８】
上記のようにして、有機機能素子としての有機ＴＦＴ１０３及び有機発光素子１０４が形成されている有機機能デバイス１０１が得られる。
【０００９】
しかしながら、上記製造方法では、凸部１１０の形成にフォトリソグラフィー技術を用いているため、製造工程が煩雑になりがちであった。さらに、微細化をすすめた場合、凸部１１０の付着力が低下し、後工程において凸部１１０が剥離するおそれがあった。このような剥離が生じると、ディスプレイでは、画素の欠陥等が生じることとなる。
【００１０】
なお、予め基板に所定の凸部を形成しておき、凸部が形成された基板に電極形成等を行うことにより、凸部の剥離等の問題等を解決することができると考えられる。
【００１１】
例えば、下記の特許文献３には、基板上に凸部を予め設けておき、該凸部により分離されるように、ソース電極とドレイン電極とを形成し、しかる後、有機材料を付与することにより得られた有機トランジスタが開示されている。
【００１２】
しかしながら、この有機トランジスタでは、上記凸部は、あくまでもソース電極とドレイン電極とを分離するためのセパレータとして設けられているものにすぎなかった。従って、特許文献３に記載の構成では、有機材料を例えばインクジェットで付与した場合、その有機材料を含む液滴の拡がりを防止することはできなかった。
【特許文献１】特開平１１−２４６０４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５６１６号公報
【特許文献３】特開２００５−６４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、従来のインクジェット法を用いた有機機能デバイス１０１の有機層の形成工程では、基板１０２上の所定の領域に有機材料を含む液滴を付着するために、親水性部分や疎水性部分を形成したり、液拡散防止のための凸部１１０を形成したり、これらの双方を併用しなければならなかった。そのため、製造工程が煩雑であり、大がかりな設備を利用するフォトリソグラフィー法を用いたりしなければならず、大面積化が容易であり、かつコストを低減し得るという有機層を用いた利点が大きく損なわれていた。
【００１４】
また、パターンの微細化がすすむにつれ、上記凸部１１０と、凸部１１０が固着される部分の接触部分が小さくなるため、凸部１１０の付着力が低下しがちであった。そのため、後工程における凸部１１０の剥離による欠陥が生じ大きな問題となってきている。
【００１５】
加えて、上記有機機能デバイス１０１では、有機ＴＦＴ１０３と、有機発光素子１０４とが同一基板１０２上に形成されていたが、有機ＴＦＴ１０３における有機薄膜１１１と、有機発光素子１０４における有機発光層１１２とは、通常異なる材料からなり、かつ膜厚も異なるのが普通である。従って、有機ＴＦＴ１０３が形成される部分と、有機発光素子１０４が形成される部分とは、それぞれに応じて最適化する必要があるのに対し、上記製造方法では、凸部１１０がフォトリソグラフィーにより一様に形成されている。従って、有機ＴＦＴ１０３や有機発光素子１０４に適した素子形成部分を、それぞれに最適化な形状となるように形成することが困難であった。
【００１６】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、基板上に凸部で囲まれた有機機能素子構成部が設けられている有機機能デバイスであって、該有機機能素子構成部を、形成される有機機能素子に最適なように容易に形成することができ、しかも、該凸部の剥離が生じず、従って、凸部の剥離による欠陥が生じ難く、微細化及び大面積化に容易に対応することができる、しかもコストを低減することが可能とされている有機機能デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る有機機能デバイスは、一方主面上に有機機能素子構成部を囲む枠状の凸部が形成された基板と、前記枠状の凸部に囲まれた前記有機機能素子構成部内に形成された有機材料と、有機材料に電気的に接続されるように設けられた電極とを有する有機機能素子とを備え、前記有機材料が、前記枠状の凸部により凸部外の部分から分離されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る有機機能デバイスでは、一方主面上に、枠状の凸部が予め形成されている基板が用いられ、該枠状の凸部で囲まれた部分が有機機能素子構成部とされている。枠状の凸部が予め形成されているので、該凸部を後で形成する煩雑な工程を必要としない。そして、枠状の凸部で囲まれた上記有機機能素子構成部において、有機材料と電極とを有する有機機能素子が形成されており、該有機材料は、上記凸部により凸部外の部分から分離されている。従って、インクジェット法などの液滴付与方法により、有機材料を、該凸部で囲まれた有機機能素子構成部に確実に固着させることができる。
【００１９】
本発明に係る有機機能素子のある特定の局面では、それぞれが上記枠状の凸部で囲まれた複数の有機機能素子構成部を有し、該複数の有機機能素子構成部が、第１の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第１の有機機能素子構成部と、前記第１の有機機能素子とは異なる有機機能素子である第２の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第２の有機機能構成部とを有する。この場合には、異なる有機機能素子に、それぞれ最適なように、各有機機能素子構成部を形成することができる。すなわち、凸部の高さや、凸部で囲まれた有機機能素子構成部の底面の高さなどを、各有機機能素子に応じた最適な形状とすることができ、１つの基板上に、複数種の有機機能素子を、それぞれ最適な形状に形成することができる。
【００２０】
従って、より好ましくは、前記第１の有機機能素子構成部の形状と、前記第２の有機機能素子構成部の形状とは異なっている。
【００２１】
本発明に係る有機機能素子の他の特定の局面では、複数の有機機能素子が構成されている有機機能素子構成部が設けられている。このように、本発明においては、複数の有機機能素子が構成されている有機機能素子構成部が少なくとも１つ設けられていてもよく、１つの有機機能素子構成部に、必ずしも１つの有機機能素子が配置される必要はない。
【００２２】
本発明に係る有機機能デバイスにおいて構成される有機機能素子としては、特に限定されないが、例えば、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機材料を有する有機薄膜トランジスタや、下部電極、有機発光層及び上部電極を有する有機発光素子などを例示することができる。
【００２３】
本発明に係る有機機能デバイスの別の特定の局面では、前記基板の一方主面上に設けられており、距離を隔てて配置された複数の走査線と、複数の走査線の延びる方向に対して交差する方向に設けられた複数の信号線とを有し、本発明に従って構成された有機薄膜トランジスタと、有機発光素子とが、前記基板の一方主面上において二次元的に配置されており、有機薄膜トランジスタが前記信号線及び走査線に接続されているので、本発明に従って、有機薄膜トランジスタや有機発光素子がそれぞれ最適なように構成されたアクティブ表示型のディスプレイ装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る有機機能デバイスでは、予め枠状の凸部が形成された基板の該枠状の凸部に囲まれた有機機能素子構成部に有機材料及び電極を有する有機機能素子が形成されている。従って、有機機能素子を構成する有機材料の付与や電極を形成する工程及び後の工程において、上記凸部の剥離が生じ難い。加えて、基板上に予め凸部が形成されているにすぎないため、微細化をすすめた場合であっても、製造工程が煩雑化し難く、かつ大面積化も容易である。よって、凸部を構成する材料の剥離が生じ難いため、欠陥が生じ難いだけでなく、微細化及び大面積化に容易に対応することができ、しかも安価な有機機能デバイスを提供することが可能となる。しかも、上記凸部は予め基板に形成されているので、構成される有機機能素子に応じた形状の凸部を容易にかつ安価に形成することができる。よって、有機機能素子に応じた有機機能素子構成部を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び模式的部分切欠正面断面図である。有機機能デバイス１は、基板２を有する。基板２の一方主面としての上面には、枠状の凸部２ａが形成されている。凸部２ａは、複数の有機機能素子構成部３，４を、それぞれ取り囲むように形成されている。従って、凸部２は、有機機能素子構成部３，４を囲む枠状の形状を有する。
