有机发光晶体管元件及其制造方法转让专利
申请号 : CN200780004000.7
文献号 : CN101379881B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 小幡胜也 , 半田晋一 , 秦拓也 , 中村健二 , 吉泽淳志 , 远藤浩幸
申请人 : 大日本印刷株式会社 , 日本电气株式会社
摘要 :
本发明是一种有机发光晶体管元件，包括：衬底；在衬底上表面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面侧具备设置的叠层结构体，该叠层结构体覆盖预定大小的区域，且该叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；至少在上述第一电极的上表面侧未设有上述叠层结构体的区域设置的有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层。其中，上述电荷注入抑制层设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状。
权利要求 :
1.一种有机发光晶体管元件，包括：
衬底；
在所述衬底的上表面侧设置的第一电极层；
在所述第一电极层的上表面侧局部地设置的叠层结构体，所述叠层结构体覆盖预定大小的区域，且所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；
在所述第一电极层的上表面侧、至少在未设有所述叠层结构体的区域设置的有机EL层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层，其中，
在平面图中，所述电荷注入抑制层的形状被设置成大于所述辅助电极的形状。
2.一种有机发光晶体管元件，包括：
衬底；
在所述衬底的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；
在所述衬底的上表面侧未设有所述第一电极层的区域设置的叠层结构体，所述叠层结构体在平面图中将所述第一电极层夹于中间，且所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；
至少在所述第一电极层的上表面侧设置的有机EL层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层，其中，
所述第一电极层的厚度和所述绝缘层的厚度被调整为使所述第一电极层不与所述辅助电极层相接触；
在平面图中，所述电荷注入抑制层的形状被设置成大于所述辅助电极的形状。
3.如权利要求1或2所述的有机发光晶体管元件，其中：所述有机EL层至少包含电荷注入层和发光层。
4.如权利要求3所述的有机发光晶体管元件，其中：所述电荷注入层由涂覆型材料构成。
5.如权利要求1或2所述的有机发光晶体管元件，其中：所述有机EL层至少包括含有电荷注入材料的发光层。
6.如权利要求5所述的有机发光晶体管元件，其中：所述发光层由涂覆型材料构成。
7.如权利要求1、2、4和6中任一项所述的有机发光晶体管元件，其中：在所述第一电极层与设在所述第一电极层上的所述有机EL层和/或所述叠层结构体之间还设有第二电荷注入层。
8.如权利要求3所述的有机发光晶体管元件，其中：在所述第一电极层与设在所述第一电极层上的所述有机EL层和/或所述叠层结构体之间还设有第二电荷注入层。
9.如权利要求5所述的有机发光晶体管元件，其中：在所述第一电极层与设在所述第一电极层上的所述有机EL层和/或所述叠层结构体之间还设有第二电荷注入层。
10.如权利要求1、2、4、6、8和9中任一项所述的有机发光晶体管元件，其中：所述电荷注入抑制层由绝缘材料构成。
11.如权利要求3所述的有机发光晶体管元件，其中：所述电荷注入抑制层由绝缘材料构成。
12.如权利要求5所述的有机发光晶体管元件，其中：所述电荷注入抑制层由绝缘材料构成。
13.如权利要求7所述的有机发光晶体管元件，其中：所述电荷注入抑制层由绝缘材料构成。
14.一种有机发光晶体管，包括：
如权利要求1至13中任一项所述的有机发光晶体管元件；
在所述有机发光晶体管元件的所述第一电极层与所述第二电极层之间施加恒定电压的第一电压供给单元；以及在所述有机发光晶体管元件的所述第一电极层与所述辅助电极层之间施加可变电压的第二电压供给单元。
15.一种包含以矩阵图案配置的多个发光部的发光显示装置，其中：所述多个发光部各具有如权利要求1至13中任一项所述的有机发光晶体管元件。
16.一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法用于制造如权利要求1所述的有机发光晶体管元件，所述制造方法包括如下步骤：准备其上已形成第一电极层的衬底；
在所述第一电极层的上表面侧局部地设置绝缘层，以使所述绝缘层在平面图中具有预定大小；
设置辅助电极层，使所述辅助电极层覆盖所述绝缘层的上表面和所述第一电极层的上表面未设有所述绝缘层的区域；
在所述辅助电极层的上表面侧设置电荷注入抑制层，使所述电荷注入抑制层在平面图中具有基本上与所述绝缘层相同的预定大小；
蚀刻所述第一电极层的上表面侧的所述辅助电极层，并蚀刻所述绝缘层的上表面侧的所述辅助电极的边缘部，直至所述辅助电极层的边缘部位于所述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；
在所述第一电极层的上表面侧未设有叠层结构体的区域设置有机EL层，所述叠层结构体依次包含所述绝缘层、所述辅助电极层和所述电荷注入抑制层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置第二电极层。
17.一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法用于制造如权利要求1所述的有机发光晶体管元件，所述制造方法包括如下步骤：准备其上已形成第一电极层的衬底；
在所述第一电极层的上表面侧局部地设置叠层结构体，所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；
蚀刻所述辅助电极层的边缘部，直至所述辅助电极的边缘部位于所述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；
在所述第一电极层上表面侧未设有叠层结构体的区域设置有机EL层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置第二电极层。
18.一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法用于制造如权利要求2所述的有机发光晶体管元件，所述制造方法包括如下步骤：准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；
在所述衬底的上表面侧未设有所述第一电极层的区域设置绝缘层，使所述绝缘层在平面图中将所述第一电极层夹于中间；
设置辅助电极层，使所述辅助电极层覆盖所述绝缘层的上表面和所述衬底的上表面未设有所述绝缘层的区域和/或所述第一电极层的上表面；
在所述辅助电极层的上表面侧设置电荷注入抑制层，使所述电荷注入抑制层在平面图中具有基本上与所述绝缘层相同的预定大小；
蚀刻所述衬底和/或所述第一电极层的上表面侧的所述辅助电极层，并蚀刻所述绝缘层的上表面侧的所述辅助电极的边缘部，直至所述辅助电极层的边缘部位于所述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；
在所述第一电极层的上表面侧未设有叠层结构体的区域设置有机EL层，所述叠层结构体依次包含所述绝缘层、所述辅助电极层和所述电荷注入抑制层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置第二电极层，其中，
所述第一电极层的厚度和所述绝缘层的厚度被调整为使所述第一电极层不与所述辅助电极层相接触。
19.一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法用于制造如权利要求2所述的有机发光晶体管元件，所述制造方法包括如下步骤：准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；
在所述衬底的上表面侧未设有所述第一电极层的区域设置叠层结构体，使所述叠层结构体在平面图中将所述第一电极层夹于中间，所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；
蚀刻所述辅助电极层的边缘部，直至所述辅助电极的边缘部位于所述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；
在所述第一电极层的上表面侧未设有所述叠层结构体的区域设置有机EL层；以及在所述有机EL层的上表面侧设置第二电极层，其中，
所述第一电极层的厚度和所述绝缘层的厚度被调整为使所述第一电极层不与所述辅助电极层相接触。
20.如权利要求16至19中任一项所述的有机发光晶体管元件的制造方法，其中，设置所述有机EL层的步骤包括如下步骤：通过在所述第一电极层上未设有所述绝缘层或所述叠层结构体的区域涂敷涂覆型电荷注入材料而设置电荷注入层；以及在所述电荷注入层的上表面侧或所述电荷注入抑制层和所述电荷注入层的上表面侧设置发光层，其中，所述有机EL层由所述电荷注入层和所述发光层构成；以及设置所述第二电极层的步骤包括如下步骤：在所述发光层的上表面侧设置所述第二电极层。
21.如权利要求16至19中任一项所述的有机发光晶体管元件的制造方法，其中：在所述第一电极层或者所述衬底上设置所述叠层结构体的所述绝缘层之前，预先在所述第一电极层上设置由与所述电荷注入层相同或不同的材料构成的第二电荷注入层。
22.如权利要求20所述的有机发光晶体管元件的制造方法，其中：在所述第一电极层或者所述衬底上设置所述叠层结构体的所述绝缘层之前，预先在所述第一电极层上设置由与所述电荷注入层相同或不同的材料构成的第二电荷注入层。
23.一种有机晶体管元件，包括：
衬底；
在所述衬底的上表面侧设置的第一电极层；
在所述第一电极层的上表面侧局部地设置的叠层结构体，所述叠层结构体覆盖预定大小的区域，且所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；
在所述第一电极层的上表面侧、至少在未设有所述叠层结构体的区域设置的有机半导体层；以及在所述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层，其中，
在平面图中，所述电荷注入抑制层的形状被设置成大于所述辅助电极的形状。
24.一种有机晶体管元件，包括：
衬底；
在所述衬底的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；
在所述衬底的上表面侧未设有所述第一电极层的区域设置的叠层结构体，所述叠层结构体在平面图中将所述第一电极层夹于中间，且所述叠层结构体依次包含绝缘层、辅助电极层和电荷注入抑制层；
至少在所述第一电极层的上表面侧设置的有机半导体层；以及在所述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层，其中：
所述第一电极层的厚度和所述绝缘层的厚度被调整为使所述第一电极层不与所述辅助电极层相接触；以及在平面图中，所述电荷注入抑制层的形状被设置成大于所述辅助电极的形状。
说明书 :
技术领域
本发明涉及有机发光晶体管元件及其制造方法。更详细地说，在垂直型有机发光晶体管元件中，本发明涉及有机发光晶体管元件及其制造方法，该方法有助于阳极与阴极之间的电流控制。
背景技术
有机电致发光元件具有简单的结构，预期可成为更薄、更轻、面积更大和成本更低的下一代显示器的发光元件。因此，近年来对有机电致发光元件的研究十分活跃。
作为驱动有机电致发光元件的驱动方法，一种使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵类型场效晶体管(FET)被认为在工作速度和功耗方面具有优势。另一方面，作为形成薄膜晶体管的半导体材料，诸如硅半导体或化合物半导体等非有机半导体材料的研发一直盛行，但近年来对使用有机半导体材料的有机薄膜晶体管(有机TFT)的研究也十分活跃。有机半导体材料已预期成为下一代的半导体材料。但是，与非有机半导体材料相比，有机半导体材料具有电荷转移率低和电阻高的问题。
对于场效晶体管，其结构为垂直布置的垂直型FET结构类型静电感应晶体管(SIT)被认为具有优势，因为晶体管的沟道宽度可缩短，其整个表面的电极可有效利用，能够实现快速响应和/或功率增强，并且可使界面的影响变小。
因此，近年来基于静电感应晶体管(SIT)的上述有利特征，对由此类SIT结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管进行了研发(例如，Kazuhiro Kudo所著“有机晶体管的当前条件和未来展望”(Current Conditions and Future Prospects of Organic Transistor)，J.Appl.Phys.Vol.72，N0.9，pp.1151-1156(2003)；JP-A-2003-324203(特别是权利要求1)；JP-A-2002-343578(特别是图23))。
图21是示意剖视图，示出在上述文件“有机晶体管的当前条件和未来展望”(Current Conditions and Future Prospects of OrganicTransistor)中所述的由SIT结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管的一例。如图21所示，有机发光晶体管101具有垂直型FET结构，其中，在玻璃衬底102上依次层叠由透明电极膜构成的源电极103、嵌有狭缝状肖特基电极105的空穴转移层104、发光层106及漏电极107。
如上所述，在复合型有机发光晶体管101中，狭缝状肖特基电极105嵌入空穴转移层104中。在空穴转移层104与栅电极105之间形成肖特基结，从而在空穴转移层104中形成耗尽层。耗尽层的扩展根据栅极电压(在源电极103与栅电极105之间施加的电压)变化。因此，可通过改变栅极电压来控制沟道宽度，并且，可通过控制在源电极103与漏电极107之间施加的电压来控制电荷生成量。
图22是示意剖视图，示出JP-A-2002-343578中所述一例由FET结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管。如图22所示，该有机发光晶体管111具有衬底112，辅助电极113和绝缘层118层叠在该衬底上。随后，在绝缘层118上部分地形成阳极115。此外，在绝缘层118上形成发光材料层116，使得发光材料层116覆盖阳极115。在发光材料层116上形成阴极117。在阳极115上形成阳极缓冲层119。阳极缓冲层119具有让空穴通过而从阳极115到到达发光材料层116的功能，但抑制电子从发光材料层116到阳极115。在有机发光晶体管111中，也可通过改变在辅助电极113和阳极115之间施加的电压来控制沟道宽度，并可通过控制在阳极115和阴极117之间施加的电压来改变电荷生成量。
作为驱动有机电致发光元件的驱动方法，一种使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵类型场效晶体管(FET)被认为在工作速度和功耗方面具有优势。另一方面，作为形成薄膜晶体管的半导体材料，诸如硅半导体或化合物半导体等非有机半导体材料的研发一直盛行，但近年来对使用有机半导体材料的有机薄膜晶体管(有机TFT)的研究也十分活跃。有机半导体材料已预期成为下一代的半导体材料。但是，与非有机半导体材料相比，有机半导体材料具有电荷转移率低和电阻高的问题。
对于场效晶体管，其结构为垂直布置的垂直型FET结构类型静电感应晶体管(SIT)被认为具有优势，因为晶体管的沟道宽度可缩短，其整个表面的电极可有效利用，能够实现快速响应和/或功率增强，并且可使界面的影响变小。
因此，近年来基于静电感应晶体管(SIT)的上述有利特征，对由此类SIT结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管进行了研发(例如，Kazuhiro Kudo所著“有机晶体管的当前条件和未来展望”(Current Conditions and Future Prospects of Organic Transistor)，J.Appl.Phys.Vol.72，N0.9，pp.1151-1156(2003)；JP-A-2003-324203(特别是权利要求1)；JP-A-2002-343578(特别是图23))。
图21是示意剖视图，示出在上述文件“有机晶体管的当前条件和未来展望”(Current Conditions and Future Prospects of OrganicTransistor)中所述的由SIT结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管的一例。如图21所示，有机发光晶体管101具有垂直型FET结构，其中，在玻璃衬底102上依次层叠由透明电极膜构成的源电极103、嵌有狭缝状肖特基电极105的空穴转移层104、发光层106及漏电极107。
