薄膜有源元件、有機發光裝置、顯示裝置、電子器件以及薄膜有源元件的制造方法

專利名稱：薄膜有源元件、有機發光裝置、顯示裝置、電子器件以及薄膜有源元件的制造方法
技術領域：
本發明涉及薄膜有源元件、有機發光裝置、顯示裝置、電子器件以及薄膜有源元件 的制造方法。本發明尤其涉及采用簡便的方法且微細加工性優異的薄膜有源元件、有機發 光裝置、顯示裝置、電子器件以及薄膜有源元件的制造方法。
背景技術：
例如在專利文獻1中記載了如下技術在基于以布線為掩模的背面曝光進行自對 準來形成像素電極時，抑制背面曝光的繞入光引起的像素鄰接短路。例如在專利文獻2中 公開了如下技術在形成通道保護膜時，形成通道保護膜形成用膜，再利用以柵電極為掩模 的背面曝光，在通道保護膜形成用膜上形成有機絕緣膜。例如在專利文獻3中公開了如下 技術將下部電極用作光掩模，在絕緣膜上形成與下部電極大體相同圖案形狀的疏液區域 和與下部電極大體為顛倒圖案形狀的親液區域，在親液區域內涂布燒成導電性墨液。在該 導電性墨液的涂布區域，自對準地形成與下部電極大體顛倒圖案形狀的上部電極。專利文獻1 日本特開2003-84305號公報專利文獻2 日本特開平9-186335號公報專利文獻3 再公表W02005/024956號公報薄膜晶體管的驅動電流與通道長度成反比例地變大。因此，非常希望縮短通道長 度。例如，若使用高價的步進曝光裝置微細加工薄膜晶體管的源極與漏極之間，則能縮短薄 膜晶體管的通道長度。但是，由于使用高價的步進曝光裝置，因此導致制造成本增加。另一方面，若使用廉價的接觸式曝光裝置或接近式曝光裝置，則能抑制制造成本。 但該廉價的曝光裝置的加工精度頂多為5 10 μ m左右，因此無法滿足縮短通道長度的需 求。希望有制造成本得到抑制的、實現源·漏等電極間或布線間的微細加工的技術。

發明內容
為了解決上述技術問題，本發明的第1方式提供如下薄膜有源元件的制造方法， 包括在透光性基板上形成遮光性導電層的步驟；在與遮光性導電層鄰接的區域，以至少 在遮光性導電層的一部分邊上重疊的方式形成透光性導電層的步驟；形成覆蓋透光性導電 層的光致抗蝕膜的步驟；從基板的方向以遮光性導電層為遮光掩模，將光致抗蝕膜曝光的 步驟；以曝光后的光致抗蝕膜的區域殘留的方式，將光致抗蝕膜顯影而形成掩模圖案的步 驟；以掩模圖案為掩模，將透光性導電層過蝕刻直至蝕刻種轉至掩模之下，而蝕刻至遮光性 導電層與透光性導電層分離為止的步驟；以及在分離后的透光性導電層與遮光性導電層之 間的間隙，形成作為有源元件的載流子區域而起作用的通道層的步驟。本發明的第2方式提供如下薄膜有源元件，其具備透光性基板；形成于基板上的 遮光性源電極/遮光性漏電極；形成于基板上的遮光性源電極/遮光性漏電極所屬的平面 上，并與遮光性源電極/遮光性漏電極之間隔著間隙而配置的透光性源電極/透光性漏電極；形成于遮光性源電極/遮光性漏電極與透光性源電極/透光性漏電極之間的間隙的通道層；以及對形成于間隙的通道層施加電場的柵電極。


圖1所示為本實施方式的薄膜晶體管101的截面例。圖2所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖3所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖4所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖5所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖6所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖7所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖8所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖9所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。圖10所示為將圖9的區域130放大示出的截面例。圖11所示為將圖9的區域130放大示出的截面例。圖12所示為本實施方式的有機發光裝置201的截面例。圖13所示為本實施方式的電子器件301的上表面。圖14所示為圖13的A-A線截面。(符號說明)101薄膜晶體管102 基板104 柵電極106柵絕緣膜108 源電極110漏電極112 通道層120透光性導電層122光致抗蝕膜124掩模圖案130 區域201有機發光裝置202 絕緣膜204有機發光層206 背電極301 電子器件302 基板304 遮光性布線306 透光性布線
具體實施例方式圖1所示為本實施方式的薄膜晶體管101的截面例。薄膜晶體管101具備基板 102、柵電極104、柵絕緣膜106、源電極108、漏電極110和通道層112。源電極108和漏電 極110的源或漏的功能可以顛倒。即，源電極108可以作為源起作用，也可以作為漏起作用。 漏電極110可以作為漏起作用，也可以作為源起作用。如上所述，源電極108和漏電極110可以顛倒，在本實施方式中，源·漏電極的任一方為透光性，另一方為遮光性。例如，當源電極108為遮光性時，漏電極110為透光性，當 源電極108為透光性時，漏電極110為遮光性。薄膜晶體管101可以是薄膜有源元件的一個例子。薄膜有源元件例如除了薄膜晶 體管101外，還包括薄膜二極管、薄膜太陽能電池、薄膜傳感器等。基板102可以為透光性。 作為基板102，可以例示例如透明玻璃等透明絕緣體。柵電極104可以為透光性。柵電極104向通道層112施加電場。柵電極104形 成于基板102上。