【００２７】
本実施形態では、有機機能素子構成部３の底面３ａに比べて、有機機能素子構成部４の底面４ａが低くされている。これは、有機機能素子構成部３に、後述するように第１の有機機能素子として有機ＴＦＴが形成され、有機機能素子構成部４に、有機ＴＦＴとは異なる第２の有機機能素子である有機発光素子が形成されるため、有機機能素子構成部３，４がそれぞれに最適な形状とされているためである。
【００２８】
有機機能素子構成部３においては、底面にゲート電極５が形成されており、ゲート電極５を覆うようにゲート絶縁膜６が形成されている。そして、ゲート絶縁膜６上にソース電極７及びドレイン電極８が形成されている。ソース電極７及びドレイン電極８は、有機機能素子構成部３の内部から凸部２ａの側面を経て凸部２ａ外に至るように延ばされている。ソース電極７及びドレイン電極８を覆うように、有機薄膜９が形成されており、それによって、有機ＴＦＴ１１が構成されている。
【００２９】
なお、有機薄膜９を覆うように、ポリパラキシレン、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる保護膜１０が形成されている。
【００３０】
有機機能素子構成部４においては、底面に下部電極１２が形成されている。下部電極１２は、有機ＴＦＴのドレイン電極８に電気的に接続されている。また、下部電極１２上に、有機発光層１３が形成されている。有機発光層１３を覆うように、上部電極１４が形成されている。ここで、下部電極１２、有機発光層１３及び上部電極１４からなる有機発光素子１５が形成されている。下部電極１２と上部電極１４とを絶縁するために絶縁膜１６が形成されている。図１（ｂ）から明らかなように、ソース電極７、及びドレイン電極８は、それぞれ、有機機能素子構成部３または有機機能素子構成部４外に延ばされている。凸部２ａは、有機機能素子構成部４内に臨む傾斜された側壁２ｂ，２ｃと、天面２ｄ，２ｅを有する。天面２ｄ，２ｅと、側面２ｂ，２ｃとのなす角度が鈍角であれば、側面２ｂ，２ｃと、天面２ｄ，２ｅとのなす端縁における電極切れが生じ難い。同様に、有機機能素子構成部３，４の底面３ａ，４ａと上記のように傾斜している側面２ｂ，２ｃとの端縁に相当する部分における電極切れも生じ難い。従って、上記側面２ｂ，２ｃは、図１（ｂ）に示す角度Ａ、すなわち側面２ｂ，２ｃと天面２ｄ，２ｅとのなす角度Ａが１２０〜１５０度程度の角度を有することが望ましい。
【００３１】
ところで、上記有機機能素子構成部３，４の深さ方向寸法、すなわち有機機能素子構成部３，４の底面３ａ，４ａと、凸部２ａの天面２ｄ，２ｅとの間の距離は、有機ＴＦＴ１１では１〜２μｍ程度あればよく、有機発光素子１５側で３〜４μｍ程度あればよい。そのため、本実施形態では、有機機能素子構成部３の底面３ａが有機機能素子構成部４の底面４ａよりも高くされている。
【００３２】
本実施形態の有機機能デバイス１では、基板２において、予め上記有機機能素子構成部３，４を形成するように、凸部２ａ及び有機機能素子構成部３，４が形成されている。従って、上記有機ＴＦＴ１１や有機発光素子１５を形成するための電極や有機材料の付与等の工程の前に、有機機能素子構成部３，４が、それぞれに最適な形状となるように形成されている。よって、煩雑かつ大がかりな工程を要せず、各有機機能素子構成部３，４が、それぞれの有機機能素子に最適な形状となるように形成されている。
【００３３】
このような凸部２ａ及び有機機能素子構成部３，４を基板２に設けておく方法については特に限定されない。例えば、高分子材料からなる基板１に、ナノインプリント技術などのパターン転写法により、微細パターンを形成し、それによって、有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａを形成する方法が挙げられる。このようなナノインプリント法としては、加熱を利用した熱ナノインプリント法、光反応を利用した光ナノインプリント法、圧力を付加するナノインプリント法などを挙げることができる。
【００３４】
また、射出成型法などの各種成型法などにより、予め有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａが設けられている基板２を用意してもよい。射出成型法では、金型に基板材料である合成樹脂を流し込み、加熱し、冷却することにより、上記基板２を得ることができる。
【００３５】
さらに、後述の具体的な実施例のように、所望のパターンを有するモールドに高分子樹脂をコーティングし、温度を上昇させ、別の基板に該モールドをプレスし、離型することにより、パターニングされた高分子樹脂膜を上記の別の基板に転写することにより、基板２を得てもよい。
【００３６】
このような様々な金型やモールドを利用した方法では、金型やモールドの作製時に、上記底面３ａ，４ａの高さや凸部の側面２ｂ，２ｃの傾斜角度等を設定することができるので、任意の形状の有機機能素子構成部３，４を容易に形成することができる。
【００３７】
なお、上記光反応を利用したパターン転写法により、基板２に有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａを形成する場合には、例えば、平坦な基板上に、光反応性樹脂を塗布し、所望のパターンを有するモールドを該光反応性樹脂層に押し付けた後、例えば紫外線を照射して光反応性樹脂を硬化し、しかる後モールドを離型する方法が用いられる。また、しかる後、形成されたパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより基板にパターンを転写してもよい。エッチングによりパターン転写を行う場合には、上記工程を繰り返し、それによって、所望の傾斜角度を有する側面２ｂ，２ｃを形成してもよい。
【００３８】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）及び図３（ａ），（ｂ）を参照して、上記実施形態の有機機能デバイス１の具体的な製造方法の一例を説明する。
【００３９】
先ず、図２（ａ）に示すように、ＰＭＭＡからなる高分子樹脂製の基板２を用意する。しかる後、基板２の上面に、２００℃程度の加熱下において金型２１を圧接させる。金型２１の下面には、前述した有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａに応じたパターン２１ａが形成されている。この加熱下により、パターン２１ａ側から金型２１を基板２に圧接させることにより、パターン２１ａが基板２の上面に転写される。転写後、金型２１を基板２から分離することにより、図２（ｂ）に示すように、凸部２ａ及び有機機能素子構成部３，４が形成された基板２が得られる。
【００４０】
しかる後、図２（ｃ）に示すように、基板２の上面に、メタルマスクを利用したＲＦスパッタリング及び蒸着法により、それぞれ、厚さ数１００ｎｍのＡｌからなるゲート電極５と、ＩＴＯからなる下部電極１２とを形成する。
【００４１】