如上所述，在复合型有机发光晶体管101中，狭缝状肖特基电极105嵌入空穴转移层104中。在空穴转移层104与栅电极105之间形成肖特基结，从而在空穴转移层104中形成耗尽层。耗尽层的扩展根据栅极电压(在源电极103与栅电极105之间施加的电压)变化。因此，可通过改变栅极电压来控制沟道宽度，并且，可通过控制在源电极103与漏电极107之间施加的电压来控制电荷生成量。
图22是示意剖视图，示出JP-A-2002-343578中所述一例由FET结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管。如图22所示，该有机发光晶体管111具有衬底112，辅助电极113和绝缘层118层叠在该衬底上。随后，在绝缘层118上部分地形成阳极115。此外，在绝缘层118上形成发光材料层116，使得发光材料层116覆盖阳极115。在发光材料层116上形成阴极117。在阳极115上形成阳极缓冲层119。阳极缓冲层119具有让空穴通过而从阳极115到到达发光材料层116的功能，但抑制电子从发光材料层116到阳极115。在有机发光晶体管111中，也可通过改变在辅助电极113和阳极115之间施加的电压来控制沟道宽度，并可通过控制在阳极115和阴极117之间施加的电压来改变电荷生成量。
发明内容
在上述文件和上述专利出版物中，参照图22所述，由SIT结构和有机电致发光元件结构复合成的有机发光晶体管中，在阳极115和阴极117之间施加某个电压(-Vd1＜0)时，在阴极117相对的阳极115表面上生成许多空穴，并且这些空穴向阴极117流动(形成电荷流动)。这里，为得到大的电流(即得到大的发光)在阳极115和阴极117之间施加电压Vd＝-Vd2＜＜-Vd1时，阳极115和阴极117之间的电荷生成及电荷流占主导。因此，无法通过控制在辅助电极113与阳极115之间施加的电压(Vg)来控制电荷生成量，因而难以控制发光量。
本发明是为解决上述问题而完成的。本发明的目的是提供一种垂直型有机发光晶体管元件及其制造方法，有助于进行阳极与阴极之间的电流控制。
本发明的有机发光晶体管元件，包括：衬底；在上述衬底的上表面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面侧局部地设置的叠层结构体，该叠层结构体依次层叠绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在第一电极层的上表面侧未设上述叠层结构体的区域设置的有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层；其中，上述电荷注入抑制层设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件，包括：衬底；在衬底的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；在上述衬底的上表面侧未设第一电极层的区域设置的叠层结构体，该叠层结构体在平面图中将第一电极层夹于中间，且依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在第一电极层的上表面侧设置的有机EL层；在上述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层，调整第一电极层的厚度和上述绝缘层的厚度，使第一电极层与上述辅助电极层不相接触；以及设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状的电荷注入抑制层。
在本说明书中所谓「叠层结构体在平面图中将第一电极层夹于中间」包括：第一电极层以与叠层结构体(绝缘层)相接触的状态被夹于中间；第一电极层以嵌入叠层结构体(绝缘层)内的状态被夹于中间；以及第一电极以不与叠层结构体(绝缘层)相接触的状态被夹于中间的所有情况。另外，以上的状态在第一电极层的两对侧可以各自不同。
在有机EL层中通过从第一电极层和第二电极层注入的电荷复合而产生发光现象。根据本发明，通过在第一电极层与第二电极层的中间区域设有辅助电极层，使辅助电极层与第一电极层之间的施加电压变化，从而能够使第一电极层和第二电极层中的电荷生成量增加或减少。由此，最后能够控制发光量。
另外，根据本发明，辅助电极层被绝缘层和电荷注入抑制层夹于中间。另外，在该辅助电极上以在平面图中大于辅助电极的形状设有电荷注入抑制层。由此，在辅助电极层的上表面及下表面可抑制电荷(空穴或电子)产生与消失。因此，辅助电极层和第一电极之间的可变电压对于原本基于第一电极和第二电极之间施加的电压的第一电极层和第二电极层的电荷生成量可具有更大的影响。
根据以上特征，本发明的有机发光晶体管元件适合用作在第一电极层与第二电极层之间施加恒定电压的常开方式的发光元件。并且，再通过控制施加在辅助电极层与第一电极层之间的电压，能够控制第一电极和第二电极之间流过的电流(电荷生成量)，从而能够控制发光量。特别地，通过在辅助电极上设置在平面图中具有大于辅助电极的形状的电荷注入抑制层，与按照同一大小形成辅助电极和电荷注入抑制层相比，能够使辅助电极与第一电极之间施加的电压影响增大。其结果是：能够使第一电极和第二电极间流过的电流控制性能提高，使发光量控制变得更简单。
上述有机EL层最好至少具有电荷注入层和发光层。或者，上述有机EL层最好至少包括含有电荷注入材料的发光层。在这些情况下，第一电极中产生的电荷能有效地注入有机EL层。另外，如果使电荷注入层或者含有电荷注入材料的发光层与辅助电极的边缘部相接触而设置，则辅助电极的边缘部产生的电荷也能有效地注入有机EL层。
这里，上述电荷注入层或者含有电荷注入材料的上述发光层最好由涂覆型材料构成。在这种情况下，在该层形成时，具有流动性的涂覆型材料能够容易地到达位于电荷注入抑制层的边缘部内侧的辅助电极的边缘部。其结果是：辅助电极的边缘部产生的电荷能有效地注入与该边缘部相接触的电荷注入层。
另外，在上述第一电极层与第一电极层上设置的上述有机EL层和/或上述叠层结构体之间，最好再设置第二电荷注入层。在这种情况下，能使第一电极上产生的电荷有效地注入第二电荷注入层。在第一电极层与有机EL层之间设置第二电荷注入层时，第二电荷注入层的厚度最好不小于绝缘层与辅助电极的总厚度。在这种情况下，辅助电极的边缘部能够配置成与电荷注入层相接触。
另外，上述电荷注入抑制层最好由绝缘材料构成。
另外，本发明是一种有机发光晶体管，其中包括：具备上述任一特征的有机发光晶体管元件；配置成在上述有机发光晶体管元件的第一电极(层)与第二电极(层)之间施加恒定电压的第一电压供给单元；以及配置成在上述有机发光晶体管元件的第一电极(层)与辅助电极(层)之间施加可变电压的第二电压供给单元。
根据本发明，通过第一电压供给单元和第二电压供给单元，可在第一电极与第二电极之间施加恒定电压，并可在第一电极与辅助电极之间施加可变电压。其结果是：可使电荷量敏感地变化，可控制第一电极和第二电极之间流过的电流，并可敏感地控制发光量。
此外，本发明是一种发光显示装置，包括以矩阵图案配置的多个发光部，其中：上述多个发光部各自包括具有上述任一特征的有机发光晶体管元件。
根据这种发光显示装置，容易进行发光量控制，从而容易进行亮度调整。
此外，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已形成第一电极层的衬底；在上述第一电极层的上表面侧局部地设置绝缘层，使上述绝缘层在平面图中具有预定大小；设置辅助电极层，使该辅助电极层覆盖上述绝缘层的上表面和上述第一电极层的上表面未设上述绝缘层的区域；在上述辅助电极层的上表面侧设置电荷注入抑制层，使该电荷注入抑制层在平面图中具有与上述绝缘层大致相同的大小；蚀刻上述第一电极层的上表面侧的上述辅助电极层，并蚀刻上述绝缘层的上表面侧的上述辅助电极的边缘部，直至上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设叠层结构体的区域设置有机EL层，该叠层结构体依次包括上述绝缘层、上述辅助电极层及上述电荷注入抑制层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层(有机发光晶体管元件的第一实施方式的第一制造方法)。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已形成第一电极层的衬底；在上述第一电极层的上表面侧局部地设置叠层结构体，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；蚀刻上述辅助电极层的边缘部，直至使上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设上述叠层结构体的区域设置有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层(有机发光晶体管元件的第一实施方式的第二制造方法)。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；在上述衬底的上表面侧未形成第一电极层的区域设置绝缘层，使该绝缘层在平面图中将上述第一电极层夹持在中间；设置辅助电极层，以使该辅助电极层覆盖上述绝缘层的上表面和上述衬底的上表面未设上述绝缘层的区域和/或上述第一电极层的上表面；在上述辅助电极层的上表面侧设置电荷注入抑制层，使该电荷注入抑制层在平面图中具有与上述绝缘层大致相同的预定大小；蚀刻上述衬底及/或上述第一电极层的上表面侧的上述辅助电极层，并蚀刻上述绝缘层的上表面侧的上述辅助电极层的边缘部，直至上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设叠层结构体的区域设置有机EL层，该叠层结构体依次包括上述绝缘层、上述辅助电极层及上述电荷注入抑制层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层；调整上述第一电极层的厚度与上述绝缘层的厚度，使上述第一电极层与上述辅助电极层不接触(有机发光晶体管元件的第二实施方式的第一制造方法)。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；在上述衬底的上表面侧未设上述第一电极层的区域设置叠层结构体，使该叠层结构体在平面图中将上述第一电极层夹持在中间，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；蚀刻上述辅助电极层的边缘部，直至使上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设上述叠层结构体的区域设置有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层；其中，调整上述第一电极层的厚度与上述绝缘层的厚度，使上述第一电极层与上述辅助电极层不接触(有机发光晶体管元件的第二实施方式的第二制造方法)。
根据以上的有机发光晶体管元件的制造方法(第一实施方式的第一制造方法、第一实施方式的第二制造方法、第二实施方式的第一制造方法及第二实施方式的第二制造方法)，在通过形成由预定大小构成的电荷注入抑制层之后(第一实施方式及第二实施方式的第一制造方法)或者在形成由预定大小构成的叠层结构体之后(第一实施方式及第二实施方式的第二制造方法)，上述辅助电极被过蚀刻，直到该辅助电极的边缘部位于电荷注入抑制层的边缘部的内侧。因此，可更有效地进行制造。
最好，设置上述有机EL层的步骤包括如下步骤：将涂覆型电荷注入材料涂敷在上述第一电极层上未设有上述叠层结构体或上述绝缘层的区域而设置电荷注入层；以及在上述电荷注入层的上表面侧或上述电荷注入抑制层和上述电荷注入层的上表面侧设置发光层；其中，上述有机EL层由上述电荷注入层和上述发光层构成，设置上述第二电极层的步骤包括在上述发光层的上表面侧设置第二电极层的步骤。在这种情况下，由于通过将涂覆型电荷注入材料进行涂敷来设置电荷注入层，因此该电荷注入材料能够很容易到达位于电荷注入抑制层的边缘部的内侧的辅助电极的边缘部。
另外，最好在第一电极层上或衬底上设置叠层结构体的绝缘层之前，在第一电极层上预先设置由与电荷注入层相同或不同的材料构成的第二电荷注入层。
另外，本发明是一种有机晶体管元件，其中包括：衬底；在衬底的上表面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面侧局部地设置叠层结构体，该叠层结构体覆盖预定大小的面积，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在上述第一电极层的上表面侧未设有上述叠层结构体的区域设置的有机半导体层；以及在上述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层；其中，上述电荷注入抑制层设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状。
另外，本发明是一种有机晶体管元件，其中包括：衬底；在衬底的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；在上述衬底的上表面侧未设有第一电极层的区域设置的叠层结构体，在平面图中该叠层结构体将第一电极层被夹于中间，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在第一电极层的上表面侧设置的有机半导体层；以及在上述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层。第一电极层的厚度和上述绝缘层的厚度调整为使第一电极层不与上述辅助电极层接触；上述电荷注入抑制层设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状。
本发明是为解决上述问题而完成的。本发明的目的是提供一种垂直型有机发光晶体管元件及其制造方法，有助于进行阳极与阴极之间的电流控制。
本发明的有机发光晶体管元件，包括：衬底；在上述衬底的上表面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面侧局部地设置的叠层结构体，该叠层结构体依次层叠绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在第一电极层的上表面侧未设上述叠层结构体的区域设置的有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层；其中，上述电荷注入抑制层设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件，包括：衬底；在衬底的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；在上述衬底的上表面侧未设第一电极层的区域设置的叠层结构体，该叠层结构体在平面图中将第一电极层夹于中间，且依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在第一电极层的上表面侧设置的有机EL层；在上述有机EL层的上表面侧设置的第二电极层，调整第一电极层的厚度和上述绝缘层的厚度，使第一电极层与上述辅助电极层不相接触；以及设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状的电荷注入抑制层。
在本说明书中所谓「叠层结构体在平面图中将第一电极层夹于中间」包括：第一电极层以与叠层结构体(绝缘层)相接触的状态被夹于中间；第一电极层以嵌入叠层结构体(绝缘层)内的状态被夹于中间；以及第一电极以不与叠层结构体(绝缘层)相接触的状态被夹于中间的所有情况。另外，以上的状态在第一电极层的两对侧可以各自不同。
在有机EL层中通过从第一电极层和第二电极层注入的电荷复合而产生发光现象。根据本发明，通过在第一电极层与第二电极层的中间区域设有辅助电极层，使辅助电极层与第一电极层之间的施加电压变化，从而能够使第一电极层和第二电极层中的电荷生成量增加或减少。由此，最后能够控制发光量。
另外，根据本发明，辅助电极层被绝缘层和电荷注入抑制层夹于中间。另外，在该辅助电极上以在平面图中大于辅助电极的形状设有电荷注入抑制层。由此，在辅助电极层的上表面及下表面可抑制电荷(空穴或电子)产生与消失。因此，辅助电极层和第一电极之间的可变电压对于原本基于第一电极和第二电极之间施加的电压的第一电极层和第二电极层的电荷生成量可具有更大的影响。
根据以上特征，本发明的有机发光晶体管元件适合用作在第一电极层与第二电极层之间施加恒定电压的常开方式的发光元件。并且，再通过控制施加在辅助电极层与第一电极层之间的电压，能够控制第一电极和第二电极之间流过的电流(电荷生成量)，从而能够控制发光量。特别地，通过在辅助电极上设置在平面图中具有大于辅助电极的形状的电荷注入抑制层，与按照同一大小形成辅助电极和电荷注入抑制层相比，能够使辅助电极与第一电极之间施加的电压影响增大。其结果是：能够使第一电极和第二电极间流过的电流控制性能提高，使发光量控制变得更简单。
上述有机EL层最好至少具有电荷注入层和发光层。或者，上述有机EL层最好至少包括含有电荷注入材料的发光层。在这些情况下，第一电极中产生的电荷能有效地注入有机EL层。另外，如果使电荷注入层或者含有电荷注入材料的发光层与辅助电极的边缘部相接触而设置，则辅助电极的边缘部产生的电荷也能有效地注入有机EL层。