柵電極104例如可以例示透光性的氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧 化銦鎢(IWO)、摻鋁氧化鋅(AZO)等透光性導體。作為透光性導體，還可以例示摻鎵氧化鋅 (GZO)、摻氟氧化鋅(FZO)、摻銻二氧化錫(ΑΤΟ)、摻氟二氧化錫(FTO)、氧化鎂(MgO)等。柵電極104可以是上述例示的透光性導體的單層膜，也可以是層疊膜。作為柵電 極104的形成方法，例如可以例示如下方法在基板102的整個面上沉積透光性導電層后， 使用光刻法和蝕刻法進行加工。柵絕緣膜106可以為透光性。柵絕緣膜106覆蓋基板102上的柵電極104，形成于 基板102和柵電極104上。柵絕緣膜106例如可以例示透光性硅氧化膜等透光性絕緣體。作為柵絕緣膜106的形成方法，例如可以例示CVD (化學氣相沉積)法、濺射法等 的薄膜沉積法、旋涂法、噴墨印刷法、印刷法等的溶液涂布法。源電極108可以為遮光性，也可以是遮光性源 漏電極的一個例子。源電極108形 成于柵絕緣膜106上。另外，在基板102上形成柵絕緣膜106后，在基板上形成源電極108。源電極108可以含有金屬。作為金屬，例如可以例示Au、Ag、Ge、Ni、Pd、Pt、Re、Si、 Te、W、Al、CU、Cr或Mn。源電極108可以是這些金屬的單層膜，或者也可以是層疊膜。另外， 源電極108可以是上述例示的金屬的單元素金屬膜，也可以是以這些金屬為主要成分的合
^^ ο漏電極110可以為透光性，可以是透光性源·漏電極的一個例子。漏電極110形 成于柵絕緣膜106上。另外，在基板102上形成柵絕緣膜106后，在基板上形成漏電極110。 漏電極110形成于基板102上的源電極108所屬的平面上，并與源電極108隔著間隙而配置。漏電極110可以含有金屬氧化物。作為金屬氧化物，可以例示氧化銦錫(ITO)、氧 化銦鋅(IZO)、氧化銦鎢(IWO)、摻鋁氧化鋅(AZO)等。作為金屬氧化物，還可以例示摻鎵 氧化鋅(GZO)、摻氟氧化鋅(FZO)、摻銻二氧化錫(ΑΤΟ)、摻氟二氧化錫(FTO)、氧化鎂(MgO) 等。漏電極110可以是上述例示金屬氧化物的單層膜，也可以是層疊膜。在通道層112上，在源電極108與漏電極110之間生成晶體管的通道區域。通道 層112至少形成于源電極108與漏電極110之間的間隙。通道層112如圖所示，可以超出 源電極108與漏電極110之間的間隙。
另外，在本實施方式中，“透光性”或“遮光性”的技術含義如下。即，“透光性”的 概念不僅包括入射到透光性部件的光全部透過的情況，還包括透過了充分的光足以使透過 了部件的光將感光性材料感光的情況。即，入射到透光性部件的光中即使一部分的光透過 而一部分被反射或吸收，當透過的光具有足以使感光性材料感光的光量的情況也屬于“透 光性”。另外，“遮光性”的概念不僅包括將入射到遮光性部件的光全部屏蔽的情況，還包括 少量透過遮光性部件的光實質上不使感光性材料感光的情況。即，即使入射到遮光性部件 的光中一部分光透過部件，但透過的光不足以使感光材料實質上感光的情況也屬于“遮光 性”。圖2 圖9所示為本實施方式的薄膜晶體管101的制造過程中的截面例。如圖2 所示，準備透光性基板102，在基板102上形成透光性柵電極104。柵電極104例如可以如 下來形成在基板102的整個面上沉積透光性導電層后，用光刻法和蝕刻法進行加工。此外，在基板102上形成覆蓋柵電極104的柵絕緣膜106。柵絕緣膜106例如可以 采用CVD法、濺射法等的薄膜沉積法、旋涂法、噴墨印刷法、印刷法等的溶液涂布法來形成。如圖3所示，在形成了柵電極104和柵絕緣膜106的基板102上形成源電極108。 源電極108可以通過在基板102的整個面上形成遮光性導電層，再將該遮光性的導電膜蝕 刻來形成。作為遮光性的導電膜，例如可以例示Au、Ag、Ge、Ni、Pd、Pt、Re、Si、Te、W、Al、Cu、 Cr或Mn的單元素膜或以這些金屬為主要成分的合金膜。遮光性導電膜可以是單層膜或層疊膜。作為遮光性導電膜的沉積方法，可以例示 濺射法、CVD法、蒸鍍法。關于遮光性導電膜的膜厚，可以例示IOnm 2000nm。遮光性導電 膜的膜厚下限取決于能確保遮光性的膜厚的條件，膜厚的上限取決于成膜時間、蝕刻時間 的上限、或不剝離的膜厚等的條件。如圖4所示，在與作為遮光性導電層的源電極108鄰接的區域，以至少在源電極 108中的一部分邊重疊的方式形成透光性導電層120。透光性導電層120例如可以例示氧化 銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎢(IWO)、摻鋁氧化鋅(AZO)等。此外，還可以例示摻鎵 氧化鋅(GZO)、摻氟氧化鋅(FZO)、摻銻二氧化錫(ΑΤΟ)、摻氟二氧化錫(FTO)、氧化鎂(MgO)等。作為透光性導電層120的形成方法，例如可以例示濺射法、CVD法。關于透光性導 電層120的膜厚，可以例示50nm 2000nm。透光性導電層120的膜厚下限取決于能確保 薄層電阻值(sheet resistance value)的膜厚的條件，膜厚上限取決于能確保透光率的膜 厚、成膜時間、蝕刻時間的上限、或不剝離的膜厚等的條件。如圖5所示，形成至少覆蓋透光性導電層120的光致抗蝕膜122。作為光致抗蝕膜 122，優選負型的感應性樹脂。當通過旋轉涂布等形成光致抗蝕膜122時，在涂布后進行預 烘烤。如圖6所示，從基板102的方向以作為遮光性導電層的源電極108為遮光掩模，將 光致抗蝕膜122曝光。該曝光的結果是，在未形成源電極108的區域的光致抗蝕膜122上 形成曝光區域。曝光區域成為掩模圖案124。