次に、図２（ｄ）に示すように、スパッタリング法により、厚み３０ｎｍ〜１５０ｎｍにＳｉＯ２膜を形成した後、フォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより、ゲート絶縁膜６及び絶縁膜１６を形成する。なお、上記フォトリソグラフィーによるパターニングに際しては、下部電極１２上に上記ＳｉＯ２膜が存在しないようにパターニングが行われる。
【００４２】
次に、図３（ａ）に示すように、メタルマスクを用いて、Ａｕ／Ｃｒ合金をパターン蒸着し、ソース電極７及びドレイン電極８を有機機能素子構成部３において形成する。ソース電極７とドレイン電極８との間のチャネル部の距離、すなわち電極間の間隔は、数十ｎｍとすればよい。この工程において、同時に、上記ドレイン電極８の延長部分を、有機機能素子構成部４の下部電極１２に電気的に接続されるように設ける。
【００４３】
しかる後、図３（ｂ）に示すように、インクジェット法により、有機機能素子構成部３に、有機材料を吐出し、有機薄膜９を形成する。
【００４４】
さらに、上記有機薄膜９の形成の後または有機薄膜９の形成の前に、有機機能素子構成部４に有機発光層１３を構成する有機材料溶液をインクジェット法により付与し、有機発光層１３を形成する。
【００４５】
有機薄膜９及び有機発光層１３は上記のようにいずれも有機材料溶液をインクジェット法により吐出することにより形成されるが、有機機能素子構成部３，４が、上記のように、凸部２ａにより分離されているので、確実に有機材料溶液を有機機能素子構成部３または有機機能素子構成部４に固着させることができる。
【００４６】
すなわち、有機材料の凸部２ａを超えた他の有機機能素子部への移動を防止することができる。
【００４７】
有機発光層１３の形成に際しては、例えば導電性材料であるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）をインクジェット法により付与し、しかる後、発光層となる有機材料層をインクジェット法により形成する方法を用いることができる。その場合、発光層となる有機膜は、複数層から形成されていてもよい。
【００４８】
最後に、Ａｌからなる厚さ３００ｎｍの上部電極１４と、ポリパラキシレン系樹脂からなる厚さ５００〜１０００ｎｍの保護膜１０を蒸着により形成する。
【００４９】
なお、各電極の蒸着による形成に際しては、リフトオフ法を用いてもよい。
【００５０】
上記製造方法から明らかなように、本実施形態では、有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａが形成された基板２を用意した後には、煩雑な凹凸パターンを基板上に形成するためのフォトリソグラフィー工程等を必要としない。従って、製造工程の簡略化及びコストの低減を図ることができる。
【００５１】
しかも、予め基板２に各有機機能素子構成部３，４に応じた有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａを形成しておくことができる。よって有機機能素子構成部としての有機ＴＦＴ１１及び有機発光素子１５の最適化を容易に図ることができる。また、凸部２ａの後工程における剥離も生じ難いため、欠陥も生じ難い。
【００５２】
上記基板２を構成する材料については、上記ＰＭＭＡに限られず、ポリイミド、ポリカーボネートなどの様々な高分子樹脂を好適に用いることができる。なお、高分子樹脂を用いる場合、有機ＴＦＴや有機発光素子の形成に際しての加熱温度に耐え得る高分子樹脂を用いることが好ましい。このような高分子樹脂としては、融点や軟化点が２００〜２５０℃以下である、上記ＰＭＭＡ、ポリイミド、ポリカーボネートなどを好適に用いることができる。
【００５３】
また、基板２は、樹脂以外の材料、例えばガラスやセラミックスなどの適宜の絶縁性材料により構成されていてもよい。
【００５４】
加えて、金属薄膜からなる基板を基板２として用いてもよく、その場合には、金属薄膜からなる基板の表面全体に絶縁層を形成しておけばよい。この絶縁層としては、ポリイミドなどの絶縁性樹脂や、ＳｉＯ２などの絶縁性酸化物膜などが挙げられ、絶縁層の厚みは特に限定されないが、１５０〜５０００ｎｍの厚み程度とすればよい。
【００５５】
なお、基板２が不透明材料からなる場合には、有機発光素子１５の上方から光を取り出すように構成してもよい。その場合には、上部電極１４を透明電極で構成すればよい。
【００５６】
また、有機ＴＦＴ１１における電極材料としては、Ａｌに限定されず、Ｔａなどの他の金属もしくは合金を用いることができる。
【００５７】
さらに、蒸着やスパッタリング等の他、印刷法により形成された導電膜によりゲート電極５などの電極を形成してもよい。
【００５８】
ゲート絶縁膜６については、ゲート電極５を構成する電極材料の一部を酸化し、それによってゲート絶縁膜としてもよい。
【００５９】
上記実施形態では、下部電極１２が透明電極により構成されているが、この透明電極を構成する材料としては、ＩＴＯの他、ＩＺＯなどを用いてもよい。
【００６０】
図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う部分切欠断面図である。
【００６１】
第２の実施形態の有機機能デバイス３１は、基板３２を有する。ここでは、基板３２上において、予め枠状の凸部３２ａ，３２ｂが形成されており、それによって、有機機能素子構成部３３，３４が形成されている。本実施形態では、有機機能素子構成部３３と有機機能素子構成部３４が２行×２列のマトリックス状に、すなわち二次元的に配置されている。そして、行方向に延びる複数本の走査線３５ａ，３５ｂが形成されており、列方向に延びるように、複数本の信号線３６ａ，３６ｂが形成されている。また、信号線３６ａ、３６ｂと平行に延びる方向に、電源線３７ａ，３７ｂが形成されている。
【００６２】
有機機能素子構成部３３，３４は、第１の実施形態の有機機能素子構成部３，４と同様に、枠状の凸部に囲まれて形成されている。
【００６３】
本実施形態では、有機機能素子構成部３３において、選択トランジスタ３８と、駆動トランジスタ３９とが形成されている。選択トランジスタ３８は、ゲートで３８ａ、ゲート絶縁３８ｂ、ソース電極３８ｃ、ドレイン電極３８ｄ及び有機薄膜３８ｅを有する。駆動トランジスタ３９も、同様の電極構造を有する。ここでは、選択トランジスタ３８と駆動トランジスタ３９は、いずれも有機薄膜トランジスタからなる。
【００６４】
なお、有機薄膜３８ｅは、選択トランジスタ３８と駆動トランジスタ３９で共通化される必要は必ずしもないが、本実施形態では同じ有機薄膜を用いるため、有機機能素子構成部３３内に、インクジェット法により、同じ有機材料溶液を吐出するだけで、有機薄膜３８ｅを形成することができる。なお、４０は保護膜を示す。
【００６５】
上記のように、１つの有機機能素子構成部３３に、複数種の有機機能素子が構成されていてもよい。また、１つの有機機能素子構成部３３内に、同種の複数の有機機能素子が構成されていてもよい。
【００６６】
他方、有機機能素子構成部３４は、第１の実施形態で示した有機発光素子が構成されている有機機能素子構成部４と同様に構成されている。そして、有機機能素子構成部３４には、第１の実施形態の有機機能素子４と同様にして有機発光素子が構成されている。
【００６７】
上記電源線３７ａ，３７ｂは、上記有機機能素子構成部３４に設けられた有機発光素子に接続されており、有機発光素子に電力を与え、有機発光素子を発光するために設けられている。いま、電源線３７ａ，３７ｂには、駆動用電源電圧３０Ｖが印加される。走査線３５ａ，３５ｂにオン状態とするための走査信号として、例えば１０Ｖの電圧信号が印加されると、該走査線３６ｂに接続されている選択トランジスタ３８がオン状態となり、信号線３６ａから例えば１０Ｖの信号電圧が駆動トランジスタ３９のゲート電極に印加される。そのため駆動トランジスタ３９が動作し、電源線３７ａから電流が供給され、有機発光素子が動作し、発光する。
【００６８】