这里，上述电荷注入层或者含有电荷注入材料的上述发光层最好由涂覆型材料构成。在这种情况下，在该层形成时，具有流动性的涂覆型材料能够容易地到达位于电荷注入抑制层的边缘部内侧的辅助电极的边缘部。其结果是：辅助电极的边缘部产生的电荷能有效地注入与该边缘部相接触的电荷注入层。
另外，在上述第一电极层与第一电极层上设置的上述有机EL层和/或上述叠层结构体之间，最好再设置第二电荷注入层。在这种情况下，能使第一电极上产生的电荷有效地注入第二电荷注入层。在第一电极层与有机EL层之间设置第二电荷注入层时，第二电荷注入层的厚度最好不小于绝缘层与辅助电极的总厚度。在这种情况下，辅助电极的边缘部能够配置成与电荷注入层相接触。
另外，上述电荷注入抑制层最好由绝缘材料构成。
另外，本发明是一种有机发光晶体管，其中包括：具备上述任一特征的有机发光晶体管元件；配置成在上述有机发光晶体管元件的第一电极(层)与第二电极(层)之间施加恒定电压的第一电压供给单元；以及配置成在上述有机发光晶体管元件的第一电极(层)与辅助电极(层)之间施加可变电压的第二电压供给单元。
根据本发明，通过第一电压供给单元和第二电压供给单元，可在第一电极与第二电极之间施加恒定电压，并可在第一电极与辅助电极之间施加可变电压。其结果是：可使电荷量敏感地变化，可控制第一电极和第二电极之间流过的电流，并可敏感地控制发光量。
此外，本发明是一种发光显示装置，包括以矩阵图案配置的多个发光部，其中：上述多个发光部各自包括具有上述任一特征的有机发光晶体管元件。
根据这种发光显示装置，容易进行发光量控制，从而容易进行亮度调整。
此外，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已形成第一电极层的衬底；在上述第一电极层的上表面侧局部地设置绝缘层，使上述绝缘层在平面图中具有预定大小；设置辅助电极层，使该辅助电极层覆盖上述绝缘层的上表面和上述第一电极层的上表面未设上述绝缘层的区域；在上述辅助电极层的上表面侧设置电荷注入抑制层，使该电荷注入抑制层在平面图中具有与上述绝缘层大致相同的大小；蚀刻上述第一电极层的上表面侧的上述辅助电极层，并蚀刻上述绝缘层的上表面侧的上述辅助电极的边缘部，直至上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设叠层结构体的区域设置有机EL层，该叠层结构体依次包括上述绝缘层、上述辅助电极层及上述电荷注入抑制层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层(有机发光晶体管元件的第一实施方式的第一制造方法)。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已形成第一电极层的衬底；在上述第一电极层的上表面侧局部地设置叠层结构体，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；蚀刻上述辅助电极层的边缘部，直至使上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设上述叠层结构体的区域设置有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层(有机发光晶体管元件的第一实施方式的第二制造方法)。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；在上述衬底的上表面侧未形成第一电极层的区域设置绝缘层，使该绝缘层在平面图中将上述第一电极层夹持在中间；设置辅助电极层，以使该辅助电极层覆盖上述绝缘层的上表面和上述衬底的上表面未设上述绝缘层的区域和/或上述第一电极层的上表面；在上述辅助电极层的上表面侧设置电荷注入抑制层，使该电荷注入抑制层在平面图中具有与上述绝缘层大致相同的预定大小；蚀刻上述衬底及/或上述第一电极层的上表面侧的上述辅助电极层，并蚀刻上述绝缘层的上表面侧的上述辅助电极层的边缘部，直至上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设叠层结构体的区域设置有机EL层，该叠层结构体依次包括上述绝缘层、上述辅助电极层及上述电荷注入抑制层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层；调整上述第一电极层的厚度与上述绝缘层的厚度，使上述第一电极层与上述辅助电极层不接触(有机发光晶体管元件的第二实施方式的第一制造方法)。
或者，本发明是一种有机发光晶体管元件的制造方法，该制造方法包括如下步骤：准备其上已按预定图案形成第一电极层的衬底；在上述衬底的上表面侧未设上述第一电极层的区域设置叠层结构体，使该叠层结构体在平面图中将上述第一电极层夹持在中间，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；蚀刻上述辅助电极层的边缘部，直至使上述辅助电极层的边缘部位于上述电荷注入抑制层的边缘部的内侧；在上述第一电极层的上表面侧未设上述叠层结构体的区域设置有机EL层；以及在上述有机EL层的上表面侧设置第二电极层；其中，调整上述第一电极层的厚度与上述绝缘层的厚度，使上述第一电极层与上述辅助电极层不接触(有机发光晶体管元件的第二实施方式的第二制造方法)。
根据以上的有机发光晶体管元件的制造方法(第一实施方式的第一制造方法、第一实施方式的第二制造方法、第二实施方式的第一制造方法及第二实施方式的第二制造方法)，在通过形成由预定大小构成的电荷注入抑制层之后(第一实施方式及第二实施方式的第一制造方法)或者在形成由预定大小构成的叠层结构体之后(第一实施方式及第二实施方式的第二制造方法)，上述辅助电极被过蚀刻，直到该辅助电极的边缘部位于电荷注入抑制层的边缘部的内侧。因此，可更有效地进行制造。
最好，设置上述有机EL层的步骤包括如下步骤：将涂覆型电荷注入材料涂敷在上述第一电极层上未设有上述叠层结构体或上述绝缘层的区域而设置电荷注入层；以及在上述电荷注入层的上表面侧或上述电荷注入抑制层和上述电荷注入层的上表面侧设置发光层；其中，上述有机EL层由上述电荷注入层和上述发光层构成，设置上述第二电极层的步骤包括在上述发光层的上表面侧设置第二电极层的步骤。在这种情况下，由于通过将涂覆型电荷注入材料进行涂敷来设置电荷注入层，因此该电荷注入材料能够很容易到达位于电荷注入抑制层的边缘部的内侧的辅助电极的边缘部。
另外，最好在第一电极层上或衬底上设置叠层结构体的绝缘层之前，在第一电极层上预先设置由与电荷注入层相同或不同的材料构成的第二电荷注入层。
另外，本发明是一种有机晶体管元件，其中包括：衬底；在衬底的上表面侧设置的第一电极层；在第一电极层的上表面侧局部地设置叠层结构体，该叠层结构体覆盖预定大小的面积，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在上述第一电极层的上表面侧未设有上述叠层结构体的区域设置的有机半导体层；以及在上述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层；其中，上述电荷注入抑制层设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状。
另外，本发明是一种有机晶体管元件，其中包括：衬底；在衬底的上表面侧按预定图案设置的第一电极层；在上述衬底的上表面侧未设有第一电极层的区域设置的叠层结构体，在平面图中该叠层结构体将第一电极层被夹于中间，该叠层结构体依次包括绝缘层、辅助电极层及电荷注入抑制层；至少在第一电极层的上表面侧设置的有机半导体层；以及在上述有机半导体层的上表面侧设置的第二电极层。第一电极层的厚度和上述绝缘层的厚度调整为使第一电极层不与上述辅助电极层接触；上述电荷注入抑制层设置成在平面图中具有大于上述辅助电极的形状。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图2是示意表示图1的有机发光晶体管元件中电荷流动的说明图；
图3A至图3C是分别表示本发明的其他一些实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图4是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图5是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图6是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图7是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图8是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图9A及图9B是表示本发明的其他一些实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图10A及图10B是表示本发明的一些实施方式的有机晶体管元件的示意剖视图；
图11A至图11F是表示本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件制造方法的流程图；
图12A至图12F是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件制造方法的流程图；
图13是表示一例构成本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的电极配置的平面图；
图14是表示另一例构成本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的电极配置的平面图；
图15是表示一例内置本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的发光显示装置的略图；
图16是表示一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的，且具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图；
图17是表示另一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的，且具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图；
图18是实施例1的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图19是实施例2的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图20是实施例3的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图21是表示一例由SIT结构和有机EL(电致发光)器件结构复合成的传统的有机发光晶体管的示意剖视图；以及
图22是表示另一例由SIT结构和有机EL(电致发光)器件结构复合成的传统的有机发光晶体管的示意剖视图。
图2是示意表示图1的有机发光晶体管元件中电荷流动的说明图；
图3A至图3C是分别表示本发明的其他一些实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图4是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图5是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图6是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图7是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图8是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图9A及图9B是表示本发明的其他一些实施方式的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图10A及图10B是表示本发明的一些实施方式的有机晶体管元件的示意剖视图；
图11A至图11F是表示本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件制造方法的流程图；
图12A至图12F是表示本发明的另一实施方式的有机发光晶体管元件制造方法的流程图；
图13是表示一例构成本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的电极配置的平面图；
图14是表示另一例构成本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的电极配置的平面图；
图15是表示一例内置本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的发光显示装置的略图；
图16是表示一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的，且具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图；
图17是表示另一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的，且具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图；
图18是实施例1的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图19是实施例2的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图20是实施例3的有机发光晶体管元件的示意剖视图；
图21是表示一例由SIT结构和有机EL(电致发光)器件结构复合成的传统的有机发光晶体管的示意剖视图；以及
图22是表示另一例由SIT结构和有机EL(电致发光)器件结构复合成的传统的有机发光晶体管的示意剖视图。
具体实施方式
现根据其实施方式对本发明进行详细说明。图1到图9表示本发明的有机发光晶体管元件的各实施方式。本发明的有机发光晶体管元件是具有有机EL器件结构和垂直型FET结构的场效应型有机发光晶体管元件。
本发明的有机发光晶体管元件按照第一电极(层)4和叠层结构体8的结构，大致区分为图1至图7所示的第一实施方式与图8及图9所示的第二实施方式，但它们具有同一技术思想。
如图1至图7所示，第一实施方式的有机发光晶体管元件10至少包括：衬底1；在衬底1上设置的第一电极4；在第一电极4上设置的叠层结构体8；在第一电极4上至少在未设有叠层结构体8的区域设置的有机EL层6；以及在有机EL层6上设置的第二电极(层)7。上述叠层结构体8由绝缘层3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。上述电荷注入抑制层5设置成在平面图中具有大于辅助电极2的形状。
另一方面，如图8及图9所示，第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B至少包括：衬底1；在衬底1上按预定图案设置的第一电极4；在未形成第一电极4的衬底1使第一电极4上在平面图中夹于中间而设置的叠层结构体8；至少在第一电极4上设置的有机EL层6；以及在有机EL层6上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次层叠而构成。在第二实施方式中第一电极4的厚度(T5)和绝缘膜3的厚度调整到使第一电极4与辅助电极2不相接触。这里，有机EL层6仅设置第一电极4上未设有叠层结构体8的区域，或者可设置在叠层结构体8的一部分或全部以及第一电极4上。
上述有机发光晶体管元件的第一实施方式及第二实施方式中，电荷注入抑制层5设置成在平面图中具有大于辅助电极2的形状。另外，辅助电极2的边缘部2a和有机EL层6设置成相互接触。
在有机EL层6中，从第一电极(层)4和第二电极(层)7注入的电荷(空穴及电子)复合而产生发光现象。在有机发光晶体管元件10中辅助电极2设置在第一电极4与第二电极7的中间区域，通过改变在辅助电极2与第一电极4之间施加的电压(栅极电压VG)，可使第一电极4和第二电极7上的电荷生成量增加或减少。由此，能够控制发光量。
另外，如图所示，辅助电极2由绝缘膜3和电荷注入抑制层5夹于中间，且在平面图中具有小于电荷注入抑制层5的形状。因此，在辅助电极2的上表面及下表面可抑制电荷(空穴或电子)的生成与消失。因此，辅助电极2上的可变电压(栅极电压VG)对于第一电极4及第二电极7上产生的电荷生成量将施以更大的影响。其中，在图1等附图中，辅助电极2在平面图中小于绝缘层3，但辅助电极2也可在平面图中它与绝缘层3大小相同。