如圖7所示，以使曝光后的光致抗蝕膜122的區域即曝光區域殘留的方式，將光致 抗蝕膜122顯影。通過顯影和之后的后烘烤，形成掩模圖案124。另外，在掩模圖案124的 形成中，由于采用從基板102方向以源電極108為遮光掩模的曝光、即背面曝光，因此掩模圖案124相對于源電極108自對準地形成。如圖8所示，以掩模圖案124為掩模，將透光性導電層120過蝕刻直至蝕刻種轉至 掩模圖案124之下。在該過蝕刻中，蝕刻直至作為遮光性導電層的源電極108與透光性導 電層120分離。另外，通過蝕刻至源電極108與透光性導電層120分離，形成漏電極110。如圖9所示，將掩模圖案124剝離，露出漏電極110，形成通道 層112來掩埋源電極 108與漏電極110之間的間隙，即可制造圖1所示的薄膜晶體管101。當通道層112為有機 半導體時，通道層112例如可以通過涂布來形成。利用涂布來形成通道層112的情況可以 與后述說明的電子注入層層、電子輸送層、空穴注入層或空穴輸送層的情況相同。在本實施方式的薄膜晶體管101中，作為透光性導電膜的漏電極110如下來形成 以與作為遮光性導電膜的源電極108自對準地形成的掩模圖案124為掩模，通過蝕刻來形 成。在該蝕刻中，過蝕刻直至成為漏電極110的透光性導電層120轉入掩模圖案124之下。 因此，能微細地加工源電極108與漏電極110之間的間隙，能微細地形成薄膜晶體管101的 通道長度。該加工不使用高價的步進曝光裝置等，能以低成本進行加工。另外，在上述實施方式中，對在形成遮光性導電層即源電極108之前在基板102上 形成透光性柵電極104和透光性柵絕緣膜106的、所謂的底柵(bottom gate)的例子進行 了說明。但是，當在形成了通道層112后形成柵絕緣膜和柵電極的、所謂的頂柵的情況下， 也能采用上述實施方式的源電極108和漏電極110的形成方法。關于蝕刻至遮光性導電層即源電極108與透光性導電層120分離的蝕刻方法中， 可以采用濕式蝕刻法。采用該濕式蝕刻法，能將透光性導電層120過蝕刻。或者，在蝕刻至 遮光性導電層即源電極108與透光性導電層120分離的蝕刻方法中，可以使用生成以鹵素 系自由基或離子、或氧系自由基或離子作為蝕刻種的等離子體蝕刻法，將透光性導電層120 過蝕刻。圖10所示為將圖9的區域130放大表示的截面例。間隔源電極108與漏電極110 之間的間隙，形成與源電極108相對至的漏電極110。漏電極110的用垂直于透光性基板 102的表面且橫切間隙的面切斷時的截面形狀可以為漏電極110與透光性基板102所形 成的界面側與其他面側相比向間隙方向伸出的正錐形。即，與透光性基板102所形成的界 面側的間隙的寬度Db小于其他的面側的間隙的寬度Dt。通過制成這種截面形狀，能在間隙 之間可靠地形成通道層112。這種截面形狀例如可以如下來得到一邊使掩模圖案124 —點點后退，一邊實施 透光性導電層120的蝕刻處理。例如可以反復進行如下工序將透光性導電層120蝕刻，例 如通過采用氧系原料氣體的蝕刻使掩模圖案124后退，再將透光性導電層120蝕刻。圖11所示為將圖9的區域130放大表示的截面例。隔著源電極108與漏電極110 之間的間隙，形成與源電極108相對置的漏電極110。漏電極110的用垂直于透光性基板 102的表面且橫切間隙的面切斷時的截面形狀可以為漏電極110與透光性基板102所成 的界面的相反側與其他面側相比向間隙方向伸出的倒錐形。S卩，與透光性基板102形成的界面側的間隙的寬度Db大于其他的面側的間隙的寬 度Dt。通過制成這種截面形狀，例如能使來自柵電極104的電場分布產生的電力線(電束) 向垂直于截面的方向靠近。其結果是，能抑制電場局部集中于通道區域，使晶體管的特性變 穩定。這種截面形狀例如可以通過在濕式蝕刻法中調節蝕刻劑的組成和處理溫度來實現。
圖12所示為本實施方式的有機發光裝置201的截面例。在透光性基板102上形成 薄膜有源元件的一個例子即薄膜晶體管101。薄膜晶體管101與上述同樣，具備基板102、 透光性柵電極104、透光性柵絕緣膜106、遮光性源電極108、透光性漏電極110以及通道層 112。有機發光裝置201還具備覆蓋通道層112的絕緣膜202和有機發光元件。有機發 光元件具有與漏電極Iio共通的透明電極、有機發光層204、覆蓋有機發光層204的背電極 206。有機發光裝置201中，有機發光元件由薄膜晶體管101驅動。另外，有機發光元件所具有的透明電極和作為透光性源電極/透光性漏電極的一 個例子即漏電極110，通過將在同一成膜工序中沉積的導電層進行加工而形成。因此，能削 減工序、抑制制造成本。另外，在圖12中，以薄膜晶體管101作為驅動元件例示了有機發光 元件，但也可以驅動液晶等的顯示裝置。
圖13所示為本實施方式的電子器件301的上表面。圖14所示為圖13的A-A線 截面。電子器件301具備透光性基板302、形成于基板302上的遮光性布線304、形成于基 板302上的遮光性布線304所屬的平面上且與遮光性布線304之間隔著間隙而配置的透光 性布線306。透光性布線306與上述薄膜晶體管101的漏電極110同樣地形成。根據這種電子 器件301，能微細地加工布線間距。該加工不采用高價的步進曝光裝置等，能以低成本加工 布線。另外，在源電極108與通道層112之間或漏電極110與通道層112之間的任一方 還可以具備載流子注入層。具備形成于源電極108與通道層112之間的遮光性電極側載流 子注入層和形成于漏電極110與通道層112之間的透光性電極側載流子注入層，透光性電 極側載流子注入層和遮光性電極側載流子注入層可以具有不同的載流子注入效率。此時， 可以選擇載流子注入層的材料以使載流子注入效率均一。另外，可以在源電極108與通道層112之間或漏電極110與通道層112之間的任 一方或兩方具備載流子注入層。