走査線３５ａにオフ条件の電圧信号として例えば３０Ｖの電圧が印加されると、該走査線３５ａに接続されている選択トランジスタ３８は動作しなくなり、信号線３６ａの信号電圧は影響を受けない。従って、走査線３５ａ，３５ｂと、信号線３６ａ，３６ｂとの組み合わせにより、任意の位置の有機発光素子の発光を制御することができる。
【００６９】
なお、走査線３５ａ，３５ｂと、走査線３５ａ，３５ｂと交差している信号線３６ａ，３６ｂ及び電源線３７ａ，３７ｂ間には、絶縁膜が介在された状態で立体交差して絶縁が図られている。
【００７０】
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る有機機能デバイスを示す平面図及び（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００７１】
第３の実施形態の有機機能デバイス４１では、基板４２上に、複数の有機機能素子構成部４３，４４が設けられている。各有機機能素子構成部４３，４４は、枠状の凸部４２ａを形成することにより設けられている。
【００７２】
本実施形態では、有機機能素子構成部４３に、有機薄膜トランジスタ４５が、有機機能素子構成部４４に、有機薄膜トランジスタ４６が形成されている。有機薄膜トランジスタ４５，４６は、それぞれ、ゲート電極４５ａ，４６ａ、ゲート絶縁膜４５ｂ，４６ｂ、ソース電極４５ｃ，４６ｃ、ドレイン電極４５ｄ，４６ｄ、及び有機薄膜４５ｅ，４６ｅを有する電界効果型の有機薄膜トランジスタである。ここでは、一方の有機薄膜トランジスタ４５がｐ型の有機薄膜半導体材料を用いて構成されており、有機薄膜トランジスタ４６がｎ型の有機薄膜半導体材料を用いて構成されている。このように、複数の有機機能素子構成部４３，４４において、極性が異なる有機薄膜トランジスタをそれぞれを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る有機機能デバイスの平面図及び要部を示す部分切欠正面断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の有機機能デバイスの製造方法の各工程を説明するための部分切欠正面断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態の有機機能デバイスの製造方法の各工程を説明するための部分切欠正面断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、従来の有機機能デバイスの一例を説明するための模式的平面図及び要部を示す模式的正面断面図。
【符号の説明】
【００７４】
１…有機機能デバイス
２…基板
２ａ…凸部
２ｂ，２ｃ…側面
２ｄ，２ｅ…天面
３…有機機能素子構成部
４…有機機能素子構成部
５…ゲート電極
６…ゲート絶縁膜
７…ソース電極
８…ドレイン電極
９…有機薄膜
１０…保護膜
１１…有機ＴＦＴ
１２…下部電極
１３…有機発光層
１４…上部電極
１５…有機発光素子
１６…接続電極
２１…金型
２１ａ…パターン
３１…有機機能デバイス
３２…基板
３３…有機機能素子構成部
３４…有機機能素子構成部
３５ａ，３５ｂ…走査線
３６ａ，３６ｂ…信号線
３７ａ，３７ｂ…電源線
３８…選択トランジスタ
３８ａ…ゲート電極
３８ｂ…ゲート絶縁膜
３８ｃ…ソース電極
３８ｄ…ドレイン電極
３８ｅ…有機薄膜
４０…保護膜
４１…有機機能デバイス
４２…基板
４２ａ…凸部
４３…有機機能素子構成部
４４…有機機能素子構成部
４５…有機薄膜トランジスタ
４５ａ…ゲート電極
４５ｂ…ゲート絶縁膜
４５ｃ…ソース電極
４５ｄ…ドレイン電極
４５ｅ…有機薄膜
４６…有機薄膜トランジスタ
４６ａ…ゲート電極
４６ｂ…ゲート絶縁膜
４６ｃ…ソース電極
４６ｄ…ドレイン電極
４６ｅ…有機薄膜
４７…保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に有機材料を塗布し、硬化させることにより形成された部分を有する有機機能デバイスに関し、より詳細には、基板上に有機機能素子を構成する部分を囲むように凸部が設けられている構造を有する有機機能デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子構造や低分子構造を有する有機材料を用いた有機トランジスタや有機発光素子のような様々な有機機能素子や、これらを組み合わせたデバイスが開発されている。有機機能素子は、フレキシブル基板上に有機材料を塗布し、硬化させる工程を利用して形成することができる。そのため、有機機能素子は、薄型であること、軽量であること及び柔軟性を有することが求められるディスプレイや電子ペーパーへの応用が期待されている。
【０００３】
有機機能素子の有機層は、通常、蒸着法、スピンコート法またはインクジェット法などにより形成されている。中でも、インクジェット法では、常温下及び常圧下で処理を行うことができるとともに、部分的な処理が可能である。そのため、大がかりな真空装置などを必要としない。従って、インクジェット法により有機層を形成する場合、連続的に処理が可能であり、大面積化への対応が容易であり、コストを低減することができる。
【０００４】
このようなインクジェット法を利用した有機機能素子の形成方法の一例が、下記特許文献１や特許文献２に開示されている。インクジェット法では、ノズルから有機材料溶液の液滴を基板上の所定の領域に吐出し、硬化させる。この場合、基板面に、予め前処理を施して親水性部分及び疎水性部分を形成しておく方法、基板表面に液拡散防止のためのバンクや溝などの凹凸微細構造を形成する方法、あるいはこれらの双方を併用する方法などが用いられている。
【０００５】
図６（ａ）及び（ｂ）は、この種の微細凹凸構造を基板に形成する方法により得られた従来の有機機能デバイスの模式的平面図及び正面断面図である。
【０００６】
有機機能デバイス１０１では、基板１０２上において、有機ＴＦＴ１０３と、有機発光素子１０４とが形成されている。ここでは、基板１０２上に、先ずゲート電極１０５及び下部電極１０６を形成する。次に、ゲート絶縁膜１０７を形成する。しかる後、ソース電極１０８及びドレイン電極１０９を形成する。次に、感光性樹脂を用いて、凸部１１０を形成する。凸部１１０は、有機ＴＦＴ１０３が形成される部分と、有機発光素子１０４が形成される部分を囲むように設けられる。この凸部１１０は、感光性樹脂を付与し、フォトリソグラフィー技術を用いて、パターニングすることにより形成されている。
【０００７】
しかる後、有機ＴＦＴ１０３が形成される領域において、有機材料をインクジェット法により吐出し、有機薄膜１１１を形成する。また、有機発光素子１０４が形成される領域では、同じくインクジェット法により有機材料を吐出し硬化させることにより有機発光層１１２を形成する。有機発光層１１２を形成した後に、上部電極１１３を形成する。
【０００８】
上記のようにして、有機機能素子としての有機ＴＦＴ１０３及び有機発光素子１０４が形成されている有機機能デバイス１０１が得られる。
【０００９】
しかしながら、上記製造方法では、凸部１１０の形成にフォトリソグラフィー技術を用いているため、製造工程が煩雑になりがちであった。さらに、微細化をすすめた場合、凸部１１０の付着力が低下し、後工程において凸部１１０が剥離するおそれがあった。このような剥離が生じると、ディスプレイでは、画素の欠陥等が生じることとなる。
【００１０】
なお、予め基板に所定の凸部を形成しておき、凸部が形成された基板に電極形成等を行うことにより、凸部の剥離等の問題等を解決することができると考えられる。
【００１１】
例えば、下記の特許文献３には、基板上に凸部を予め設けておき、該凸部により分離されるように、ソース電極とドレイン電極とを形成し、しかる後、有機材料を付与することにより得られた有機トランジスタが開示されている。
【００１２】
しかしながら、この有機トランジスタでは、上記凸部は、あくまでもソース電極とドレイン電極とを分離するためのセパレータとして設けられているものにすぎなかった。従って、特許文献３に記載の構成では、有機材料を例えばインクジェットで付与した場合、その有機材料を含む液滴の拡がりを防止することはできなかった。