这种发光量控制通过在第一电极4和第二电极7的中间区域设置使辅助电极2被绝缘膜3和电荷注入抑制层5夹于中间的叠层结构体8而实现。例如，如果以第一电极4为阳极，以第二电极7为阴极，在两者之间施加恒定电压(漏极电压VD)，则一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则空穴流动(图2中的箭头21)就增大(图2中的箭头22)，而一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则空穴流动就减小(图2中的箭头23)。即在第一电极和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中，通过设置这种辅助电极2，与第一电极4之间施加可变电压，能够控制第一电极和第二电极之间流过的电荷量，由此，能够控制有机EL层6中的发光亮度。具体地说，在第一电极和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6的亮度就上升，变亮，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6的亮度就下降，变暗。而且，如果不仅在辅助电极和第一电极之间进行电压控制，而且也使第一电极和第二电极之间的电压变化，则能够实现更多灰度级的亮度控制，能够使更精细的图像得以实现。
如图1至图9所示，作为本发明的特征是电荷注入抑制层5设置在辅助电极2上，使电荷注入抑制层5在平面图中具有大于辅助电极2的形状。因此，辅助电极2的边缘部2a至少部分地位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。在这样的情况下，在第一电极4与第二电极7之间施加恒定电压时，就能抑制辅助电极2的上表面及轮廓边缘电荷(空穴或电子)的产生。其结果是：与辅助电极2和电荷注入抑制层5以同一大小(在平面图中)形成相比，能够使施加在辅助电极2与第一电极4之间的电压造成的直接影响减小。
如图1所示，假设电荷注入抑制层5的宽度为d1，辅助电极2的宽度为d2，电荷注入抑制层5的边缘部与辅助电极2的边缘部2a之差距(未重叠宽度)为d3、d4，则优选d2＜d1，且辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。辅助电极2的边缘部2a的位置可用与电荷注入抑制层5的边缘部之差(d3、d4)表示。如果其差(d3，d4)极小(例如约0.1μm，但不限定于该值)，且辅助电极2和电荷注入抑制层5在平面图中实质上为同一大小，则在辅助电极2的边缘部2a的轮廓边缘能使电荷(空穴或电子)产生。在这种情况下，该产生电荷易于受到施加在第一电极4与第二电极7之间的电压的影响。因此，有可能会稍损害第一电极和第二电极之间流过的电流控制性。另一方面，该差距(d3，d4)也可以相当大，只要这种形状在制作上不困难。
另外，辅助电极2与电荷注入抑制层5的形式也可如图6及图7所示。与图1的实施方式不同，在图6及图7的实施方式中，在相邻的叠层结构体8之间设有有机EL层6的一侧，使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧而构成。关于其相反侧的边缘部，在图6的实施方式中，使电荷注入抑制层5覆盖辅助电极2而设置，在图7的实施方式中，采用在绝缘膜3上延伸出辅助电极2的方式(例如，参照图13及图14的梳状电极的上端部分或下端部分)。与之相比，在图1所示的实施方式中辅助电极2的左右两侧的边缘部2a均位于电荷注入抑制层5的边缘部的相应内侧。在图1所示的实施方式中，左右两侧的边缘部2a与有机ET层6相接触(例如，参照图13及图14的梳状电极的中央部分)。
对于电极的极性，由第一电极4构成为阳极，第二电极7构成为阴极。或者也可以由第一电极4构成为阴极，第二电极7构成为阳极。无论第一电极4和第二电极7具有何种极性，均可通过控制在辅助电极2与第一电极4之间施加的电压，使电荷量敏感地变化，由此，能够控制第一电极和第二电极之间流过的电流，从而控制有机EL层6的亮度。
这里，在第一电极4是阳极、第二电极7是阴极时，在与第一电极4相接触的一侧设置的电荷注入层12最好是空穴注入层(参照图1至图9)。然后，若与第二电极7邻接地设置电荷注入层14(第三电荷注入层)(参照图6)，则电荷注入层14是电子注入层。另一方面，在第一电极4是阴极、第二电极7是阳极时，与第一电极4邻接的电荷注入层12是电子注入层。然后，若与第二电极7邻接而设置电荷注入层14(参照图6)，则电荷注入层14是空穴注入层。
在本发明的有机发光晶体管元件中，重要的特征是：辅助电极2在绝缘层3上形成，在辅助电极2上的电荷注入抑制层5形成为在平面图中大于辅助电极2的尺寸，并且设置成辅助电极2的边缘部2a与有机EL层6相互接触。其它的特征可以进行各种变更。例如，有机EL层6的方式并无特别限定，可以有图1至图9所示的各种方式。
作为有机EL层6的方式，例如，如图1至图3C所示，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12和发光层11的双层结构；如图4及图5所示，从第一电极4侧依次由第二电荷注入层12′、电荷注入层12及发光层11构成的3层结构；如图6所示，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12、发光层11及电荷注入层14的3层结构；如图7所示，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12、电荷输送层13及发光层11的3层结构等。有机EL层6的结构不限于以上方式。若有需要，也可设置电荷输送层等。另外，可在发光层11中包含电荷注入层材料和/或电荷输送层材料，从而发光层11可具有电荷注入层和/或电荷输送层的功能。
如上所述，在图4及图5所示的各实施方式中，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12′、电荷注入层12及发光层11。即在这些实施方式的有机发光晶体管元件30，40中，在第一电极4与叠层结构体8/有机EL层6之间设有由与电荷注入层12相同或不同的材料构成的电荷注入层12′。在有机发光晶体管元件30，40中，通过在叠层结构体8下方的第一电极4上再设置电荷注入层12′，电荷可在叠层结构体8的第一电极4侧的表面产生。该生成电荷也可通过在辅助电极2与第一电极4之间施加的电压而控制。于是，第一电极和第二电极之间的电流受到控制，从而能够控制发光量。
就其中有机EL层6包括电荷注入层12和发光层11的电荷注入层12的情况而言，如图1至图3C所示，对电荷注入层12的厚度并没有特别限定。例如，(i)如图1所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3大于叠层结构体8的厚度T2而形成，使电荷注入层12覆盖叠层结构体8，(ii)如图3A所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3与绝缘层3的厚度T1大致相等，(iii)如图3B所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3与叠层结构体8的厚度T3大致相等，(iv)如图3C所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3与绝缘层3和辅助电极2的总厚度T2大致相等。
此外，例如，如图3C所示，在叠层结构体8形成得具有这样的厚度，致使叠层结构体8与第一电极4和第二电极7都接触时，在叠层结构体8之间形成有机EL层6，从而可实现按以矩阵图案配置的元件。
另一方面，如图8及图9所示，第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B至少包括：衬底1；在衬底1上按预定图案设置的第一电极4；在衬底1上未形成第一电极4的区域设置的叠层结构体8，以致在平面图中叠层结构体8将第一电极4夹于中间；至少在第一电极4上设置的有机EL层6；以及在有机EL层6上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。在第二实施方式中，第一电极4的厚度(T5)与绝缘膜3的厚度调整为使第一电极4不与辅助电极2相接触。
更具体地说，在图8所示的有机发光晶体管70中，在平面图中，衬底1上的第一电极4以与其两对侧的绝缘膜3，3的相接触的方式而夹于中间。在图9A所示的有机发光晶体管70A中，在平面图中，衬底1上的第一电极4以嵌入其两对侧的绝缘膜3，3内的方式被夹于中间。在图9B所示的有机发光晶体管70B中，在平面图中，衬底1上的第一电极4以与其两对侧的绝缘膜3，3不相接触(分离)的方式被夹于中间。即在本发明的第二实施方式的有机发光晶体管中，所谓「使第一电极(层)4在平面图中被夹于中间而设置的叠层结构体8」是指包括以上所有的方式，另外，第一电极4的两对侧可各自采用不同的方式。
第二实施方式的各有机发光晶体管元件70，70A，70B是在衬底1上将第一电极4和叠层结构体8图案化而形成。更具体地说，如上所述，在衬底1上未形成第一电极4的区域「使第一电极4在平面图中被夹于中间」而形成叠层结构体8。对于其它的结构，与用图1至图7说明的结构相同，因此，这里省略其说明。另外，在第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B中，衬底1的表面至绝缘膜3上表面的距离T4须大于衬底1的表面至第一电极4上表面的距离T5(T4＞T5)(参照图8)。按照这种关系，第一电极4不会与辅助电极2接触，而且能够使辅助电极2的边缘部2a与包含电荷注入层12或电荷注入材料的有机EL层6相接触。
各实施方式的有机发光晶体管元件既可以是顶面发射型发光晶体管元件，也可以是底面发射型发光晶体管元件。各层的光透过性依据采用哪种方式而设计。另外，有机发光晶体管元件的各剖视图对应于有机发光晶体管的1个像素。因此，如果发光层形成为按各像素发出预定颜色的光，则能够形成彩色显示器等发光显示装置。
<有机晶体管元件>
另外，如图10A及图10B所示，本发明的特征也可以用于有机晶体管元件。
例如，图10A所示的第一实施方式的有机晶体管元件80A至少包括：衬底1；在衬底1上设置的第一电极4；在第一电极4上设置的叠层结构体8；在第一电极4上至少在未设有叠层结构体8的区域设置的有机半导体层15；以及在有机半导体层15上设置的第二电极(层)7。叠层结构体8由绝缘层3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。此外，上述电荷注入抑制层5以在平面图中大于辅助电极2的形状设置。在这种有机晶体管元件80A中能够有效地控制流向有机半导体层15的电荷量(电流)。
或者，图10B所示的第二实施方式的有机晶体管元件80B至少包括：衬底1；在衬底1上按预定图案设置的第一电极4；在衬底1上未形成第一电极4的区域设置的叠层结构体8，使得在平面图中叠层结构体8将第一电极4夹于中间；至少在第一电极4上设置的有机半导体层15；以及在有机半导体层15上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。另外，以在平面图中大于辅助电极2的形状设置电荷注入抑制层5。而且，调整第一电极4的厚度与绝缘层3的厚度，使第一电极4与辅助电极2不接触。在这种有机晶体管元件80B中也能够有效控制流向有机半导体层15的电荷量(电流)。
这里，如果需要，有机半导体层15中也可包含电荷注入层和电荷输送层。另外，在图10A及图10B的例中，有机半导体层15具有能使其覆盖叠层结构体8的厚度。另外，在第二实施方式的有机晶体管中也与用图8、图9A及图9B说明的第二实施方式的有机发光晶体管的情况相同，所谓「使第一电极4在平面图中被夹于中间而设置的叠层结构体8」包括：使第一电极4以与叠层结构体8(绝缘膜3)相接触的方式夹于中间的情况；使第一电极4以嵌入叠层结构体8(绝缘膜3)内的方式被夹于中间的情况；以及使第一电极4以不与叠层结构体8(绝缘膜3)相接触的方式夹于中间的情况，另外，在第一电极4的两对侧可以有不同的方式。
<有机发光晶体管元件的结构>
以下，说明构成各实施方式的有机发光晶体管元件的层与电极。
衬底1没有特别限定，可通过叠层的各层材料等适当选定。例如，可从铝等金属、玻璃、石英或树脂等各种材料中选择。在使光从衬底侧出射的底面发射结构的有机发光晶体管元件的情况下，优选用透明或半透明的材料形成衬底。而在使光从第二电极7侧出射的顶面发射结构的有机发光晶体管元件的情况下，不一定需要用成为透明或半透明的材料。即也可以用不透明材料形成衬底1。
最为理想的是，采用通常已用作有机EL元件的衬底的各种材料。例如，可按用途选择柔性材料或刚性材料或其他材料。具体地说，可使用由玻璃、石英(硅石)、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚酯、聚碳酸酯等材料制作的衬底。
衬底1的形状可以是单片状，也可以是连续状(薄膜及SUS卷材(薄SUS卷材))。作为具体的形状，可以有例如卡片状、薄膜状、盘片状、芯片状等。
作为电极，设有辅助电极2、第一电极4和第二电极7。作为各电极的材料，可使用金属、导电性氧化物、导电性聚合物等。
第一电极4设置在衬底1上。在上述第一实施方式中，在第一电极4上以预定大小设置由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8。在上述第二实施方式中，在衬底1上未形成第一电极4的区域以预定大小设置由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8，以从两对侧将第一电极4夹于中间。其中，作为本发明的特征，在叠层结构体8内电荷注入抑制层5在平面图中具有比辅助电极2大的形状。
上述的预定大小并没有特别限定，例如，如下参照图13所述，线宽约1～500μm，线距约1～500μm的梳状叠层结构体8；例如，如下参照图14所述，格栅宽约1～500μm，格栅距约1～500μm的格栅形叠层结构体8(在图14中表示为X方向的叠层结构体8x与Y方向的叠层结构体8y)。另外，叠层结构体8的形状不限定于梳状及格栅状，可以按照菱形及圆形等各种形状形成。对于线宽及距离，也没有特别限定。另外，线宽和/或距离可以不相一致。
辅助电极2形成与有机EL层6的肖特基接触。因此，如果有机EL层6具有空穴注入层或空穴注入材料，则最好用功函数小的金属来形成辅助电极2。另一方面，如果有机EL层6具有电子注入层或电子注入材料，则最好用功函数大的金属来形成辅助电极2。作为辅助电极2的形成材料，例如可包括：以铝、银等单金属；MgAg等镁合金；AlLi、AlCa、AlMg等铝合金；以及以Li、Ca为代表的碱金属类、LiF等碱金属类的合金之类的功函数小的金属等。另外，如果可形成与电荷(空穴、电子)注入层的肖特基接触，则可使用：ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、IZO(铟锌氧化物)、SnO2、ZnO等透明导电膜；金、铬之类的功函数大的金属；以及聚苯胺、聚乙炔、聚烷基噻吩衍生物、聚硅烷衍生物之类的导电性聚合物等。
对于将第一电极4或第二电极7形成为阴极有用的材料，能够列举：铝、银等单金属；MgAg等镁合金；AlLi、AlCa、AlMg等铝合金；以及以Li、Ca为代表的碱金属类、LiF等碱金属类的合金之类的功函数小的金属等。
另一方面，对于将第一电极4或第二电极7形成为阳极有用的材料，除了用于辅助电极2及上述阴极的电极材料相同的电极形成材料之外，可包括与该阳极相接触的有机EL层6(电荷注入层12或发光层12)的一些材料形成欧姆接触的金属。这类金属优选例包括：金、铬之类的功函数大的金属材料；ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、IZO(铟锌氧化物)、SnO2、ZnO等透明导电膜；以及聚苯胺、聚乙炔、聚烷基噻吩衍生物、聚硅烷衍生物之类的导电性聚合物。
第一电极4设置在衬底1的上表面侧。在衬底1与第一电极4之间也可以设置阻挡层和/或平滑层等。
另外，辅助电极2设置在绝缘膜3上，该绝缘膜3以在平面图中小于绝缘层3或者在平面图中与绝缘层3相同大小(形状)以预定的形状设置在第一电极4上或衬底1上。如已说明的那样，辅助电极2在平面图中小于电荷注入抑制层5。在这里，所谓「相同形状」是指除了包括形状严格一致的情况之外，还用于甚至指包括产生共同的作用效果的形状。第二电极7设置成将有机EL层6夹持在第二电极7与第一电极4之间。
辅助电极2、第一电极4和第二电极7可以是分别用上述电极材料形成的单层结构的电极，或者是从多种电极材料形成的叠层结构的电极。各电极的厚度没有特别限定，但通常在10～1000nm范围内。
如果有机发光晶体管元件是底面发射结构，则比发光层11更位于下侧的电极最好为透明或半透明。另一方面，如果是顶面发射结构，则比发光层11更位于上侧的电极最好为透明或半透明。作为透明的电极材料，可使用上述的透明导电膜、金属薄膜、导电性聚合物膜。另外，所谓下侧、上侧附图平面的垂直方向中定义，其上下方向上的下侧、上侧，而所谓两侧(右侧、左侧)在附图平面的横向中定义。
上述各电极采用真空淀积、溅射、CVD等真空工艺或涂敷而形成。各电极的厚度(膜厚)也随使用的电极材料不同而不同，但最好是约10nm至约1000nm。这里，如果在发光层11和/或电荷注入层12等有机EL层6上形成电极，则在电极形成时，为了减轻对有机EL层6造成损伤，也可以在有机EL层6上设置保护层(未图示)。在采用溅射法等在有机EL层6上形成电极时，保护层可在电极形成前预先设置。例如，最好在其成膜时形成对有机EL层6不易损伤的材料，如Au、Ag、Al等半透明膜以及ZnS、ZnSe等无机半导体膜等蒸镀膜或溅射膜。保护层的厚度最好在约1至约500nm的范围。