利用載流子注入層，能使源電極108與通道層112之間或 漏電極110與通道層112之間的載流子注入效率均等。通道層112例如可以為有機物、尤 其是有機半導體，載流子注入層例如可以為有機物、尤其是有機半導體。下面，列舉將本實施方式的發光元件作為有機電致發光元件時的構成的一個例 子。以下，有時將有機電致發光元件稱為有機EL元件。本實施方式的有機EL元件除了具有陽極、發光層和陰極外，還可以在上述陽極與 上述發光層之間和/或上述發光層與上述陰極之間具有其他的層。作為能在陰極與發光層 之間設置的層，可以列舉電子注入層、電子輸送層、空穴阻擋層等。當設有電子注入層和電 子輸送層這兩者時，接近陰極的層為電子注入層，接近發光層的層為電子輸送層。電子注入層具有改善來自陰極的電子注入效率的功能。電子輸送層具有改善來自 陰極、電子注入層或更靠近陰極的電子輸送層的電子注入的功能。當電子注入層或電子輸送層具有阻礙空穴輸送的功能時，這些層有時兼為空穴阻 擋層。關于具有阻礙空穴輸送的功能，例如可以制作流過空穴電流而不流過電子電流的元 件，以其電流值的減少來確認阻礙效果。作為設置在陽極與發光層之間的層，可以列舉空穴注入層、空穴輸送層、電子阻擋層等。當設有空穴注入層和空穴輸送層這兩層時，接近陽極的層為空穴注入層，接近發光層 的層為空穴輸送層。 空穴注入層具有改善來自陽極的空穴注入效率的功能。空穴輸送層具有改善來自 陽極、空穴注入層或接近陽極的空穴輸送層的空穴注入的功能。當空穴注入層或空穴輸送層具有阻礙電子輸送的功能時，這些層有時兼為電子阻 擋層。關于具有阻礙電子輸送的功能，例如可以制作流過電子電流而不流過空穴電流的元 件，以其電流值的減少來確認阻礙效果。在本實施方式的有機EL元件中，設有1層發光層，但不限于此，還可以設置2層以 上的發光層。另外，有時將電子注入層和空穴注入層總稱為電荷注入層，將電子輸送層和空 穴輸送層總稱為電荷輸送層。更具體而言，本實施方式的有機EL元件可以具有下述層構成 中的任一種。a)陽極/空穴輸送層/發光層/陰極、b)陽極/發光層/電子輸送層/陰極、c)陽極/空穴輸送層/發光層/電子輸送層/陰極、d)陽極/電荷注入層/發光層/陰極、e)陽極/發光層/電荷注入層/陰極、f)陽極/電荷注入層/發光層/電荷注入層/陰極、g)陽極/電荷注入層/空穴輸送層/發光層/陰極、h)陽極/空穴輸送層/發光層/電荷注入層/陰極、i)陽極/電荷注入層/空穴輸送層/發光層/電荷注入層/陰極、j)陽極/電荷注入層/發光層/電荷輸送層/陰極、k)陽極/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極、1)陽極/電荷注入層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極、m)陽極/電荷注入層/空穴輸送層/發光層/電荷輸送層/陰極、η)陽極/空穴輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極、ο)陽極/電荷注入層/空穴輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極。(這里，/表示各層鄰接層疊的意思。下同。)本實施方式的有機EL元件可以具有2層以上的發光層。作為具有2層發光層的 有機EL元件，具體可以列舉如下ρ)的層構成的有機EL元件。ρ)陽極/電荷注入層/空穴輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/電極/ 電荷注入層/空穴輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極作為具有3層以上的發光層的有機EL元件，具體而言，以電極/電荷注入層/空 穴輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層為一個重復單元，可以列舉具有如下q)這樣 的含有2層以上該重復單元的層結構的有機EL元件q)陽極/電荷注入層/空穴輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/重復單 元/重復單元…/陰極在上述層構成P和q中，陽極、陰極、發光層以外的各層可以刪除。這里，電極通過 施加電場而產生空穴和電子。例如，可以列舉氧化釩、氧化銦錫、氧化鉬等。本實施方式的有機EL元件還可以具有基板，在該基板上可以設置上述各層。本實施方式的有機EL元件還可以夾雜上述各層在與基板相反側具有封固用部件。具有基板和 上述層構成的有機EL元件在陽極側具有基板，但本實施方式不限于此，可以在陽極和陰極 的任一側具有基板。本實施方式的有機EL元件為了放出來自發光層的光，使發光層的任一側的層全 為透明。具體而言，例如具有基板/陽極/電荷注入層/空穴輸送層/發光層/電子輸送 層/電荷注入層/陰極/封固部件這樣的構成的有機EL元件，可以制成基板、陽極、電荷注 入層和空穴輸送層全為透明的所謂的底部發光型元件。另外，還可以制成電子輸送層、電荷 注入層、陰極以及封固部件全為透明的所謂的頂部發光型的元件。此外，具有基板/陰極/電荷注入層/電子輸送層/發光層/空穴輸送層/電荷 注入層/陰極/封固部件這樣的構成的有機EL元件，可以制成基板、陰極、電荷注入層和電 子輸送層全為透明的所謂的底部發光型元件。另外，還可以制成空穴輸送層、電荷注入層、陽極以及封固部件全為透明的所謂的 頂部發光型元件。這里所謂的透明，優選從發光層到放出光的層的可見光透射率為40%以 上。在需要紫外區域或紅外區域的發光的元件的情況下，優選在該區域具有40%以上的透射率。