【特許文献１】特開平１１−２４６０４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５６１６号公報
【特許文献３】特開２００５−６４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、従来のインクジェット法を用いた有機機能デバイス１０１の有機層の形成工程では、基板１０２上の所定の領域に有機材料を含む液滴を付着するために、親水性部分や疎水性部分を形成したり、液拡散防止のための凸部１１０を形成したり、これらの双方を併用しなければならなかった。そのため、製造工程が煩雑であり、大がかりな設備を利用するフォトリソグラフィー法を用いたりしなければならず、大面積化が容易であり、かつコストを低減し得るという有機層を用いた利点が大きく損なわれていた。
【００１４】
また、パターンの微細化がすすむにつれ、上記凸部１１０と、凸部１１０が固着される部分の接触部分が小さくなるため、凸部１１０の付着力が低下しがちであった。そのため、後工程における凸部１１０の剥離による欠陥が生じ大きな問題となってきている。
【００１５】
加えて、上記有機機能デバイス１０１では、有機ＴＦＴ１０３と、有機発光素子１０４とが同一基板１０２上に形成されていたが、有機ＴＦＴ１０３における有機薄膜１１１と、有機発光素子１０４における有機発光層１１２とは、通常異なる材料からなり、かつ膜厚も異なるのが普通である。従って、有機ＴＦＴ１０３が形成される部分と、有機発光素子１０４が形成される部分とは、それぞれに応じて最適化する必要があるのに対し、上記製造方法では、凸部１１０がフォトリソグラフィーにより一様に形成されている。従って、有機ＴＦＴ１０３や有機発光素子１０４に適した素子形成部分を、それぞれに最適化な形状となるように形成することが困難であった。
【００１６】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、基板上に凸部で囲まれた有機機能素子構成部が設けられている有機機能デバイスであって、該有機機能素子構成部を、形成される有機機能素子に最適なように容易に形成することができ、しかも、該凸部の剥離が生じず、従って、凸部の剥離による欠陥が生じ難く、微細化及び大面積化に容易に対応することができる、しかもコストを低減することが可能とされている有機機能デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る有機機能デバイスは、一方主面上に有機機能素子構成部を囲む枠状の凸部が形成された基板と、前記枠状の凸部に囲まれた前記有機機能素子構成部内に形成された有機材料と、有機材料に電気的に接続されるように設けられた電極とを有する有機機能素子とを備え、前記有機材料が、前記枠状の凸部により凸部外の部分から分離されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る有機機能デバイスでは、一方主面上に、枠状の凸部が予め形成されている基板が用いられ、該枠状の凸部で囲まれた部分が有機機能素子構成部とされている。枠状の凸部が予め形成されているので、該凸部を後で形成する煩雑な工程を必要としない。そして、枠状の凸部で囲まれた上記有機機能素子構成部において、有機材料と電極とを有する有機機能素子が形成されており、該有機材料は、上記凸部により凸部外の部分から分離されている。従って、インクジェット法などの液滴付与方法により、有機材料を、該凸部で囲まれた有機機能素子構成部に確実に固着させることができる。
【００１９】
本発明に係る有機機能素子のある特定の局面では、それぞれが上記枠状の凸部で囲まれた複数の有機機能素子構成部を有し、該複数の有機機能素子構成部が、第１の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第１の有機機能素子構成部と、前記第１の有機機能素子とは異なる有機機能素子である第２の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第２の有機機能構成部とを有する。この場合には、異なる有機機能素子に、それぞれ最適なように、各有機機能素子構成部を形成することができる。すなわち、凸部の高さや、凸部で囲まれた有機機能素子構成部の底面の高さなどを、各有機機能素子に応じた最適な形状とすることができ、１つの基板上に、複数種の有機機能素子を、それぞれ最適な形状に形成することができる。
【００２０】
従って、より好ましくは、前記第１の有機機能素子構成部の形状と、前記第２の有機機能素子構成部の形状とは異なっている。
【００２１】
本発明に係る有機機能素子の他の特定の局面では、複数の有機機能素子が構成されている有機機能素子構成部が設けられている。このように、本発明においては、複数の有機機能素子が構成されている有機機能素子構成部が少なくとも１つ設けられていてもよく、１つの有機機能素子構成部に、必ずしも１つの有機機能素子が配置される必要はない。
【００２２】
本発明に係る有機機能デバイスにおいて構成される有機機能素子としては、特に限定されないが、例えば、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機材料を有する有機薄膜トランジスタや、下部電極、有機発光層及び上部電極を有する有機発光素子などを例示することができる。
【００２３】
本発明に係る有機機能デバイスの別の特定の局面では、前記基板の一方主面上に設けられており、距離を隔てて配置された複数の走査線と、複数の走査線の延びる方向に対して交差する方向に設けられた複数の信号線とを有し、本発明に従って構成された有機薄膜トランジスタと、有機発光素子とが、前記基板の一方主面上において二次元的に配置されており、有機薄膜トランジスタが前記信号線及び走査線に接続されているので、本発明に従って、有機薄膜トランジスタや有機発光素子がそれぞれ最適なように構成されたアクティブ表示型のディスプレイ装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る有機機能デバイスでは、予め枠状の凸部が形成された基板の該枠状の凸部に囲まれた有機機能素子構成部に有機材料及び電極を有する有機機能素子が形成されている。従って、有機機能素子を構成する有機材料の付与や電極を形成する工程及び後の工程において、上記凸部の剥離が生じ難い。加えて、基板上に予め凸部が形成されているにすぎないため、微細化をすすめた場合であっても、製造工程が煩雑化し難く、かつ大面積化も容易である。よって、凸部を構成する材料の剥離が生じ難いため、欠陥が生じ難いだけでなく、微細化及び大面積化に容易に対応することができ、しかも安価な有機機能デバイスを提供することが可能となる。しかも、上記凸部は予め基板に形成されているので、構成される有機機能素子に応じた形状の凸部を容易にかつ安価に形成することができる。よって、有機機能素子に応じた有機機能素子構成部を確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び模式的部分切欠正面断面図である。有機機能デバイス１は、基板２を有する。基板２の一方主面としての上面には、枠状の凸部２ａが形成されている。凸部２ａは、複数の有機機能素子構成部３，４を、それぞれ取り囲むように形成されている。従って、凸部２は、有機機能素子構成部３，４を囲む枠状の形状を有する。
【００２７】
本実施形態では、有機機能素子構成部３の底面３ａに比べて、有機機能素子構成部４の底面４ａが低くされている。これは、有機機能素子構成部３に、後述するように第１の有機機能素子として有機ＴＦＴが形成され、有機機能素子構成部４に、有機ＴＦＴとは異なる第２の有機機能素子である有機発光素子が形成されるため、有機機能素子構成部３，４がそれぞれに最適な形状とされているためである。