绝缘膜3设置在第一电极4上(第一实施方式)或者衬底1上(第二实施方式)上，以预定大小/形状设置在预定区域。该预定大小没有特别限定。如上所述，可以设置线宽约1～500μm、线距约1～500μm的梳状绝缘膜3以及格栅宽约1～500μm、格栅距约1～500μm的格栅形绝缘膜3。绝缘膜3的形状不限定于梳状及格栅状，也可以为菱形和圆形等各种形状。其线宽及线距也没有特别限定。此外，各线宽和/或线距也可以不相一致。
例如，绝缘膜3可采用SiO2、SiNx、Al2O3等无机材料以及聚氯丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氧化甲烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰乙基普鲁兰、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯酚、聚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等有机材料；以及通常使用的市售的抗蚀剂材料形成。绝缘膜3可以是用上述各种材料形成的单层结构的绝缘膜，或是用多种上述材料形成的叠层的绝缘膜。
特别地，在本发明中根据制造成本和/或制造容易性的观点，最好使用本领域常用的抗蚀剂材料。预定图案可采用丝网印刷法、旋涂法、浇注法、引上法(Czochralski method)、转印法、喷墨法、光刻法等形成。由上述无机材料形成的绝缘膜3可用CVD法等现有的图案化工艺形成。绝缘膜3的厚度越薄，越优选，但如果该厚度过薄，则辅助电极2与第一电极4之间的漏电流容易增大，因此，该厚度通常在约10nm至500nm的范围内。
另外，如果有机发光晶体管元件是底面发射型，则绝缘膜3位于发光层11之下。因此，绝缘膜3最好为透明或半透明。另一方面，如果是顶面发射型，则绝缘膜3不必为透明或半透明。
电荷注入抑制层5以在平面图中大于辅助电极2的形状设置在辅助电极2上。电荷注入抑制层5的作用是：在第一电极4和辅助电极2之间施加电压后，使在与第二电极7相对的辅助电极2的上表面产生的朝向第二电极7的电荷(空穴或电子)流动受到抑制。
在本发明中，由于在辅助电极2的上表面在平面图中以大于辅助电极2的尺寸和形状设置电荷注入抑制层5，因此在第一电极4和辅助电极2之间施加电压后，辅助电极2上产生的电荷(电荷流)在未设置电荷注入抑制层5的小面积的边缘部2a上产生。辅助电极2的边缘部2a中的电荷(电荷流)生成量由施加在辅助电极2与第一电极4之间的栅极电压VG进行控制。此外，边缘部2a上产生的电荷(电荷流)依据其极性，按照施加在第一电极4与第二电极7之间的漏极电压VD，朝向第二电极7或第一电极4移动。其结果是，这些移动的电荷与通过第一电极4和第二电极7之间施加电压而产生的电荷相加，使总电荷量变化。另一方面，在第一电极4上也产生电荷。这些电荷也与通过第一电极4和第二电极7之间施加电压而产生的电荷相加，使总电荷量变化。
如果第一电极4和辅助电极2之间产生的电荷极性与第一电极4和第二电极7之间产生的电荷极性相同，则上述总电荷量沿增加的方向变化。而如果极性相反，则上述总电荷量沿减小的方向变化。即在第一电极和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6中发光亮度就上升、变亮，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6中发光亮度就下降、变暗。另外，如果在通过辅助电极2和第一电极4之间的电压控制之外，还使第一电极4和第二电极7之间的电压变化，则可实现大灰度级的亮度，从而可形成更精细的图像。
只要能发挥上述作用，电荷注入抑制层5可采用各种材料形成。用于电荷注入抑制层5的膜例如可包括无机膜及有机绝缘膜。例如，可以用SiO2、SiNx、Al2O3等无机绝缘材料形成，或用一般的有机绝缘材料，例如聚氯丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氧化甲烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰乙基普鲁兰、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯酚、聚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等有机绝缘材料形成。另外，电荷注入抑制层5可以是用上述各种材料形成的单层结构的电荷注入抑制层，或是用多种材料形成的叠层结构的电荷注入抑制层。电荷注入抑制层5采用真空淀积、溅射、CVD等真空工艺或涂敷而形成，其膜厚也随所用材料等的不同而不同。例如，在约0.001μm至约10μm的范围内。
电荷注入抑制层5最好由取得容易、成膜容易且高精度图案化容易的绝缘材料形成。特别地，最好使用抗蚀剂膜，抗蚀剂膜可以是正型或负型。使用抗蚀剂膜作为电荷注入抑制层5的材料，能够容易且高精度地以预定大小(厚度、大小)形成电荷注入抑制层5。
如上所述，有机EL层6至少具有电荷注入层12和发光层11。或者，有机EL层6可包括至少包含电荷注入物质的发光层11。只要满足这些条件，对有机EL层6并无特别限定。即上述的各种方式均可采用。构成有机EL层6的各层可按照元件结构和/或结构材料的种类等，以适当的厚度(例如在0.1nm至1μm范围内)形成。另外，如果构成有机EL层6的各层的厚度过厚，则需要大的施加电压来得到预定的光发射，发光效率变差。另一方面，如果构成有机EL层6的各层的厚度过薄，则会产生针孔等缺陷，造成在施加电场后得不到足够的亮度。
任何通常用作有机EL元件的发光层的形成材料可用于为发光层11。例如，可使用色素发光材料、金属铬合物系发光材料、聚合物发光材料等。
作为色素发光材料，例如包括：环戊二烯衍生物、四苯丁二烯衍生物、三苯胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑喹啉衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯亚芳基衍生物、硅杂环戊二烯衍生物、噻吩环化合物、吡啶环化合物、紫环酮衍生物、苝衍生物、低聚噻吩衍生物、三富马酰胺衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物等。另外，作为金属铬合物发光材料，例如包括：铝羟基喹啉铬合物、苯并喹啉铍铬合物、苯并唑锌铬合物、苯并噻唑锌铬合物、偶氮甲基锌铬合物、卟啉锌铬合物、铕铬合物等。此外，作为金属铬合物系发光材料，能够列举具有Al、Zn或Be等或Tb、Eu或Dy等稀土类金属作为中心金属，具有噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、喹啉结构等作为配合基的金属铬合物等。另外，作为聚合物发光材料，例如包括：聚对苯撑亚乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚对苯撑衍生物、聚硅烷衍生物、聚乙炔衍生物、聚乙烯咔唑、聚芴酮衍生物、聚芴衍生物、聚喹喔啉衍生物及其共聚物等。
以提高发光效率及使发光波长变化等为目的，也可以在发光层11中加入如掺杂剂等添加剂。作为这里使用的掺杂剂，例如包括：苝衍生物、香豆素衍生物、红荧烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、吡唑啉衍生物、卟啉衍生物、苯乙烯色素、苯四烯衍生物、吡唑啉衍生物、十环烯、吩噁嗪酮、喹喔啉衍生物、咔唑衍生物及芴衍生物等。
作为形成电荷注入层12的材料，包括以上作为发光层11的发光材料而例示的化合物。其他可用于电荷注入层12的材料包括：苯胺、星形胺、酞青、聚烯烃、氧化钒、氧化钼、氧化钌、氧化铝等的氧化物、无定形碳、聚苯胺、聚噻吩等衍生物等。特别地，电荷注入层12的形成材料最好是具有流动性的涂覆型材料。作为具有流动性的涂覆型材料，只要是聚合物材料(高分子材料)、低分子材料、树枝状聚合物等能够涂敷的材料，则没有特别限定，但最好是成膜时容易达到比电荷注入抑制层5的边缘部更位于内侧的辅助电极2的边缘部2a的材料。(其结果是：在辅助电极2的边缘部2a产生的电荷能有效地注入与边缘部2a相接触的电荷注入层12。)
另外，在第二电极7的发光层11侧也可设置第二电极用的电荷注入层14(参照图6)。例如，作为以第二电极7为阴极时的电荷(电子)注入层14的形成材料，除了作为发光层11的发光材料而例示的化合物之外，还有碱金属、碱金属的卤化物、含有碱金属的有机络合物等，例如铝、氟化锂、锶、氧化镁、氟化镁、氟化锶、氟化钙、氟化钡、氧化铝、氧化锶、钙、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯磺酸钠、锂、铯、氟化铯等碱金属类、碱金属类的卤化物、碱金属的有机铬合物等。
作为以第一电极4为阳极时的电荷(空穴)输送层13(参照图7)的形成材料，包括酞青、萘酞菁、卟啉、噁二唑、三苯胺、三唑、咪唑、咪唑啉酮、吡唑啉、四氢咪唑、腙、茋、并五苯、聚噻吩、丁二烯等的衍生物等以及作为空穴输送材料而通常使用的材料。另外，也可使用作为电荷输送层13的形成材料而有市售的，例如聚(3，4)乙撑二羟噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(简称PEDOT/PSS，拜尔公司制造，商品名：Baytron P AI4083，作为水溶液市售)等。电荷输送层13使用含有这种化合物的电荷输送层形成用涂覆液形成。这些电荷输送材料可以混入发光层11内，或混入电荷注入层12内。
另外，虽然未图示，但在发光层11的第二电极7侧也可以设置电荷输送层。例如，作为以第二电极7为阴极时的该电荷(电子)输送层的形成材料，可使用作为蒽喹啉并二甲烷、甲醇芴、四氰乙烯、芴酮、二苯酚合并醌噁二唑、蒽酮、二氧呋喃、二苯酚合并醌、苯醌、丙二腈、二硝基苯、硝基蒽醌、无水顺式丁烯二酐、苝四羧酸等的衍生物等以及作为电子输送材料而通常使用的材料。该电荷(电子)输送层使用含有这种化合物的电荷输送层形成用涂覆液形成。另外，这些电荷输送材料既可以混入上述发光层11内，也可以混入上述电子注入层12内。
在由上述的发光层11、电荷注入层12、电荷输送层13等构成的有机EL层中，可根据需要而含有低聚或树枝状材料等发光材料或电荷输送/注入材料。构成有机EL层的各层可用真空淀积法形成。或者，可将形成各层的材料溶解或分散在甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷、四氯呋喃、二噁烷等溶剂中，调整涂覆液，再使用涂敷装置等涂敷或通过印刷该涂覆液等而形成。
如上所述，按照各种叠层方式，有机EL层6可通过发光层形成材料、电荷注入层形成材料、电荷输送层形成材料等而形成。这里，有机EL层6被间壁(未图示)分隔，按每个预定区域形成。间壁(未图示)在具有有机发光晶体管元件的发光显示装置的平面上，形成按各发光颜色被分隔的区域。作为间壁的材料，可使用传统上用作间壁材料的各种材料，例如感光性树脂、活性能量射束可固化树脂、热可固化树脂、热可塑性树脂等。作为间壁的形成方法，可采用适于间壁材料的方法。例如，间壁可通过厚膜印刷法及使用感光性抗蚀剂膜的图案化工艺而形成。
在图3C所示的实施方式中采用加厚的结构，使电荷注入抑制层5与第二电极7接触。在这种情况下，由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8作为间壁而起作用。在其它一些实施方式中，如图3A所示，将叠层结构体8形成得薄而使其不与第二电极7接触。于是，对间壁(未图示)围住(分割)的各区域设置各种颜色的发光层，从而形成发光部。
<有机发光晶体管元件的制造方法>
下面，说明本发明的有机发光晶体管元件的制造方法的实施方式。本发明的有机发光晶体管元件能够大致分为在第一电极4上形成各层的图1至图7中例示的第一实施方式；以及使叠层结构体8被第一电极4夹持在中间而形成的图8至图9B中例示的第二实施方式，而对于其制造方法，将说明优选的第一和第二制造方法。
第一制造方法是：首先按预定的图案形成构成叠层结构体8的绝缘层3，然后，形成辅助电极2和电荷注入抑制层5，然后，再蚀刻辅助电极2，将辅助电极2加工成在平面图中比绝缘层3及电荷注入抑制层5更小。第二制造方法是：首先形成叠层结构体8，然后，蚀刻辅助电极2的边缘部，将辅助电极2加工成在平面中比绝缘层3及电荷注入抑制层5更小。本发明的第一实施方式和第二实施方式的有机发光晶体管元件可用第一制造方法和第二制造方法中的任一方法有效地制造。当然，它们也可用其它的制造方法制造。
首先，说明用于第一实施方式的有机发光晶体管元件10～60(参照图1至图7)的第一制造方法。如图11A至图11F所示，该制造方法至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极(层)4的衬底；在第一电极(层)4的上表面侧局部地设置在平面图中具有预定大小的绝缘层3；设置辅助电极(层)2’，以使该辅助电极2’覆盖绝缘层3的上表面和第一电极4的上表面上未设绝缘层3的区域；在辅助电极2’的上表面侧设置电荷注入抑制层5，以使该电荷注入抑制层5在平面图中具有与上述绝缘层3大致相同的预定大小；蚀刻第一电极4的上表面侧的辅助电极2’，并蚀刻绝缘层3的上表面侧的辅助电极2的边缘部，直至辅助电极2’的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设叠层结构体8的区域设置有机EL层6，该有机EL层6依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7。
另外，说明第二实施方式的有机发光晶体管元件70、70A、70B(参照图8至图9B)的第一制造方法。该制造方法的特征是至少包括如下步骤：准备其上已以预定图案形成第一电极(层)4的衬底1；在衬底1的上表面侧未形成第一电极4的区域设置绝缘层3，以使该绝缘层3在平面图中将第一电极4夹持在中间；设置辅助电极(层)2’，以使该辅助电极(层)2’覆盖绝缘层3的上表面和衬底1的上表面未设有绝缘层3的区域和/或第一电极4的上表面；在辅助电极2’的上表面侧设置电荷注入抑制层5，以使该电荷注入抑制层5在平面图中具有与绝缘层3大致相同的预定大小；蚀刻衬底1和/或第一电极4的上表面侧的辅助电极2’，并蚀刻绝缘层3的上表面侧的辅助电极2’的边缘部2a，直至使辅助电极2’的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7；其中，第一电极4的厚度与绝缘层3的厚度调整为使第一电极4不与辅助电极2相接触。
如上所述，图11A至图11F是表示本发明的第一实施方式的有机发光晶体管元件的第一制造方法的-实施方式的工序图。在本实施方式中至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极4的衬底1，再在该第一电极4上设置绝缘层3’(参照图11A)；将第一电极4上的绝缘层3’图案化成预定大小的绝缘层3后形成辅助电极2’，使该辅助电极2’覆盖绝缘层3的上表面和第一电极4的上表面未设有绝缘层3的区域(参照图11B)；在辅助电极2’上形成电荷注入抑制层5’(参照图11C)；将电荷注入抑制层5’图案化成在平面图中具有与绝缘层3大致相同大小的电荷注入抑制层5(参照图11D)；用不蚀刻第一电极4的蚀刻剂蚀刻并去除在第一电极4上形成的辅助电极2’，并蚀刻绝缘层3上的辅助电极2的边缘部2a，直至使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧(参照图11E)；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8区域设置有机EL层6，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5(参照图11F)；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7(参照图11F)。
在上述实施方式中，设置有机EL层6的步骤最好包括如下步骤：在第一电极4上未设绝缘层3的区域涂敷涂覆型电荷注入材料，设置电荷注入层12；以及在电荷注入层12的上表面侧或电荷注入抑制层5及电荷注入层12的上表面侧设置发光层11。有机EL层6由电荷注入层12和发光层11构成，设置第二电极7的步骤包括在发光层11的上表面侧设置第二电极7。在这种情况下，由于通过将涂覆型电荷注入材料来设置电荷注入层12，因此该电荷注入材料能够极其容易到达位于电荷注入抑制层5的边缘部内侧的辅助电极2的边缘部2a。
在以上的第一制造方法中，辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的配置，通过在形成预定大小的电荷注入抑制层5后将层状辅助电极2′过蚀刻而实现。同时，将第一电极4的上表面侧中未设置绝缘层3的区域的辅助电极2’蚀刻并去除，然后将涂覆型电荷注入材料涂敷在该区域，形成电荷注入层12。根据本实施方式的制造方法，能够容易地实现辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的配置(一种配置方式，其中，在辅助电极2上设置在平面图中具有由比辅助电极2大的形状的电荷注入抑制层5)。特别是，具有流动性的涂覆型电荷注入材料能容易地填充在位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的绝缘膜3上的空间，这是值得关注的。