本實施方式的有機EL元件，為了進一步提高與電極的密合性或改善來自電極的 電荷的注入，可以與電極鄰接地設置上述電荷注入層或膜厚2nm以下的絕緣層，為了提高 界面的密合性或防止混合等，可以在電荷輸送層或發光層的界面插入薄緩沖層。關于層疊 的層的順序、數量以及各層的厚度，可以根據發光效率或元件壽命來適當選用。接著，更具體說明構成本實施方式的有機EL元件的各層的材料和形成方法。構成 本實施方式的有機EL元件的基板，只要在形成電極、形成有機物的層時不發生變化的基板 即可，例如可以采用玻璃、塑料、高分子膜、硅基板、將它們層疊而成的基板等。作為上述基 板，可以為市售品，或用公知的方法來制造。作為本實施方式的有機EL元件的陽極，當使用透明或半透明的電極時，能構成透 過陽極發光的元件，因而優選。作為所述透明電極或半透明電極，可以使用高導電率的金屬 氧化物、金屬硫化物或金屬薄膜，可優選使用高透射率的物質，根據所使用的有機層來適當 選用。具體而言，采用由含有氧化銦、氧化鋅、氧化錫、以及它們的復合體即氧化銦錫(ITO)、 氧化銦鋅等的導電性玻璃制成的膜(NESA等)、金、鉬、銀、銅等，優選ΙΤ0、氧化銦鋅、氧化 錫。作為制作方法，可以列舉真空蒸鍍法、濺射法、離子鍍法、鍍敷法等。作為該陽極，可以 使用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等有機透明導電膜。陽極可以采用將光反射的材料，作為該材料，優選功函數為3. OeV以上的金屬、金 屬氧化物、金屬硫化物。陽極的膜厚可以根據透光性和導電率來適當選擇，例如為IOnm 10 μ m, itife^j 20nm ~ 1 μ m,更/[尤；^為 50nm 500nmo空穴注入層可以設置在陽極與空穴輸送層之間或陽極與發光層之間。在本實施方式的有機EL元件中，作為形成空穴注入層的材料，可以列舉苯基胺類、星型胺類、酞菁類、 氧化釩、氧化鉬、氧化釕、氧化鋁等氧化物、無定形碳、聚苯胺、聚噻吩衍生物等。作為構成空穴輸送層的材料，可以例示聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍 生物、側鏈或主鏈具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、芪衍生 物、三苯基二胺衍生物。此外，還可以例示聚苯胺或其衍射物、聚噻吩或其衍生物、聚芳基胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚對苯乙烯或其衍生物、或聚(2，5_噻吩乙烯)或其衍生物等。其中，作為空穴輸送層中使用的空穴輸送材料，優選聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其衍生物、側鏈或主鏈具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩 或其衍生物。此外，還優選聚芳基胺或其衍生物、聚對苯乙烯或其衍生物、或聚(2，5_噻吩 乙烯)或其衍生物等高分子空穴輸送材料。更優選聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚硅烷或其 衍生物、側鏈或主鏈具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物。若是低分子的空穴輸送材料，優選在 高分子粘合劑中分散后使用。對空穴輸送層的成膜方法沒有限制，低分子空穴輸送材料的情況下，可以例示由 與高分子粘合劑的混合溶液來成膜的方法。高分子空穴輸送材料的情況下，可以例示由溶 液來成膜的方法。作為溶液成膜中使用的溶劑，只要是能使空穴輸送材料溶解的溶劑即可， 沒有特殊限制。作為該溶劑，可以例示氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯類溶劑、四氫呋喃等醚 類溶劑、甲苯、二甲苯等芳烴類溶劑、丙酮、甲乙酮等酮類溶劑、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基溶 纖劑醋酸酯等酯類溶劑。作為溶液成膜方法，可以采用利用溶液的旋涂法、流延法、微型凹版涂布法、凹版 涂布法、棒涂法、輥涂法、線棒涂布法、浸漬涂布法。此外，還可以采用噴霧涂布法、絲網印刷 法、柔版印刷法、膠版印刷法、噴墨印刷法等涂布方法。作為混合的高分子粘合劑，優選不極度阻礙電荷輸送的高分子粘合劑，并且優選 使用對可見光的吸收不強的高分子粘合劑。作為該高分子粘合劑，可以例示聚碳酸酯、聚丙 烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。作為空穴輸送層的膜厚，最佳值因使用的材料而不同，按驅動電壓與發光效率為 適度的值來選擇即可。基于至少不會產生針孔的厚度的條件，可以決定最低膜厚。基于若 太厚則元件的驅動電壓提高而不優選的觀點，可以決定最高膜厚。因此，作為該空穴輸送層 的膜厚，例如為Inm 1 μ m,優選為2nm 500nm，更優選為5nm 200nm。關于發光層，本實施方式中優選為有機發光層，主要由發出熒光或磷光的有機物 (低分子化合物和高分子化合物)和輔助它的摻雜物來形成。作為形成能在本實施方式中 使用的發光層的材料，例如可以列舉如下材料。作為色素類材料，例如可以列舉甲環戊丙胺(cyclopendamine)衍生物、四苯基丁 二烯衍生物化合物、三苯基胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑并喹啉衍生物、二苯乙烯基苯衍 生物等。此外，還可以列舉二苯乙烯基芳烴衍生物、吡咯衍生物、噻吩環化合物、吡啶環化合 物、紫環酮衍生物、茈衍生物、寡聚噻吩衍生物、triphmanylamine衍生物、噁二唑二聚物、吡 唑啉二聚物等。作為金屬絡合物類材料，例如可以列舉中心金屬具有Al、Zn、Be等或Tb、Eu、Dy等