【００２８】
有機機能素子構成部３においては、底面にゲート電極５が形成されており、ゲート電極５を覆うようにゲート絶縁膜６が形成されている。そして、ゲート絶縁膜６上にソース電極７及びドレイン電極８が形成されている。ソース電極７及びドレイン電極８は、有機機能素子構成部３の内部から凸部２ａの側面を経て凸部２ａ外に至るように延ばされている。ソース電極７及びドレイン電極８を覆うように、有機薄膜９が形成されており、それによって、有機ＴＦＴ１１が構成されている。
【００２９】
なお、有機薄膜９を覆うように、ポリパラキシレン、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる保護膜１０が形成されている。
【００３０】
有機機能素子構成部４においては、底面に下部電極１２が形成されている。下部電極１２は、有機ＴＦＴのドレイン電極８に電気的に接続されている。また、下部電極１２上に、有機発光層１３が形成されている。有機発光層１３を覆うように、上部電極１４が形成されている。ここで、下部電極１２、有機発光層１３及び上部電極１４からなる有機発光素子１５が形成されている。下部電極１２と上部電極１４とを絶縁するために絶縁膜１６が形成されている。図１（ｂ）から明らかなように、ソース電極７、及びドレイン電極８は、それぞれ、有機機能素子構成部３または有機機能素子構成部４外に延ばされている。凸部２ａは、有機機能素子構成部４内に臨む傾斜された側壁２ｂ，２ｃと、天面２ｄ，２ｅを有する。天面２ｄ，２ｅと、側面２ｂ，２ｃとのなす角度が鈍角であれば、側面２ｂ，２ｃと、天面２ｄ，２ｅとのなす端縁における電極切れが生じ難い。同様に、有機機能素子構成部３，４の底面３ａ，４ａと上記のように傾斜している側面２ｂ，２ｃとの端縁に相当する部分における電極切れも生じ難い。従って、上記側面２ｂ，２ｃは、図１（ｂ）に示す角度Ａ、すなわち側面２ｂ，２ｃと天面２ｄ，２ｅとのなす角度Ａが１２０〜１５０度程度の角度を有することが望ましい。
【００３１】
ところで、上記有機機能素子構成部３，４の深さ方向寸法、すなわち有機機能素子構成部３，４の底面３ａ，４ａと、凸部２ａの天面２ｄ，２ｅとの間の距離は、有機ＴＦＴ１１では１〜２μｍ程度あればよく、有機発光素子１５側で３〜４μｍ程度あればよい。そのため、本実施形態では、有機機能素子構成部３の底面３ａが有機機能素子構成部４の底面４ａよりも高くされている。
【００３２】
本実施形態の有機機能デバイス１では、基板２において、予め上記有機機能素子構成部３，４を形成するように、凸部２ａ及び有機機能素子構成部３，４が形成されている。従って、上記有機ＴＦＴ１１や有機発光素子１５を形成するための電極や有機材料の付与等の工程の前に、有機機能素子構成部３，４が、それぞれに最適な形状となるように形成されている。よって、煩雑かつ大がかりな工程を要せず、各有機機能素子構成部３，４が、それぞれの有機機能素子に最適な形状となるように形成されている。
【００３３】
このような凸部２ａ及び有機機能素子構成部３，４を基板２に設けておく方法については特に限定されない。例えば、高分子材料からなる基板１に、ナノインプリント技術などのパターン転写法により、微細パターンを形成し、それによって、有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａを形成する方法が挙げられる。このようなナノインプリント法としては、加熱を利用した熱ナノインプリント法、光反応を利用した光ナノインプリント法、圧力を付加するナノインプリント法などを挙げることができる。
【００３４】
また、射出成型法などの各種成型法などにより、予め有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａが設けられている基板２を用意してもよい。射出成型法では、金型に基板材料である合成樹脂を流し込み、加熱し、冷却することにより、上記基板２を得ることができる。
【００３５】
さらに、後述の具体的な実施例のように、所望のパターンを有するモールドに高分子樹脂をコーティングし、温度を上昇させ、別の基板に該モールドをプレスし、離型することにより、パターニングされた高分子樹脂膜を上記の別の基板に転写することにより、基板２を得てもよい。
【００３６】
このような様々な金型やモールドを利用した方法では、金型やモールドの作製時に、上記底面３ａ，４ａの高さや凸部の側面２ｂ，２ｃの傾斜角度等を設定することができるので、任意の形状の有機機能素子構成部３，４を容易に形成することができる。
【００３７】
なお、上記光反応を利用したパターン転写法により、基板２に有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａを形成する場合には、例えば、平坦な基板上に、光反応性樹脂を塗布し、所望のパターンを有するモールドを該光反応性樹脂層に押し付けた後、例えば紫外線を照射して光反応性樹脂を硬化し、しかる後モールドを離型する方法が用いられる。また、しかる後、形成されたパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより基板にパターンを転写してもよい。エッチングによりパターン転写を行う場合には、上記工程を繰り返し、それによって、所望の傾斜角度を有する側面２ｂ，２ｃを形成してもよい。
【００３８】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）及び図３（ａ），（ｂ）を参照して、上記実施形態の有機機能デバイス１の具体的な製造方法の一例を説明する。
【００３９】
先ず、図２（ａ）に示すように、ＰＭＭＡからなる高分子樹脂製の基板２を用意する。しかる後、基板２の上面に、２００℃程度の加熱下において金型２１を圧接させる。金型２１の下面には、前述した有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａに応じたパターン２１ａが形成されている。この加熱下により、パターン２１ａ側から金型２１を基板２に圧接させることにより、パターン２１ａが基板２の上面に転写される。転写後、金型２１を基板２から分離することにより、図２（ｂ）に示すように、凸部２ａ及び有機機能素子構成部３，４が形成された基板２が得られる。
【００４０】
しかる後、図２（ｃ）に示すように、基板２の上面に、メタルマスクを利用したＲＦスパッタリング及び蒸着法により、それぞれ、厚さ数１００ｎｍのＡｌからなるゲート電極５と、ＩＴＯからなる下部電極１２とを形成する。
【００４１】
次に、図２（ｄ）に示すように、スパッタリング法により、厚み３０ｎｍ〜１５０ｎｍにＳｉＯ２膜を形成した後、フォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより、ゲート絶縁膜６及び絶縁膜１６を形成する。なお、上記フォトリソグラフィーによるパターニングに際しては、下部電極１２上に上記ＳｉＯ２膜が存在しないようにパターニングが行われる。
【００４２】
次に、図３（ａ）に示すように、メタルマスクを用いて、Ａｕ／Ｃｒ合金をパターン蒸着し、ソース電極７及びドレイン電極８を有機機能素子構成部３において形成する。ソース電極７とドレイン電極８との間のチャネル部の距離、すなわち電極間の間隔は、数十ｎｍとすればよい。この工程において、同時に、上記ドレイン電極８の延長部分を、有機機能素子構成部４の下部電極１２に電気的に接続されるように設ける。
【００４３】
しかる後、図３（ｂ）に示すように、インクジェット法により、有機機能素子構成部３に、有機材料を吐出し、有機薄膜９を形成する。
【００４４】
さらに、上記有機薄膜９の形成の後または有機薄膜９の形成の前に、有機機能素子構成部４に有機発光層１３を構成する有機材料溶液をインクジェット法により付与し、有機発光層１３を形成する。
【００４５】