另外，涂覆型电荷注入材料可采用喷墨法等涂敷法涂敷。因此，与在传统的低分子电荷注入材料时进行的蒸镀法相比，能够简单，且低成本地形成电荷注入层12。另外，能使用对应于辅助电极2的材料的蚀刻液(湿式工艺)或蚀刻气体(干式工艺)，进行层状辅助电极2′的过蚀刻。这里，在图11A至图11F所示的实施方式中，由于第一电极4上设置的辅助电极2’被蚀刻，因此作为蚀刻液(蚀刻剂)，采用蚀刻辅助电极2’而不蚀刻第一电极4的蚀刻液。
在上述步骤中的图11C及图11D所示的辅助电极2’上形成电荷注入抑制层5的步骤中，作为电荷注入抑制层5的形成材料，可优选使用上述的各种形成材料。例如，作为电荷注入抑制层5的形成材料，也可使用光致抗蚀剂。在这种情况下，采用通常的曝光及显影等处理，能够简单且高精度地形成预定大小的电荷注入抑制层5。
图11A至图11F对应于图1所示的有机发光晶体管元件10的制造方法。但是，图3A至图3C所示的有机发光晶体管元件也能够以同样的方式制造。
在制造图3A所示的有机发光晶体管元件20A时，使其厚度T3与绝缘层3的厚度T1大致相同而形成电荷注入层12。然后形成发光层11，均匀一致地覆盖电荷注入层12的上表面和电荷注入抑制层5的上表面。
在制造图3B所示的有机发光晶体管元件20B时，使其厚度T3与叠层结构体8的厚度T2大致相同而形成电荷注入层12。然后形成发光层11，均匀一致地覆盖电荷注入层12的上表面和电荷注入抑制层5的上表面。
在制造图3C所示的有机发光晶体管元件20C时，使其厚度T3与绝缘层3及辅助电极2的总厚度T1大致相同而形成电荷注入层12。然后形成发光层11，使电荷注入层12与发光层11的总厚度不超过第一电极4与电荷注入抑制层5的总厚度而是大致相同。
在制造图3A至图3C所示的有机发光晶体管元件的方法中，从生产性方面考虑的理想方式是，通过喷墨法等涂敷法来形成电荷注入材料和发光层形成材料这两种材料。采用这种方法，能在相邻的叠层结构体8之间形成电荷注入层12，以形成元件。另外，如图3C所示，可在相邻的叠层结构体之间形成有机EL层6，各叠层结构体由绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成，以形成矩阵图案的元件。
另外，最好在第一电极4上(或衬底1上)设置绝缘层3’之前(参照图11A)，预先在第一电极4上设置由与电荷注入层12(参照图11F)相同或不同的材料构成的第二电荷注入层12’。用作第二电荷注入层12’的材料既可以是与上述相同的涂覆型材料，也可以是蒸镀型材料。通过设置这种步骤，能够形成图4及图5所示的有机发光晶体管元件。若设有这样的步骤，则在图11E所示的步骤中，在蚀刻第一电极4上设置的辅助电极2’时，蚀刻液不与第一电极4接触。所以，也可以不考虑对第一电极4的蚀刻性。
另外，本发明的第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B(参照图8至图9B)的特征在于：第一电极4具有不与辅助电极2接触的厚度，但作为第二实施方式的制造方法，可采用上述第一实施方式的有机发光晶体管元件的第一制造方法。第二实施方式的有机发光晶体管元件的制造方法与第一实施方式的有机发光晶体管元件的制造方法的不同点在于：叠层结构体8在衬底1上未设第一电极4的区域形成，以在平面图中将第一电极4夹持在中间，但其余步骤相同。
图5至图7所示的有机发光晶体管元件和图10所示的有机晶体管元件，也可通过与上述步骤大致相同的步骤制造。
接着，说明用于第一实施方式的有机发光晶体管元件10～60(参照图1至图7)的第二制造方法。如图12A至图12F所示，该制造方法至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极(层)4的衬底1；在第一电极4的上表面侧局部地设置叠层结构体8，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极层2及电荷注入抑制层5；蚀刻辅助电极2的边缘部2a，直至辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7。
此外，说明用于第二实施方式的有机发光晶体管元件70、70A、70B(参照图8至图9B)的第二制造方法。本制造方法的特征在于至少包括如下步骤：准备其上已以预定图案形成第一电极(层)4的衬底1；在衬底1的上表面侧未形成第一电极4的区域设置叠层结构体8，使该叠层结构体8在平面图中将第一电极4夹持在中间，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5；蚀刻绝缘层3的上表面侧的辅助电极2的边缘部2a，直至辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7。其中，第一电极4的厚度与绝缘层3的厚度调整成使第一电极4不与辅助电极2接触。
如上所述，图12A至图12F是表示本发明的第一实施方式的有机发光晶体管元件的第二制造方法的一实施方式的工序图。在本实施方式中至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极4的衬底1，再在第一电极4上依次层叠绝缘层3’、辅助电极2’及电荷注入抑制层5’(参照图12A)；在叠层体8’上形成抗蚀剂膜9’(参照图12B)；使抗蚀剂膜9’以预定图案曝光及显影，形成梳状抗蚀剂图案9(参照图12C)；以抗蚀剂图案9作为掩模用例如干蚀刻法等蚀刻叠层体8’，以形成预定图案的叠层结构体8(参照图12D)；剥离或不剥离抗蚀剂图案9，用不蚀刻第一电极4的蚀刻剂来蚀刻辅助电极2的边缘2a，直至使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧(参照图12E)；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6(参照图21F)；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7(参照图12F)。
在本实施方式中，设置有机EL层6的步骤最好也包括如下步骤：通过在第一电极4上未设有绝缘层3的区域涂敷涂覆型电荷注入材料而设置电荷注入层12；以及在电荷注入层12的上表面侧或电荷注入抑制层5及电荷注入层12的上表面侧设置发光层11。其中，有机EL层6由电荷注入层12和发光层11构成，设置第二电极7的步骤最好包括在发光层11的上表面侧设置第二电极7。在这种情况下，由于通过涂敷涂覆型电荷注入材料而设置电荷注入层12，因此，该电荷注入材料能够很容易到达位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的辅助电极2的边缘部2a。
根据以上的第二制造方法，辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的方式，可通过在形成由预定大小构成的叠层结构体8后，过蚀刻作为叠层结构体8的一部分的辅助电极2的边缘部2a而实现。然后，例如涂敷涂覆型电荷注入材料而形成电荷注入层12。根据本实施方式的制造方法，能够容易地实现辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的方式(一种配置方式，其中，在辅助电极2上设置在平面图中具有由比辅助电极2大的形状的电荷注入抑制层5)。特别是，具有流动性的涂覆型电荷注入材料能容易地填充在位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的绝缘膜3上的空间，这是值得关注的。
根据以上的有机发光晶体管元件的制造方法中的任一方法(第一实施方式的第一制造方法、第一实施方式的第二制造方法、第二实施方式的第一制造方法和第二实施方式的第二制造方法)，通过形成具有预定大小的电荷注入抑制层之后(第一实施方式和第二实施方式的第一制造方法)或形成具有预定大小的叠层结构体8之后(第一实施方式和第二实施方式的第二制造方法)，过蚀刻辅助电极2，直到辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。因此，可更有效地进行制造。
<有机发光晶体管及发光显示装置>
以下，说明本发明的有机发光晶体管及发光显示装置的实施方式，但本发明不受以下说明的限制。
本实施方式的有机发光晶体管是在薄片状衬底上以矩阵图案配置的有机发光晶体管元件。本实施方式的有机发光晶体管包括：多个有机发光晶体管元件；在各有机发光晶体管元件的第一电极4与第二电极7之间施加恒定电压(漏极电压VD)的第一电压供给单元；以及在各有机发光晶体管元件的第一电极4与辅助电极2之间施加可变电压(栅极电压VG)的第二电压供给单元。
图13及图14是表示本实施方式的有机发光晶体管中包含的有机发光晶体管元件的电极配置例的平面图。图13是以梳状形成由绝缘膜3、辅助电极2和电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8时的配置图，图14是以格栅状形成该叠层结构体时的配置图。图13所示的电极配置包括：由在平面图中沿垂直方向延伸的第一电极4；与第一电极4正交的、从一侧横向延伸的梳状叠层结构体8(包含辅助电极2)；与第一电极4正交并与叠层结构体8重叠，从另一侧横向延伸的第二电极7。在图14所示的电极配置中设有形成为格栅状的X方向的叠层结构体8x和Y方向的叠层结构体8y，取代图13的梳状叠层结构体8。这里，图13及图14的配置仅为示例。
在本实施方式的发光显示装置中，以矩阵图案配置有多个发光部。多个发光部各包括具有本发明特征的有机发光晶体管元件。
图15是表示一例内置本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的发光显示装置的略图。图16是表示一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的、具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图。这里说明的发光显示装置是一例各像素(单位元件)180具有1个开关晶体管的情况。
图15及图16所示的各像素180均与纵横地配置的第一开关线187和第二开关线188连接。如图15所示，第一开关线187和第二开关线188均与电压控制电路164连接。电压控制电路164与图像信号供给源163连接。此外，在图15及图16中，附图标记186是地线，附图标记189是恒压施加线。
如图16所示，第一开关晶体管183的源极193a与第二开关线188连接，第一开关晶体管183的栅极194a与第一开关线187连接，第一开关晶体管183的漏极195a与有机发光晶体管140的辅助电极2及电压维持用电容器185的一端连接。电压维持用电容器185的另一端与地线186连接。有机发光晶体管140的第二电极7也与地线186连接。有机发光晶体管140的第一电极4与恒压施加线189连接。
以下，说明图16所示的电路动作。一旦在第一开关线187上施加电压，电压就施加到第一开关晶体管183的栅极194a。由此，在源极193a与漏极195a之间形成导通。在此状态下，一旦在第二开关线188上施加电压，电压就施加在漏极195a上，电荷就被储存在电压维持用电容器185中。由此，即使施加在第一开关线187或第二开关线188上的电压关断，在有机发光晶体管140的辅助电极2上也将继续施加电压，直至电压维持用电容器185中储存的电荷消失为止。另一方面，通过在有机发光晶体管140的第一电极4上施加电压，使第一电极4与第二电极7之间导通，电流从恒压施加线189通过有机发光晶体管140流入地线186，从而有机发光晶体管140发光。
图17是表示另一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的、具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图。这里说明的发光显示装置是各像素(单位元件)181具有2个开关晶体管的情况。
与图16的情况同样，图17所示的各像素181均与纵横地配置的第一开关线187和第二开关线188连接。如图15所示，第一开关线187和第二开关线188均与电压控制电路164连接。电压控制电路164与图像信号供给源163连接。此外，在图17中，附图标记186是地线，附图标记209是电流供给线，附图标记189是恒压施加线。
如图17所示，第一开关晶体管183的源极193a与第二开关线188连接，第一开关晶体管183的栅极194a与第一开关线187连接，第一开关晶体管183的漏极195a与第二开关晶体管184的栅极194b及电压维持用电容器185的一端连接。电压维持用电容器185的另一端与地线186连接。第二开关晶体管184的源极193b与电流源209连接，第二开关晶体管184的漏极195b与有机发光晶体管140的辅助电极2连接。有机发光晶体管140的第二电极7与地线186连接。有机发光晶体管140的第一电极4与恒压施加线189连接。
接着，说明图17所示电路的动作。在第一开关线187上施加电压时，电压就加在第一开关晶体管183的栅极194a上。由此，在源极193a与漏极195a之间形成导通。在此状态下，在第二开关线188上施加电压时，电压就施加在漏极195a上，电荷就储存在电压维持用电容器185中。由此，即使第一开关线187或第二开关线188上施加的电压关断，第二开关晶体管184的栅极194b上也被继续施加电压，直至电压维持用电容器185储存的电荷消失为止。由于第二晶体管184的栅极194b上加有电压，源极193b与漏极195b之间电连接。于是，电流就从恒压施加线189通过有机发光晶体管140流入地线186，从而有机发光晶体管140变亮(发光)。
图15所示的图像信号供给源163中包括或被连接到图像信息重现装置或将输入的电磁信息转换成电信号的装置。该图像信息重现装置包括或被连接到已记录图像信息的图像信息介质。图像信号供给源163配置成将电信号再转换成可由电压控制装置164接收的电信号，该电信号来自图像信息重现装置或来自将被输入的电磁信息转换成的电信号的装置。电压控制装置164还将来自图像信号供给源163的电信号转换，计算哪个像素180，181应发光多少时间，并确定施加在第一开关线187和第二开关线188上的电压、施加电压的时间和定时。由此，发光显示装置就能按图像信息来显示所要的图像。
若邻近的各微小像素各自发出RGB三种颜色，即以红色为基色的颜色、以绿色为基色的颜色和以蓝色为基色的颜色，则彩色显示的图像显示装置就得以实现。
<实施例>
以下说明实施例。
(实施例1)
在具有厚度100nm的ITO膜作为第一电极4(阳极)的玻璃衬底1上，通过溅射SiO2而形成100nm厚度的层状绝缘层3’。接着，在该层状绝缘层3’上按厚度2μm涂敷刻蚀用抗蚀剂膜(TOKYO OHKAKOGYO CO.Ltd.制造，商品名：OFPR800)，进行曝光及显影，按100μm的宽度d1形成梳状抗蚀剂图案。用此抗蚀剂图案作为掩模干刻蚀绝缘层3’而形成图案，形成宽度d1为100μm的厚100nm的梳状绝缘层3。接着，通过溅射Al而形成30nm厚的层状辅助电极2，以覆盖第一电极4和绝缘层3。然后，用旋涂法按100nm厚度在层状Al层上形成基于PVP的抗蚀剂膜(TOKYO OHKA KOGYO CO.Ltd.制造，商品名：TMR-P10)。然后，对它曝光及显影，以100μm的宽度d1形成电荷注入抑制层5。
接着，使用磷酸∶硝酸＝4∶1的混合溶液作为蚀刻剂，以100μm宽度的电荷注入抑制层5作为掩模，过刻蚀辅助电极2，直至使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。在刻蚀时，辅助电极2与第一电极4直接接触的区域全部被刻蚀，但第一电极4不被刻蚀。此时，辅助电极2的宽度d2是70μm，图2所示的d3和d4均为15μm。
然后，在第一电极4上未设有绝缘层3的区域用旋涂法涂敷电荷注入材料，即聚芴((AMERICAN DYE SOURCE公司制造，商品名：聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(N，N′-二辛基)-N，N′-二(对丁基苯)1，4-二氨基-苯)])]，(Poly[(9，9-dioctylfluorenyl-2，7-diyl)-co-(N，N′-diphenyl)-N，N′-di(p-butylphenyl)1，4-diamino-benzene)])，从而以厚度250μm形成电荷注入层12，该厚度大于叠层结构体8(由绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成)的厚度。
然后，采用真空淀积法再成膜α-NPD(厚度40nm)作为电荷(空穴)输送层13，以覆盖电荷注入层12。然后，采用真空淀积法依次层叠作为发光层11的Alq3(厚度60nm)/作为电子注入层14的Lif(厚度1nm)/作为第二电极7的Al(厚度100hm)。由此，制成图18所示的实施例1的有机发光晶体管元件。
(实施例2)