的稀土類金屬、且配體具有噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、喹啉結構等的金屬絡 合物等。例如，可以列舉銥絡合物、鉬絡合物等從三重激發態發光的金屬絡合物、鋁羥基喹 啉絡合物、苯并羥基喹啉鈹絡合物、苯并噁唑鋅絡合物、苯并噻唑鋅絡合物、偶氮甲基鋅絡 合物、嚇啉鋅絡合物、銪絡合物等。作為高分子類材料，可以列舉聚對苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚對苯衍生物、 聚硅烷衍生物等。此外，還可以列舉聚乙炔衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、將上述色素或金屬絡合物類發光材料高分子化得到的材料等。上述發光性材料中，作為發藍光的材料，可以列舉二苯乙烯基芳烴衍生物、噁二唑衍生物以及它們的聚合物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚對苯衍生物、聚芴衍生物等。其中，優選 高分子材料的聚乙烯基咔唑衍生物、聚對苯衍生物、聚芴衍生物等。作為發綠光的材料，可以列舉喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、以及它們的聚合 物、聚對苯乙烯衍生物、聚芴衍生物等。其中，優選高分子材料的聚對苯乙烯衍生物、聚芴衍 生物等。作為發紅光的材料，可以列舉香豆素衍生物、噻吩環化合物、以及它們的聚合物、 聚對苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。其中，優選高分子材料的聚對苯乙烯衍 生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。為了提高發光效率或改變發光波長，可以在發光層中添加摻雜物。作為這樣的摻 雜物，例如可以列舉茈衍生物、香豆素衍生物、紅熒烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、方酸內鐺鹽 (squarylium)衍生物、嚇啉衍生物、苯乙烯基類色素、丁省衍生物、吡唑啉酮衍生物、十環 烯、吩噁嗪酮等。另外，這種發光層的厚度可以為2 200nm。作為含有有機物的發光層的成膜方法，可以采用將含有發光材料的溶液在基體上 或上方涂布的方法、真空蒸鍍法、轉印法等。作為溶液成膜中使用的溶劑的具體例子，可以 列舉與上述利用溶液來進行空穴輸送層的成膜中使用的使空穴輸送材料溶解的溶劑相同 的溶劑。作為在基體上或上方涂布含有發光材料的溶液的方法，可以采用涂布法。作為涂 布法，可以例示旋涂法、流延法、微型凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、輥涂法、線棒涂布 法、浸漬涂布法、狹縫涂布法、毛細管涂布法、噴涂法、噴嘴涂布法。此外，還可以采用凹版印 刷法、絲網印刷法、苯胺印刷法、膠版印刷法、反轉印刷法、噴墨印刷法等涂布方法。從圖案形成或多種顏色的分涂容易的觀點出發，優選凹版印刷法、絲網印刷法、苯 胺印刷法、膠版印刷法、反轉印刷法、噴墨印刷法等印刷方法。另外，在使用升華性的低分子 化合物的情況下，可以采用真空蒸鍍法。此外，還可以采用通過激光轉印或熱轉印在規定的 區域形成發光層的方法。作為電子輸送層，可以使用公知的物質，可以例示噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷或其 衍生物、苯醌或其衍生物、萘醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷或其衍生 物、芴酮衍生物。此外，還可以例示二苯基二氰基乙烯或其衍生物、聯苯醌衍生物、或8-羥 基喹啉或其衍生物的金屬絡合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴或其衍生 物。其中，優選噁二唑衍生物、苯醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、或8-羥基喹啉或其 衍生物的金屬絡合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴或其衍生物。更優選 2-(4_聯苯基)-5-(4_叔丁基苯基)-1，3，4_噁二唑、苯醌、蒽醌、三(8-羥基喹啉)鋁、聚喹 啉。作為電子輸送層的成膜方法，沒有特殊限制，使用低分子電子輸送材料的情況下， 可以例示利用粉末的真空蒸鍍法、或利用溶液或熔融狀態的成膜方法，高分子電子輸送材 料的情況下，可以例示利用溶液或熔融狀態的成膜方法。在利用溶液或熔融狀態來成膜時， 可以并用高分子粘合劑。作為利用溶液來進行電子輸送層的成膜的方法，可以列舉與上述利用溶液來進行空穴輸送層的成膜的方法相同的成膜方法。作為電子輸送層的膜厚，最佳值因使用的材料而不同，按驅動電壓與發光效率為 適度的值來選擇即可。基于至少不會產生針孔的厚度的條件，可以決定最低膜厚。基于若 太厚則元件的驅動電壓提高而不優選的觀點，可以決定最高膜厚。因此，作為該電子輸送層 的膜厚，例如為Inm 1 μ m,優選為2nm 500nm，更優選為5nm 200nm。電子注入層設置在電子輸送層與陰極之間、或發光層與陰極之間 。