有機薄膜９及び有機発光層１３は上記のようにいずれも有機材料溶液をインクジェット法により吐出することにより形成されるが、有機機能素子構成部３，４が、上記のように、凸部２ａにより分離されているので、確実に有機材料溶液を有機機能素子構成部３または有機機能素子構成部４に固着させることができる。
【００４６】
すなわち、有機材料の凸部２ａを超えた他の有機機能素子部への移動を防止することができる。
【００４７】
有機発光層１３の形成に際しては、例えば導電性材料であるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）をインクジェット法により付与し、しかる後、発光層となる有機材料層をインクジェット法により形成する方法を用いることができる。その場合、発光層となる有機膜は、複数層から形成されていてもよい。
【００４８】
最後に、Ａｌからなる厚さ３００ｎｍの上部電極１４と、ポリパラキシレン系樹脂からなる厚さ５００〜１０００ｎｍの保護膜１０を蒸着により形成する。
【００４９】
なお、各電極の蒸着による形成に際しては、リフトオフ法を用いてもよい。
【００５０】
上記製造方法から明らかなように、本実施形態では、有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａが形成された基板２を用意した後には、煩雑な凹凸パターンを基板上に形成するためのフォトリソグラフィー工程等を必要としない。従って、製造工程の簡略化及びコストの低減を図ることができる。
【００５１】
しかも、予め基板２に各有機機能素子構成部３，４に応じた有機機能素子構成部３，４及び凸部２ａを形成しておくことができる。よって有機機能素子構成部としての有機ＴＦＴ１１及び有機発光素子１５の最適化を容易に図ることができる。また、凸部２ａの後工程における剥離も生じ難いため、欠陥も生じ難い。
【００５２】
上記基板２を構成する材料については、上記ＰＭＭＡに限られず、ポリイミド、ポリカーボネートなどの様々な高分子樹脂を好適に用いることができる。なお、高分子樹脂を用いる場合、有機ＴＦＴや有機発光素子の形成に際しての加熱温度に耐え得る高分子樹脂を用いることが好ましい。このような高分子樹脂としては、融点や軟化点が２００〜２５０℃以下である、上記ＰＭＭＡ、ポリイミド、ポリカーボネートなどを好適に用いることができる。
【００５３】
また、基板２は、樹脂以外の材料、例えばガラスやセラミックスなどの適宜の絶縁性材料により構成されていてもよい。
【００５４】
加えて、金属薄膜からなる基板を基板２として用いてもよく、その場合には、金属薄膜からなる基板の表面全体に絶縁層を形成しておけばよい。この絶縁層としては、ポリイミドなどの絶縁性樹脂や、ＳｉＯ２などの絶縁性酸化物膜などが挙げられ、絶縁層の厚みは特に限定されないが、１５０〜５０００ｎｍの厚み程度とすればよい。
【００５５】
なお、基板２が不透明材料からなる場合には、有機発光素子１５の上方から光を取り出すように構成してもよい。その場合には、上部電極１４を透明電極で構成すればよい。
【００５６】
また、有機ＴＦＴ１１における電極材料としては、Ａｌに限定されず、Ｔａなどの他の金属もしくは合金を用いることができる。
【００５７】
さらに、蒸着やスパッタリング等の他、印刷法により形成された導電膜によりゲート電極５などの電極を形成してもよい。
【００５８】
ゲート絶縁膜６については、ゲート電極５を構成する電極材料の一部を酸化し、それによってゲート絶縁膜としてもよい。
【００５９】
上記実施形態では、下部電極１２が透明電極により構成されているが、この透明電極を構成する材料としては、ＩＴＯの他、ＩＺＯなどを用いてもよい。
【００６０】
図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う部分切欠断面図である。
【００６１】
第２の実施形態の有機機能デバイス３１は、基板３２を有する。ここでは、基板３２上において、予め枠状の凸部３２ａ，３２ｂが形成されており、それによって、有機機能素子構成部３３，３４が形成されている。本実施形態では、有機機能素子構成部３３と有機機能素子構成部３４が２行×２列のマトリックス状に、すなわち二次元的に配置されている。そして、行方向に延びる複数本の走査線３５ａ，３５ｂが形成されており、列方向に延びるように、複数本の信号線３６ａ，３６ｂが形成されている。また、信号線３６ａ、３６ｂと平行に延びる方向に、電源線３７ａ，３７ｂが形成されている。
【００６２】
有機機能素子構成部３３，３４は、第１の実施形態の有機機能素子構成部３，４と同様に、枠状の凸部に囲まれて形成されている。
【００６３】
本実施形態では、有機機能素子構成部３３において、選択トランジスタ３８と、駆動トランジスタ３９とが形成されている。選択トランジスタ３８は、ゲートで３８ａ、ゲート絶縁３８ｂ、ソース電極３８ｃ、ドレイン電極３８ｄ及び有機薄膜３８ｅを有する。駆動トランジスタ３９も、同様の電極構造を有する。ここでは、選択トランジスタ３８と駆動トランジスタ３９は、いずれも有機薄膜トランジスタからなる。
【００６４】
なお、有機薄膜３８ｅは、選択トランジスタ３８と駆動トランジスタ３９で共通化される必要は必ずしもないが、本実施形態では同じ有機薄膜を用いるため、有機機能素子構成部３３内に、インクジェット法により、同じ有機材料溶液を吐出するだけで、有機薄膜３８ｅを形成することができる。なお、４０は保護膜を示す。
【００６５】
上記のように、１つの有機機能素子構成部３３に、複数種の有機機能素子が構成されていてもよい。また、１つの有機機能素子構成部３３内に、同種の複数の有機機能素子が構成されていてもよい。
【００６６】
他方、有機機能素子構成部３４は、第１の実施形態で示した有機発光素子が構成されている有機機能素子構成部４と同様に構成されている。そして、有機機能素子構成部３４には、第１の実施形態の有機機能素子４と同様にして有機発光素子が構成されている。
【００６７】
上記電源線３７ａ，３７ｂは、上記有機機能素子構成部３４に設けられた有機発光素子に接続されており、有機発光素子に電力を与え、有機発光素子を発光するために設けられている。いま、電源線３７ａ，３７ｂには、駆動用電源電圧３０Ｖが印加される。走査線３５ａ，３５ｂにオン状態とするための走査信号として、例えば１０Ｖの電圧信号が印加されると、該走査線３６ｂに接続されている選択トランジスタ３８がオン状態となり、信号線３６ａから例えば１０Ｖの信号電圧が駆動トランジスタ３９のゲート電極に印加される。そのため駆動トランジスタ３９が動作し、電源線３７ａから電流が供給され、有機発光素子が動作し、発光する。
【００６８】
走査線３５ａにオフ条件の電圧信号として例えば３０Ｖの電圧が印加されると、該走査線３５ａに接続されている選択トランジスタ３８は動作しなくなり、信号線３６ａの信号電圧は影響を受けない。従って、走査線３５ａ，３５ｂと、信号線３６ａ，３６ｂとの組み合わせにより、任意の位置の有機発光素子の発光を制御することができる。
【００６９】
なお、走査線３５ａ，３５ｂと、走査線３５ａ，３５ｂと交差している信号線３６ａ，３６ｂ及び電源線３７ａ，３７ｂ間には、絶縁膜が介在された状態で立体交差して絶縁が図られている。
【００７０】
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る有機機能デバイスを示す平面図及び（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００７１】
第３の実施形態の有機機能デバイス４１では、基板４２上に、複数の有機機能素子構成部４３，４４が設けられている。各有機機能素子構成部４３，４４は、枠状の凸部４２ａを形成することにより設けられている。
【００７２】