采用喷墨法涂敷电荷注入材料，即聚芴(AMERICAN DYESOURCE制造，商品名：聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(N，N′-二辛基)-N，N′-二(对丁基苯)1，4-二氨基-苯)])](Poly [(9，9-dioctylfluorenyl-2，7-diyl)-co-(N，N′-diphenyl)-N，N′-di(p-butylphenyl)1，4-diamino-benzene)]))，按叠层结构体8(由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层体)的厚度以下的厚度200nm，形成电荷注入层12。其余按照与实施例1同样的方式，制成图19所示的实施例2的有机发光晶体管元件。
(实施例3)
在第一电极4上形成层状绝缘层之前，采用旋涂法在第一电极4上按厚度80nm形成聚(3、4)乙烯二羟噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(简称PEDOT/PSS，拜尔公司制造，商品名：Baytron P CH8000)，作为电荷(空穴)注入层12′。其余按照与实施例1同样的方式，制成图20所示的实施侧3的有机发光晶体管元件。
(实施例4)
在上述各实施例中，预先按预定图案形成叠层结构体8的绝缘层3。在本实施例4中，预先形成叠层结构体8，然后将辅助电极2加工成在平面图中小于绝缘层3和电荷注入抑制层5。
在本实施例中，在具有厚度100nm的ITO膜即第一电极4(阳极)的玻璃基板1上，按照作为绝缘层3’的SiO2(厚度160nm)/作为辅助电极2’的Al(厚度30nm)/作为电荷注入抑制层5’的SiO2(厚度100nm)的顺序以层状施以溅射成膜，形成层状叠层体。接着，在该层状叠层体上按厚度2μm，涂复刻蚀用抗蚀剂膜(TOKYO OHKA KOGYO CO.Ltd.制造，商品名：OFPR800)，进行曝光及显影，以100μm的宽度d1形成梳状保护膜图案，用它作为掩模，干刻蚀上述层状叠层体，形成图案，以100μm的宽度d1形成梳状叠层结构体8(按照作为绝缘层3的SiO2(厚度160nm)/作为辅助电极2的Al(厚度30nm)/作为电荷注入抑制层5的SiO2(厚度100nm)的顺序叠层)。然后，用剥离液(TOKYO OHKA KOGYO CO.Ltd.制造，商品名：剥离液104)剥离刻蚀用抗蚀剂膜。
接着，用磷酸∶硝酸＝4∶1的混合溶液作为蚀刻剂，以100μm宽度的电荷注入抑制层5作为掩模，将辅助电极2过刻蚀，直至辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。在此刻蚀过程中，辅助电极2被刻蚀，但第一电极4不被刻蚀。此时的辅助电极2的宽度d2是86μm，图2所示的d3和d4均为7μm。
然后，在第一电极4上未设有绝缘层3的区域，采用旋涂法涂敷电荷注入材料，即聚芴(AMERICAN DYE SOURCE制造，商品名：聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(N，N′-二辛基)-N，N′-二(对丁基苯)1，4-二氨基-苯)])](Poly[(9，9-dioctylfluorenyl-2，7-diyl)-co-(N，N′-diphenyl)-N，N′-di(p-butylphenyl)1，4-diamino-benzene)])，形成厚度250μm的电荷注入层12，该厚度大于照叠层结构体8(由绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成)的厚度。
然后，用真空蒸镀法再成膜α-NPD(厚度40nm)作为电荷(空穴)输送层13，以覆盖电荷注入层12。然后，用真空蒸镀法依次叠层作为发光层11的Alq3(厚度60nm)/作为电子注入层14的LiF(厚度1nm)/作为第二电极7的Al(厚度100nm)。由此，制成图18所示的实施例4的有机发光晶体管元件。
本发明的有机发光晶体管元件按照第一电极(层)4和叠层结构体8的结构，大致区分为图1至图7所示的第一实施方式与图8及图9所示的第二实施方式，但它们具有同一技术思想。
如图1至图7所示，第一实施方式的有机发光晶体管元件10至少包括：衬底1；在衬底1上设置的第一电极4；在第一电极4上设置的叠层结构体8；在第一电极4上至少在未设有叠层结构体8的区域设置的有机EL层6；以及在有机EL层6上设置的第二电极(层)7。上述叠层结构体8由绝缘层3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。上述电荷注入抑制层5设置成在平面图中具有大于辅助电极2的形状。
另一方面，如图8及图9所示，第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B至少包括：衬底1；在衬底1上按预定图案设置的第一电极4；在未形成第一电极4的衬底1使第一电极4上在平面图中夹于中间而设置的叠层结构体8；至少在第一电极4上设置的有机EL层6；以及在有机EL层6上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次层叠而构成。在第二实施方式中第一电极4的厚度(T5)和绝缘膜3的厚度调整到使第一电极4与辅助电极2不相接触。这里，有机EL层6仅设置第一电极4上未设有叠层结构体8的区域，或者可设置在叠层结构体8的一部分或全部以及第一电极4上。
上述有机发光晶体管元件的第一实施方式及第二实施方式中，电荷注入抑制层5设置成在平面图中具有大于辅助电极2的形状。另外，辅助电极2的边缘部2a和有机EL层6设置成相互接触。
在有机EL层6中，从第一电极(层)4和第二电极(层)7注入的电荷(空穴及电子)复合而产生发光现象。在有机发光晶体管元件10中辅助电极2设置在第一电极4与第二电极7的中间区域，通过改变在辅助电极2与第一电极4之间施加的电压(栅极电压VG)，可使第一电极4和第二电极7上的电荷生成量增加或减少。由此，能够控制发光量。
另外，如图所示，辅助电极2由绝缘膜3和电荷注入抑制层5夹于中间，且在平面图中具有小于电荷注入抑制层5的形状。因此，在辅助电极2的上表面及下表面可抑制电荷(空穴或电子)的生成与消失。因此，辅助电极2上的可变电压(栅极电压VG)对于第一电极4及第二电极7上产生的电荷生成量将施以更大的影响。其中，在图1等附图中，辅助电极2在平面图中小于绝缘层3，但辅助电极2也可在平面图中它与绝缘层3大小相同。
这种发光量控制通过在第一电极4和第二电极7的中间区域设置使辅助电极2被绝缘膜3和电荷注入抑制层5夹于中间的叠层结构体8而实现。例如，如果以第一电极4为阳极，以第二电极7为阴极，在两者之间施加恒定电压(漏极电压VD)，则一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则空穴流动(图2中的箭头21)就增大(图2中的箭头22)，而一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则空穴流动就减小(图2中的箭头23)。即在第一电极和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中，通过设置这种辅助电极2，与第一电极4之间施加可变电压，能够控制第一电极和第二电极之间流过的电荷量，由此，能够控制有机EL层6中的发光亮度。具体地说，在第一电极和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6的亮度就上升，变亮，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6的亮度就下降，变暗。而且，如果不仅在辅助电极和第一电极之间进行电压控制，而且也使第一电极和第二电极之间的电压变化，则能够实现更多灰度级的亮度控制，能够使更精细的图像得以实现。
如图1至图9所示，作为本发明的特征是电荷注入抑制层5设置在辅助电极2上，使电荷注入抑制层5在平面图中具有大于辅助电极2的形状。因此，辅助电极2的边缘部2a至少部分地位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。在这样的情况下，在第一电极4与第二电极7之间施加恒定电压时，就能抑制辅助电极2的上表面及轮廓边缘电荷(空穴或电子)的产生。其结果是：与辅助电极2和电荷注入抑制层5以同一大小(在平面图中)形成相比，能够使施加在辅助电极2与第一电极4之间的电压造成的直接影响减小。
如图1所示，假设电荷注入抑制层5的宽度为d1，辅助电极2的宽度为d2，电荷注入抑制层5的边缘部与辅助电极2的边缘部2a之差距(未重叠宽度)为d3、d4，则优选d2＜d1，且辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。辅助电极2的边缘部2a的位置可用与电荷注入抑制层5的边缘部之差(d3、d4)表示。如果其差(d3，d4)极小(例如约0.1μm，但不限定于该值)，且辅助电极2和电荷注入抑制层5在平面图中实质上为同一大小，则在辅助电极2的边缘部2a的轮廓边缘能使电荷(空穴或电子)产生。在这种情况下，该产生电荷易于受到施加在第一电极4与第二电极7之间的电压的影响。因此，有可能会稍损害第一电极和第二电极之间流过的电流控制性。另一方面，该差距(d3，d4)也可以相当大，只要这种形状在制作上不困难。
另外，辅助电极2与电荷注入抑制层5的形式也可如图6及图7所示。与图1的实施方式不同，在图6及图7的实施方式中，在相邻的叠层结构体8之间设有有机EL层6的一侧，使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧而构成。关于其相反侧的边缘部，在图6的实施方式中，使电荷注入抑制层5覆盖辅助电极2而设置，在图7的实施方式中，采用在绝缘膜3上延伸出辅助电极2的方式(例如，参照图13及图14的梳状电极的上端部分或下端部分)。与之相比，在图1所示的实施方式中辅助电极2的左右两侧的边缘部2a均位于电荷注入抑制层5的边缘部的相应内侧。在图1所示的实施方式中，左右两侧的边缘部2a与有机ET层6相接触(例如，参照图13及图14的梳状电极的中央部分)。
对于电极的极性，由第一电极4构成为阳极，第二电极7构成为阴极。或者也可以由第一电极4构成为阴极，第二电极7构成为阳极。无论第一电极4和第二电极7具有何种极性，均可通过控制在辅助电极2与第一电极4之间施加的电压，使电荷量敏感地变化，由此，能够控制第一电极和第二电极之间流过的电流，从而控制有机EL层6的亮度。
这里，在第一电极4是阳极、第二电极7是阴极时，在与第一电极4相接触的一侧设置的电荷注入层12最好是空穴注入层(参照图1至图9)。然后，若与第二电极7邻接地设置电荷注入层14(第三电荷注入层)(参照图6)，则电荷注入层14是电子注入层。另一方面，在第一电极4是阴极、第二电极7是阳极时，与第一电极4邻接的电荷注入层12是电子注入层。然后，若与第二电极7邻接而设置电荷注入层14(参照图6)，则电荷注入层14是空穴注入层。
在本发明的有机发光晶体管元件中，重要的特征是：辅助电极2在绝缘层3上形成，在辅助电极2上的电荷注入抑制层5形成为在平面图中大于辅助电极2的尺寸，并且设置成辅助电极2的边缘部2a与有机EL层6相互接触。其它的特征可以进行各种变更。例如，有机EL层6的方式并无特别限定，可以有图1至图9所示的各种方式。
作为有机EL层6的方式，例如，如图1至图3C所示，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12和发光层11的双层结构；如图4及图5所示，从第一电极4侧依次由第二电荷注入层12′、电荷注入层12及发光层11构成的3层结构；如图6所示，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12、发光层11及电荷注入层14的3层结构；如图7所示，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12、电荷输送层13及发光层11的3层结构等。有机EL层6的结构不限于以上方式。若有需要，也可设置电荷输送层等。另外，可在发光层11中包含电荷注入层材料和/或电荷输送层材料，从而发光层11可具有电荷注入层和/或电荷输送层的功能。
如上所述，在图4及图5所示的各实施方式中，从第一电极4侧依次形成电荷注入层12′、电荷注入层12及发光层11。即在这些实施方式的有机发光晶体管元件30，40中，在第一电极4与叠层结构体8/有机EL层6之间设有由与电荷注入层12相同或不同的材料构成的电荷注入层12′。在有机发光晶体管元件30，40中，通过在叠层结构体8下方的第一电极4上再设置电荷注入层12′，电荷可在叠层结构体8的第一电极4侧的表面产生。该生成电荷也可通过在辅助电极2与第一电极4之间施加的电压而控制。于是，第一电极和第二电极之间的电流受到控制，从而能够控制发光量。
就其中有机EL层6包括电荷注入层12和发光层11的电荷注入层12的情况而言，如图1至图3C所示，对电荷注入层12的厚度并没有特别限定。例如，(i)如图1所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3大于叠层结构体8的厚度T2而形成，使电荷注入层12覆盖叠层结构体8，(ii)如图3A所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3与绝缘层3的厚度T1大致相等，(iii)如图3B所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3与叠层结构体8的厚度T3大致相等，(iv)如图3C所示，也可以使电荷注入层12的厚度T3与绝缘层3和辅助电极2的总厚度T2大致相等。
此外，例如，如图3C所示，在叠层结构体8形成得具有这样的厚度，致使叠层结构体8与第一电极4和第二电极7都接触时，在叠层结构体8之间形成有机EL层6，从而可实现按以矩阵图案配置的元件。
另一方面，如图8及图9所示，第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B至少包括：衬底1；在衬底1上按预定图案设置的第一电极4；在衬底1上未形成第一电极4的区域设置的叠层结构体8，以致在平面图中叠层结构体8将第一电极4夹于中间；至少在第一电极4上设置的有机EL层6；以及在有机EL层6上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。在第二实施方式中，第一电极4的厚度(T5)与绝缘膜3的厚度调整为使第一电极4不与辅助电极2相接触。
更具体地说，在图8所示的有机发光晶体管70中，在平面图中，衬底1上的第一电极4以与其两对侧的绝缘膜3，3的相接触的方式而夹于中间。在图9A所示的有机发光晶体管70A中，在平面图中，衬底1上的第一电极4以嵌入其两对侧的绝缘膜3，3内的方式被夹于中间。在图9B所示的有机发光晶体管70B中，在平面图中，衬底1上的第一电极4以与其两对侧的绝缘膜3，3不相接触(分离)的方式被夹于中间。即在本发明的第二实施方式的有机发光晶体管中，所谓「使第一电极(层)4在平面图中被夹于中间而设置的叠层结构体8」是指包括以上所有的方式，另外，第一电极4的两对侧可各自采用不同的方式。
第二实施方式的各有机发光晶体管元件70，70A，70B是在衬底1上将第一电极4和叠层结构体8图案化而形成。更具体地说，如上所述，在衬底1上未形成第一电极4的区域「使第一电极4在平面图中被夹于中间」而形成叠层结构体8。对于其它的结构，与用图1至图7说明的结构相同，因此，这里省略其说明。另外，在第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B中，衬底1的表面至绝缘膜3上表面的距离T4须大于衬底1的表面至第一电极4上表面的距离T5(T4＞T5)(参照图8)。按照这种关系，第一电极4不会与辅助电极2接触，而且能够使辅助电极2的边缘部2a与包含电荷注入层12或电荷注入材料的有机EL层6相接触。
各实施方式的有机发光晶体管元件既可以是顶面发射型发光晶体管元件，也可以是底面发射型发光晶体管元件。各层的光透过性依据采用哪种方式而设计。另外，有机发光晶体管元件的各剖视图对应于有机发光晶体管的1个像素。因此，如果发光层形成为按各像素发出预定颜色的光，则能够形成彩色显示器等发光显示装置。
<有机晶体管元件>
另外，如图10A及图10B所示，本发明的特征也可以用于有机晶体管元件。
例如，图10A所示的第一实施方式的有机晶体管元件80A至少包括：衬底1；在衬底1上设置的第一电极4；在第一电极4上设置的叠层结构体8；在第一电极4上至少在未设有叠层结构体8的区域设置的有机半导体层15；以及在有机半导体层15上设置的第二电极(层)7。叠层结构体8由绝缘层3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。此外，上述电荷注入抑制层5以在平面图中大于辅助电极2的形状设置。在这种有机晶体管元件80A中能够有效地控制流向有机半导体层15的电荷量(电流)。
或者，图10B所示的第二实施方式的有机晶体管元件80B至少包括：衬底1；在衬底1上按预定图案设置的第一电极4；在衬底1上未形成第一电极4的区域设置的叠层结构体8，使得在平面图中叠层结构体8将第一电极4夹于中间；至少在第一电极4上设置的有机半导体层15；以及在有机半导体层15上设置的第二电极7。叠层结构体8由绝缘膜3、辅助电极(层)2及电荷注入抑制层5依次叠层而构成。另外，以在平面图中大于辅助电极2的形状设置电荷注入抑制层5。而且，调整第一电极4的厚度与绝缘层3的厚度，使第一电极4与辅助电极2不接触。在这种有机晶体管元件80B中也能够有效控制流向有机半导体层15的电荷量(电流)。