作為電子注入 層，根據發光層的種類，可以列舉堿金屬、堿土金屬、或含有1種以上上述金屬的合金、或上 述金屬的氧化物、商化物以及碳氧化物、或上述物質的混合物等。作為堿金屬或其氧化物、 鹵化物、碳氧化物的例子，可以列舉鋰、鈉、鉀、銣、銫、氧化鋰、氟化鋰等。此外，還可以列舉 氧化鈉、氟化鈉、氧化鉀、氟化鉀、氧化銣、氟化銣、氧化銫、氟化銫、碳酸鋰等。作為堿土金屬或其氧化物、鹵化物、碳氧化物的例子，可以列舉鎂、鈣、鋇、鍶、氧化 鎂、氟化鎂、氧化鈣、氟化鈣等。此外，還可以列舉氧化鋇、氟化鋇、氧化鍶、氟化鍶、碳酸鎂寸。電子注入層可以是2層以上層疊而成。具體而言，可以列舉LiF/Ca等。電子注入 層可以通過蒸鍍法、濺射法、印刷法等形成。電子注入層的膜厚優選為Inm Ιμπι左右。作為本實施方式的有機EL元件中使用的陰極的材料，優選功函數小且容易向發 光層的電子注入的材料和/或高導電率的材料和/或可見光高反射率的材料。當為金屬時， 可以使用堿金屬或堿土金屬、過渡金屬或III-B族金屬。例如，可以例示鋰、鈉、鉀、銣、銫、 鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、鈧等金屬。另外，也可以是釩、鋅、釔、銦、鈰、釤、銪、鋱、鐿等金屬。可 以使用這些金屬、或上述金屬中2種以上的合金、或它們中1種以上與金、銀、鉬、銅、錳、鈦、 鈷、鎳、鎢、錫中的1種以上的合金、或石墨或石墨層間化合物等。作為合金的例子，可以列舉鎂_銀合金、鎂_銦合金、鎂_鋁合金、銦_銀合金、 鋰-鋁合金、鋰-鎂合金、鋰-銦合金、鈣-鋁合金等。作為陰極，可以使用透明導電性電極， 例如可以使用導電性金屬氧化物或導電性有機物等。具體而言，作為導電性金屬氧化物，可 以使用氧化銦、氧化鋅、氧化錫、以及它們的復合體氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)，作為 導電性有機物，可以使用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等有機的透明導電膜。另 夕卜，可以將陰極制成2層以上的層疊結構。有時電子注入層被用作陰極。關于陰極的膜厚，可以考慮導電率或耐久性來適當選擇，例如為IOnm 10 μ m，優 選為20nm 1 μ m，更優選為50nm 500nm。作為陰極的制作方法，可以使用真空蒸鍍法、 濺射法、將金屬薄膜熱壓接的層壓法等。本實施方式的有機EL元件可任意具有的膜厚為2nm以下的絕緣層具有使電荷注 入變得容易的功能。作為上述絕緣層的材料，可以列舉金屬氟化物、金屬氧化物、有機絕緣 材料等。作為設有膜厚為2nm以下的絕緣層的有機EL元件，可以列舉與陰極鄰接地設有膜 厚2nm以下的絕緣層的有機EL元件、與陽極鄰接地設有膜厚2nm以下的絕緣層的有機EL 元件。本實施方式的有機EL元件可用作面狀光源、段式顯示裝置、點陣式顯示裝置、液 晶顯示裝置的背光源。為了使用本實施方式的有機EL元件得到面狀的光源，只要按面狀的 陽極與陰極重疊的方式配置即可。為了得到圖案狀的光源，有如下方法在上述面狀的發光元件的表面配置設有圖案狀開口的掩模的方法、使非發光部的有機物層形成極厚而使其實質上不發光的方法、將 陽極或陰極的任一方或兩方的電極形成圖案狀的方法。通過采用上述任一方法形成圖案， 并以可獨立地開/關的方式配置若干個電極，即可得到能顯示數字、文字、簡單的符號等的 段式顯示元件。 此外，為了制成點陣元件，將陽極與陰極均形成條狀并正交配置即可。通過分別涂 布多種發光色不同的發光材料的方法或使用濾色器或熒光轉換濾塊的方法，能實現部分色 彩顯示、多色顯示。點陣元件可以被動驅動，也可以與TFT等組合而主動驅動。這些顯示 元件可用作電腦、電視機、行動終端機、手機、汽車導航系統、攝像影機的取景器等的顯示裝置。
權利要求
一種薄膜有源元件的制造方法，包括在透光性基板上形成遮光性導電層的步驟；在與所述遮光性導電層鄰接的區域，以至少在所述遮光性導電層的一部分邊上重疊的方式形成透光性導電層的步驟；形成覆蓋所述透光性導電層的光致抗蝕膜的步驟；從所述基板的方向以所述遮光性導電層為遮光掩模，將所述光致抗蝕膜曝光的步驟；以曝光后的所述光致抗蝕膜的區域殘留的方式，將所述光致抗蝕膜顯影而形成掩模圖案的步驟；以所述掩模圖案為掩模，將所述透光性導電層過蝕刻直至蝕刻種轉至所述掩模之下，而蝕刻至所述遮光性導電層與所述透光性導電層分離為止的步驟；以及在分離后的所述透光性導電層與所述遮光性導電層之間的間隙，形成作為有源元件的載流子區域而起作用的通道層的步驟。
2.根據權利要求1所述的薄膜有源元件的制造方法，還包括如下步驟在形成所述遮 光性導電層之前，在所述基板上形成透光性柵電極和透光性柵絕緣膜。
3.根據權利要求1所述的薄膜有源元件的制造方法，還包括如下步驟在形成所述通 道層之后，形成柵絕緣膜和柵電極。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的薄膜有源元件的制造方法，其中，在蝕刻至所述 遮光性導電層與所述透光性導電層分離為止的步驟中，采用濕式蝕刻法將所述透光性導電 層過蝕刻。
5.根據權利要求1 3中任一項所述的薄膜有源元件的制造方法，其中，在蝕刻至所述 遮光性導電層與所述透光性導電層分離為止的步驟中，采用生成鹵素系自由基或離子、或 氧系自由基或離子作為蝕刻種的等離子體蝕刻法，將所述透光性導電層過蝕刻。
6.一種薄膜有源元件，其具備 透光性基板；形成于所述基板上的遮光性源電極/遮光性漏電極；形成于所述基板上的所述遮光性源電極/遮光性漏電極所屬的平面上，并與所述遮光 性源電極/遮光性漏電極之間隔著間隙而配置的透光性源電極/透光性漏電極；形成于所述遮光性源電極/遮光性漏電極與所述透光性源電極/透光性漏電極之間的 所述間隙的通道層；以及對形成于所述間隙的所述通道層施加電場的柵電極。