本実施形態では、有機機能素子構成部４３に、有機薄膜トランジスタ４５が、有機機能素子構成部４４に、有機薄膜トランジスタ４６が形成されている。有機薄膜トランジスタ４５，４６は、それぞれ、ゲート電極４５ａ，４６ａ、ゲート絶縁膜４５ｂ，４６ｂ、ソース電極４５ｃ，４６ｃ、ドレイン電極４５ｄ，４６ｄ、及び有機薄膜４５ｅ，４６ｅを有する電界効果型の有機薄膜トランジスタである。ここでは、一方の有機薄膜トランジスタ４５がｐ型の有機薄膜半導体材料を用いて構成されており、有機薄膜トランジスタ４６がｎ型の有機薄膜半導体材料を用いて構成されている。このように、複数の有機機能素子構成部４３，４４において、極性が異なる有機薄膜トランジスタをそれぞれを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る有機機能デバイスの平面図及び要部を示す部分切欠正面断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の有機機能デバイスの製造方法の各工程を説明するための部分切欠正面断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態の有機機能デバイスの製造方法の各工程を説明するための部分切欠正面断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る有機機能デバイスの模式的平面図及び（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、従来の有機機能デバイスの一例を説明するための模式的平面図及び要部を示す模式的正面断面図。
【符号の説明】
【００７４】
１…有機機能デバイス
２…基板
２ａ…凸部
２ｂ，２ｃ…側面
２ｄ，２ｅ…天面
３…有機機能素子構成部
４…有機機能素子構成部
５…ゲート電極
６…ゲート絶縁膜
７…ソース電極
８…ドレイン電極
９…有機薄膜
１０…保護膜
１１…有機ＴＦＴ
１２…下部電極
１３…有機発光層
１４…上部電極
１５…有機発光素子
１６…接続電極
２１…金型
２１ａ…パターン
３１…有機機能デバイス
３２…基板
３３…有機機能素子構成部
３４…有機機能素子構成部
３５ａ，３５ｂ…走査線
３６ａ，３６ｂ…信号線
３７ａ，３７ｂ…電源線
３８…選択トランジスタ
３８ａ…ゲート電極
３８ｂ…ゲート絶縁膜
３８ｃ…ソース電極
３８ｄ…ドレイン電極
３８ｅ…有機薄膜
４０…保護膜
４１…有機機能デバイス
４２…基板
４２ａ…凸部
４３…有機機能素子構成部
４４…有機機能素子構成部
４５…有機薄膜トランジスタ
４５ａ…ゲート電極
４５ｂ…ゲート絶縁膜
４５ｃ…ソース電極
４５ｄ…ドレイン電極
４５ｅ…有機薄膜
４６…有機薄膜トランジスタ
４６ａ…ゲート電極
４６ｂ…ゲート絶縁膜
４６ｃ…ソース電極
４６ｄ…ドレイン電極
４６ｅ…有機薄膜
４７…保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面上に有機機能素子構成部を囲む枠状の凸部が形成された基板と、
前記枠状の凸部に囲まれた前記有機機能素子構成部内に配置された有機材料と、前記有機材料に電気的に接続されるように設けられた電極とを有する有機機能素子とを備え、前記有機材料が、前記枠状の凸部により凸部外の部分から分離されていることを特徴とする、有機機能デバイス。
【請求項２】
それぞれが前記枠状の凸部で囲まれた複数の有機機能素子構成部を有し、該複数の有機機能素子構成部が、第１の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第１の有機機能素子構成部と、前記第１の有機機能素子とは異なる有機機能素子である第２の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第２の有機機能構成部とを有する、請求項１に記載の有機機能デバイス。
【請求項３】
前記第１の有機機能素子構成部の形状と、前記第２の有機機能素子構成部の形状とが異なっている、請求項２に記載の有機機能デバイス。
【請求項４】
複数の有機機能素子が構成されている有機機能素子構成部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機機能デバイス。
【請求項５】
少なくとも１つの有機機能素子が、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機薄膜を有する有機薄膜トランジスタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機機能デバイス。
【請求項６】
少なくとも１つの前記有機機能素子が、有機材料からなる発光層と、該発光層に電気的に接続されている第１，第２の電極とを有する有機発光素子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機機能デバイス。
【請求項７】
前記基板の一方主面上に設けられており、距離を隔てて配置された複数の走査線と、複数の走査線の延びる方向に対して交差する方向に設けられた複数の信号線をさらに備え、請求項５に記載の有機機能素子と、請求項６に記載の有機機能素子とが、前記基板の一方主面上において二次元的に配置されており、かつ請求項５に記載の有機機能素子が前記信号線及び走査線に接続されていることを特徴とする有機機能デバイス。
【請求項１】
一方主面上に有機機能素子構成部を囲む枠状の凸部が形成された基板と、
前記枠状の凸部に囲まれた前記有機機能素子構成部内に配置された有機材料と、前記有機材料に電気的に接続されるように設けられた電極とを有する有機機能素子とを備え、前記有機材料が、前記枠状の凸部により凸部外の部分から分離されていることを特徴とする、有機機能デバイス。
【請求項２】
それぞれが前記枠状の凸部で囲まれた複数の有機機能素子構成部を有し、該複数の有機機能素子構成部が、第１の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第１の有機機能素子構成部と、前記第１の有機機能素子とは異なる有機機能素子である第２の有機機能素子が構成されている少なくとも１つの第２の有機機能構成部とを有する、請求項１に記載の有機機能デバイス。
【請求項３】
前記第１の有機機能素子構成部の形状と、前記第２の有機機能素子構成部の形状とが異なっている、請求項２に記載の有機機能デバイス。
【請求項４】
複数の有機機能素子が構成されている有機機能素子構成部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機機能デバイス。
【請求項５】
少なくとも１つの有機機能素子が、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極及び有機薄膜を有する有機薄膜トランジスタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機機能デバイス。
【請求項６】
少なくとも１つの前記有機機能素子が、有機材料からなる発光層と、該発光層に電気的に接続されている第１，第２の電極とを有する有機発光素子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機機能デバイス。
【請求項７】
前記基板の一方主面上に設けられており、距離を隔てて配置された複数の走査線と、複数の走査線の延びる方向に対して交差する方向に設けられた複数の信号線をさらに備え、請求項５に記載の有機機能素子と、請求項６に記載の有機機能素子とが、前記基板の一方主面上において二次元的に配置されており、かつ請求項５に記載の有機機能素子が前記信号線及び走査線に接続されていることを特徴とする有機機能デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２３４６５２（Ｐ２００７−２３４６５２Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０８４７（Ｐ２００６−５０８４７）
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]