7.根據權利要求6所述的薄膜有源元件，其中，隔著所述間隙而與所述遮光性源電極 /遮光性漏電極相對置的所述透光性源電極/透光性漏電極的用垂直于所述透光性基板的 表面且橫切所述間隙的面切斷時的截面形狀為所述透光性源電極/透光性漏電極的與所 述透光性基板所成的界面的相反側的面與其他面相比向所述間隙方向伸出的倒錐形。
8.根據權利要求6所述的薄膜有源元件，其中，隔著所述間隙而與所述遮光性源電極 /遮光性漏電極相對置的所述透光性源電極/透光性漏電極的用垂直于所述透光性基板的 表面且橫切所述間隙的面切斷時的截面形狀為所述透光性源電極/透光性漏電極的與所 述透光性基板所成的界面側的面與其他面相比向所述間隙方向伸出的正錐形。
9.根據權利要求6所述的薄膜有源元件，其中，所述透光性源電極/透光性漏電極通過如下方式來形成在透光性基板上形成遮光性導電層；在與所述遮光性導電層鄰接的區域，以至少在所述遮光性導電層的一部分邊上重疊的 方式形成透光性導電層；形成至少覆蓋所述透光性導電層的光致抗蝕膜；從所述基板的方向以所述遮光性導電層為遮光掩模，將所述光致抗蝕膜曝光；以曝光后的所述光致抗蝕膜的區域殘留的方式，將所述光致抗蝕膜顯影而形成掩模圖案；以所述掩模圖案為掩模，將所述透光性導電層過蝕刻直至蝕刻種轉至所述掩模之下， 而蝕刻至所述遮光性導電層與所述透光性導電層分離為止。
10.根據權利要求6 9中任一項所述的薄膜有源元件，其在所述透光性源電極/透光 性漏電極與所述通道層之間，或者所述遮光性源電極/遮光性漏電極與所述通道層之間的 任一方還具有載流子注入層。
11.根據權利要求6 9中任一項所述的薄膜有源元件，其還具有形成于所述透光性源 電極/透光性漏電極與所述通道層之間的透光性電極側載流子注入層和形成于所述遮光 性源電極/遮光性漏電極與所述通道層之間的遮光性電極側載流子注入層，所述透光性電極側載流子注入層與所述遮光性電極側載流子注入層具有不同的載流 子注入效率。
12.根據權利要求6 9中任一項所述的薄膜有源元件，其在所述透光性源電極/透光 性漏電極與所述通道層之間，或者所述遮光性源電極/遮光性漏電極與所述通道層之間的 任一方或兩方還具有載流子注入層，利用所述載流子注入層，使所述透光性源電極/透光性漏電極與所述通道層之間以及 所述遮光性源電極/遮光性漏電極與所述通道層之間的載流子注入效率均等。
13.根據權利要求9所述的薄膜有源元件，其中，所述通道層為有機物。
14.根據權利要求10所述的薄膜有源元件，其中，所述載流子注入層為有機物。
15.根據權利要求6所述的薄膜有源元件，其中，所述透光性源電極/透光性漏電極含 有金屬氧化物，所述遮光性源電極/遮光性漏電極含有金屬。
16.一種有機發光裝置，其具備透光性基板；形成于所述基板上的薄膜有源元件；以及形成于所述薄膜有源元件上或所述基板與所述薄膜有源元件之間且由所述薄膜有源 元件驅動或選擇的有機發光元件；所述薄膜有源元件具備形成于所述基板上的遮光性源電極/遮光性漏電極；形成于所述基板上的所述遮光性源電極/遮光性漏電極所屬的平面上，并與所述遮光 性源電極/遮光性漏電極之間隔著間隙而配置的透光性源電極/透光性漏電極；形成于所述遮光性源電極/遮光性漏電極與所述透光性源電極/透光性漏電極之間的 所述間隙的通道層；以及對形成于所述間隙的所述通道層施加電場的柵電極。
17.根據權利要求16所述的有機發光裝置，其中，所述有機發光元件所具有的透明電 極和所述透光性源電極/透光性漏電極是加工在同一個成膜工序中沉積的導電層而成的。
18.一種顯示裝置，其具備 透光性基板；形成于所述基板上的薄膜有源元件；以及形成于所述薄膜有源元件上或所述基板與所述薄膜有源元件之間且由所述薄膜有源 元件驅動或選擇的顯示元件； 所述薄膜有源元件具備形成于所述基板上的遮光性源電極/遮光性漏電極；形成于所述基板上的所述遮光性源電極/遮光性漏電極所屬的平面上，并與所述遮光 性源電極/遮光性漏電極之間隔著間隙而配置的透光性源電極/透光性漏電極；形成于所述遮光性源電極/遮光性漏電極與所述透光性源電極/透光性漏電極之間的 所述間隙的通道層；以及對形成于所述間隙的所述通道層施加電場的柵電極。
19.一種電子器件，其具備 透光性基板；形成于所述基板上的遮光性布線；以及形成于所述基板上的所述遮光性布線所屬的平面上，并與所述遮光性布線之間隔著間 隙而配置的透光性布線；所述透光性布線通過如下方式來形成 在透光性基板上形成遮光性導電層；在與所述遮光性導電層鄰接的區域，至少以在所述遮光性導電層的一部分邊上重疊的 方式形成透光性導電層；形成覆蓋所述透光性導電層的光致抗蝕膜；從所述基板的方向以所述遮光性導電層為遮光掩模，將所述光致抗蝕膜曝光； 以曝光后的所述光致抗蝕膜的區域殘留的方式，將所述光致抗蝕膜顯影而形成掩模圖案；以所述掩模圖案為掩模，將所述透光性導電層過蝕刻直至蝕刻種轉至所述掩模之下， 而蝕刻至所述遮光性導電層與所述透光性導電層分離為止。
全文摘要
本發明提供一種薄膜有源元件，其具備透光性基板；形成于基板上的遮光性源電極/遮光性漏電極；形成于遮光性源電極/遮光性漏電極所屬的平面上，并與遮光性源電極/遮光性漏電極之間隔著間隙而配置的透光性源電極/透光性漏電極；形成于遮光性源電極/遮光性漏電極與透光性源電極/透光性漏電極之間的間隙的通道層；以及對形成于間隙的通道層施加電場的柵電極。
文檔編號H05B33/10GK101821840SQ20088011081
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月9日 優先權日2007年10月11日
發明者笠原健司 申請人:住友化學株式會社