这里，如果需要，有机半导体层15中也可包含电荷注入层和电荷输送层。另外，在图10A及图10B的例中，有机半导体层15具有能使其覆盖叠层结构体8的厚度。另外，在第二实施方式的有机晶体管中也与用图8、图9A及图9B说明的第二实施方式的有机发光晶体管的情况相同，所谓「使第一电极4在平面图中被夹于中间而设置的叠层结构体8」包括：使第一电极4以与叠层结构体8(绝缘膜3)相接触的方式夹于中间的情况；使第一电极4以嵌入叠层结构体8(绝缘膜3)内的方式被夹于中间的情况；以及使第一电极4以不与叠层结构体8(绝缘膜3)相接触的方式夹于中间的情况，另外，在第一电极4的两对侧可以有不同的方式。
<有机发光晶体管元件的结构>
以下，说明构成各实施方式的有机发光晶体管元件的层与电极。
衬底1没有特别限定，可通过叠层的各层材料等适当选定。例如，可从铝等金属、玻璃、石英或树脂等各种材料中选择。在使光从衬底侧出射的底面发射结构的有机发光晶体管元件的情况下，优选用透明或半透明的材料形成衬底。而在使光从第二电极7侧出射的顶面发射结构的有机发光晶体管元件的情况下，不一定需要用成为透明或半透明的材料。即也可以用不透明材料形成衬底1。
最为理想的是，采用通常已用作有机EL元件的衬底的各种材料。例如，可按用途选择柔性材料或刚性材料或其他材料。具体地说，可使用由玻璃、石英(硅石)、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚酯、聚碳酸酯等材料制作的衬底。
衬底1的形状可以是单片状，也可以是连续状(薄膜及SUS卷材(薄SUS卷材))。作为具体的形状，可以有例如卡片状、薄膜状、盘片状、芯片状等。
作为电极，设有辅助电极2、第一电极4和第二电极7。作为各电极的材料，可使用金属、导电性氧化物、导电性聚合物等。
第一电极4设置在衬底1上。在上述第一实施方式中，在第一电极4上以预定大小设置由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8。在上述第二实施方式中，在衬底1上未形成第一电极4的区域以预定大小设置由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8，以从两对侧将第一电极4夹于中间。其中，作为本发明的特征，在叠层结构体8内电荷注入抑制层5在平面图中具有比辅助电极2大的形状。
上述的预定大小并没有特别限定，例如，如下参照图13所述，线宽约1～500μm，线距约1～500μm的梳状叠层结构体8；例如，如下参照图14所述，格栅宽约1～500μm，格栅距约1～500μm的格栅形叠层结构体8(在图14中表示为X方向的叠层结构体8x与Y方向的叠层结构体8y)。另外，叠层结构体8的形状不限定于梳状及格栅状，可以按照菱形及圆形等各种形状形成。对于线宽及距离，也没有特别限定。另外，线宽和/或距离可以不相一致。
辅助电极2形成与有机EL层6的肖特基接触。因此，如果有机EL层6具有空穴注入层或空穴注入材料，则最好用功函数小的金属来形成辅助电极2。另一方面，如果有机EL层6具有电子注入层或电子注入材料，则最好用功函数大的金属来形成辅助电极2。作为辅助电极2的形成材料，例如可包括：以铝、银等单金属；MgAg等镁合金；AlLi、AlCa、AlMg等铝合金；以及以Li、Ca为代表的碱金属类、LiF等碱金属类的合金之类的功函数小的金属等。另外，如果可形成与电荷(空穴、电子)注入层的肖特基接触，则可使用：ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、IZO(铟锌氧化物)、SnO2、ZnO等透明导电膜；金、铬之类的功函数大的金属；以及聚苯胺、聚乙炔、聚烷基噻吩衍生物、聚硅烷衍生物之类的导电性聚合物等。
对于将第一电极4或第二电极7形成为阴极有用的材料，能够列举：铝、银等单金属；MgAg等镁合金；AlLi、AlCa、AlMg等铝合金；以及以Li、Ca为代表的碱金属类、LiF等碱金属类的合金之类的功函数小的金属等。
另一方面，对于将第一电极4或第二电极7形成为阳极有用的材料，除了用于辅助电极2及上述阴极的电极材料相同的电极形成材料之外，可包括与该阳极相接触的有机EL层6(电荷注入层12或发光层12)的一些材料形成欧姆接触的金属。这类金属优选例包括：金、铬之类的功函数大的金属材料；ITO(铟锡氧化物)、氧化铟、IZO(铟锌氧化物)、SnO2、ZnO等透明导电膜；以及聚苯胺、聚乙炔、聚烷基噻吩衍生物、聚硅烷衍生物之类的导电性聚合物。
第一电极4设置在衬底1的上表面侧。在衬底1与第一电极4之间也可以设置阻挡层和/或平滑层等。
另外，辅助电极2设置在绝缘膜3上，该绝缘膜3以在平面图中小于绝缘层3或者在平面图中与绝缘层3相同大小(形状)以预定的形状设置在第一电极4上或衬底1上。如已说明的那样，辅助电极2在平面图中小于电荷注入抑制层5。在这里，所谓「相同形状」是指除了包括形状严格一致的情况之外，还用于甚至指包括产生共同的作用效果的形状。第二电极7设置成将有机EL层6夹持在第二电极7与第一电极4之间。
辅助电极2、第一电极4和第二电极7可以是分别用上述电极材料形成的单层结构的电极，或者是从多种电极材料形成的叠层结构的电极。各电极的厚度没有特别限定，但通常在10～1000nm范围内。
如果有机发光晶体管元件是底面发射结构，则比发光层11更位于下侧的电极最好为透明或半透明。另一方面，如果是顶面发射结构，则比发光层11更位于上侧的电极最好为透明或半透明。作为透明的电极材料，可使用上述的透明导电膜、金属薄膜、导电性聚合物膜。另外，所谓下侧、上侧附图平面的垂直方向中定义，其上下方向上的下侧、上侧，而所谓两侧(右侧、左侧)在附图平面的横向中定义。
上述各电极采用真空淀积、溅射、CVD等真空工艺或涂敷而形成。各电极的厚度(膜厚)也随使用的电极材料不同而不同，但最好是约10nm至约1000nm。这里，如果在发光层11和/或电荷注入层12等有机EL层6上形成电极，则在电极形成时，为了减轻对有机EL层6造成损伤，也可以在有机EL层6上设置保护层(未图示)。在采用溅射法等在有机EL层6上形成电极时，保护层可在电极形成前预先设置。例如，最好在其成膜时形成对有机EL层6不易损伤的材料，如Au、Ag、Al等半透明膜以及ZnS、ZnSe等无机半导体膜等蒸镀膜或溅射膜。保护层的厚度最好在约1至约500nm的范围。
绝缘膜3设置在第一电极4上(第一实施方式)或者衬底1上(第二实施方式)上，以预定大小/形状设置在预定区域。该预定大小没有特别限定。如上所述，可以设置线宽约1～500μm、线距约1～500μm的梳状绝缘膜3以及格栅宽约1～500μm、格栅距约1～500μm的格栅形绝缘膜3。绝缘膜3的形状不限定于梳状及格栅状，也可以为菱形和圆形等各种形状。其线宽及线距也没有特别限定。此外，各线宽和/或线距也可以不相一致。
例如，绝缘膜3可采用SiO2、SiNx、Al2O3等无机材料以及聚氯丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氧化甲烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰乙基普鲁兰、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯酚、聚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等有机材料；以及通常使用的市售的抗蚀剂材料形成。绝缘膜3可以是用上述各种材料形成的单层结构的绝缘膜，或是用多种上述材料形成的叠层的绝缘膜。
特别地，在本发明中根据制造成本和/或制造容易性的观点，最好使用本领域常用的抗蚀剂材料。预定图案可采用丝网印刷法、旋涂法、浇注法、引上法(Czochralski method)、转印法、喷墨法、光刻法等形成。由上述无机材料形成的绝缘膜3可用CVD法等现有的图案化工艺形成。绝缘膜3的厚度越薄，越优选，但如果该厚度过薄，则辅助电极2与第一电极4之间的漏电流容易增大，因此，该厚度通常在约10nm至500nm的范围内。
另外，如果有机发光晶体管元件是底面发射型，则绝缘膜3位于发光层11之下。因此，绝缘膜3最好为透明或半透明。另一方面，如果是顶面发射型，则绝缘膜3不必为透明或半透明。
电荷注入抑制层5以在平面图中大于辅助电极2的形状设置在辅助电极2上。电荷注入抑制层5的作用是：在第一电极4和辅助电极2之间施加电压后，使在与第二电极7相对的辅助电极2的上表面产生的朝向第二电极7的电荷(空穴或电子)流动受到抑制。
在本发明中，由于在辅助电极2的上表面在平面图中以大于辅助电极2的尺寸和形状设置电荷注入抑制层5，因此在第一电极4和辅助电极2之间施加电压后，辅助电极2上产生的电荷(电荷流)在未设置电荷注入抑制层5的小面积的边缘部2a上产生。辅助电极2的边缘部2a中的电荷(电荷流)生成量由施加在辅助电极2与第一电极4之间的栅极电压VG进行控制。此外，边缘部2a上产生的电荷(电荷流)依据其极性，按照施加在第一电极4与第二电极7之间的漏极电压VD，朝向第二电极7或第一电极4移动。其结果是，这些移动的电荷与通过第一电极4和第二电极7之间施加电压而产生的电荷相加，使总电荷量变化。另一方面，在第一电极4上也产生电荷。这些电荷也与通过第一电极4和第二电极7之间施加电压而产生的电荷相加，使总电荷量变化。
如果第一电极4和辅助电极2之间产生的电荷极性与第一电极4和第二电极7之间产生的电荷极性相同，则上述总电荷量沿增加的方向变化。而如果极性相反，则上述总电荷量沿减小的方向变化。即在第一电极和第二电极之间施加恒定电压的常开方式的发光元件中，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿增加电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6中发光亮度就上升、变亮，一旦在辅助电极2与第一电极4之间沿减小电荷生成量的方向施加栅极电压VG，则有机EL层6中发光亮度就下降、变暗。另外，如果在通过辅助电极2和第一电极4之间的电压控制之外，还使第一电极4和第二电极7之间的电压变化，则可实现大灰度级的亮度，从而可形成更精细的图像。
只要能发挥上述作用，电荷注入抑制层5可采用各种材料形成。用于电荷注入抑制层5的膜例如可包括无机膜及有机绝缘膜。例如，可以用SiO2、SiNx、Al2O3等无机绝缘材料形成，或用一般的有机绝缘材料，例如聚氯丁二烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氧化甲烯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、氰乙基普鲁兰、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯酚、聚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等有机绝缘材料形成。另外，电荷注入抑制层5可以是用上述各种材料形成的单层结构的电荷注入抑制层，或是用多种材料形成的叠层结构的电荷注入抑制层。电荷注入抑制层5采用真空淀积、溅射、CVD等真空工艺或涂敷而形成，其膜厚也随所用材料等的不同而不同。例如，在约0.001μm至约10μm的范围内。
电荷注入抑制层5最好由取得容易、成膜容易且高精度图案化容易的绝缘材料形成。特别地，最好使用抗蚀剂膜，抗蚀剂膜可以是正型或负型。使用抗蚀剂膜作为电荷注入抑制层5的材料，能够容易且高精度地以预定大小(厚度、大小)形成电荷注入抑制层5。
如上所述，有机EL层6至少具有电荷注入层12和发光层11。或者，有机EL层6可包括至少包含电荷注入物质的发光层11。只要满足这些条件，对有机EL层6并无特别限定。即上述的各种方式均可采用。构成有机EL层6的各层可按照元件结构和/或结构材料的种类等，以适当的厚度(例如在0.1nm至1μm范围内)形成。另外，如果构成有机EL层6的各层的厚度过厚，则需要大的施加电压来得到预定的光发射，发光效率变差。另一方面，如果构成有机EL层6的各层的厚度过薄，则会产生针孔等缺陷，造成在施加电场后得不到足够的亮度。
任何通常用作有机EL元件的发光层的形成材料可用于为发光层11。例如，可使用色素发光材料、金属铬合物系发光材料、聚合物发光材料等。
作为色素发光材料，例如包括：环戊二烯衍生物、四苯丁二烯衍生物、三苯胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑喹啉衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯亚芳基衍生物、硅杂环戊二烯衍生物、噻吩环化合物、吡啶环化合物、紫环酮衍生物、苝衍生物、低聚噻吩衍生物、三富马酰胺衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物等。另外，作为金属铬合物发光材料，例如包括：铝羟基喹啉铬合物、苯并喹啉铍铬合物、苯并唑锌铬合物、苯并噻唑锌铬合物、偶氮甲基锌铬合物、卟啉锌铬合物、铕铬合物等。此外，作为金属铬合物系发光材料，能够列举具有Al、Zn或Be等或Tb、Eu或Dy等稀土类金属作为中心金属，具有噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、喹啉结构等作为配合基的金属铬合物等。另外，作为聚合物发光材料，例如包括：聚对苯撑亚乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚对苯撑衍生物、聚硅烷衍生物、聚乙炔衍生物、聚乙烯咔唑、聚芴酮衍生物、聚芴衍生物、聚喹喔啉衍生物及其共聚物等。
以提高发光效率及使发光波长变化等为目的，也可以在发光层11中加入如掺杂剂等添加剂。作为这里使用的掺杂剂，例如包括：苝衍生物、香豆素衍生物、红荧烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、吡唑啉衍生物、卟啉衍生物、苯乙烯色素、苯四烯衍生物、吡唑啉衍生物、十环烯、吩噁嗪酮、喹喔啉衍生物、咔唑衍生物及芴衍生物等。
作为形成电荷注入层12的材料，包括以上作为发光层11的发光材料而例示的化合物。其他可用于电荷注入层12的材料包括：苯胺、星形胺、酞青、聚烯烃、氧化钒、氧化钼、氧化钌、氧化铝等的氧化物、无定形碳、聚苯胺、聚噻吩等衍生物等。特别地，电荷注入层12的形成材料最好是具有流动性的涂覆型材料。作为具有流动性的涂覆型材料，只要是聚合物材料(高分子材料)、低分子材料、树枝状聚合物等能够涂敷的材料，则没有特别限定，但最好是成膜时容易达到比电荷注入抑制层5的边缘部更位于内侧的辅助电极2的边缘部2a的材料。(其结果是：在辅助电极2的边缘部2a产生的电荷能有效地注入与边缘部2a相接触的电荷注入层12。)
另外，在第二电极7的发光层11侧也可设置第二电极用的电荷注入层14(参照图6)。例如，作为以第二电极7为阴极时的电荷(电子)注入层14的形成材料，除了作为发光层11的发光材料而例示的化合物之外，还有碱金属、碱金属的卤化物、含有碱金属的有机络合物等，例如铝、氟化锂、锶、氧化镁、氟化镁、氟化锶、氟化钙、氟化钡、氧化铝、氧化锶、钙、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯磺酸钠、锂、铯、氟化铯等碱金属类、碱金属类的卤化物、碱金属的有机铬合物等。
作为以第一电极4为阳极时的电荷(空穴)输送层13(参照图7)的形成材料，包括酞青、萘酞菁、卟啉、噁二唑、三苯胺、三唑、咪唑、咪唑啉酮、吡唑啉、四氢咪唑、腙、茋、并五苯、聚噻吩、丁二烯等的衍生物等以及作为空穴输送材料而通常使用的材料。另外，也可使用作为电荷输送层13的形成材料而有市售的，例如聚(3，4)乙撑二羟噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(简称PEDOT/PSS，拜尔公司制造，商品名：Baytron P AI4083，作为水溶液市售)等。电荷输送层13使用含有这种化合物的电荷输送层形成用涂覆液形成。这些电荷输送材料可以混入发光层11内，或混入电荷注入层12内。
另外，虽然未图示，但在发光层11的第二电极7侧也可以设置电荷输送层。例如，作为以第二电极7为阴极时的该电荷(电子)输送层的形成材料，可使用作为蒽喹啉并二甲烷、甲醇芴、四氰乙烯、芴酮、二苯酚合并醌噁二唑、蒽酮、二氧呋喃、二苯酚合并醌、苯醌、丙二腈、二硝基苯、硝基蒽醌、无水顺式丁烯二酐、苝四羧酸等的衍生物等以及作为电子输送材料而通常使用的材料。该电荷(电子)输送层使用含有这种化合物的电荷输送层形成用涂覆液形成。另外，这些电荷输送材料既可以混入上述发光层11内，也可以混入上述电子注入层12内。
在由上述的发光层11、电荷注入层12、电荷输送层13等构成的有机EL层中，可根据需要而含有低聚或树枝状材料等发光材料或电荷输送/注入材料。构成有机EL层的各层可用真空淀积法形成。或者，可将形成各层的材料溶解或分散在甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷、四氯呋喃、二噁烷等溶剂中，调整涂覆液，再使用涂敷装置等涂敷或通过印刷该涂覆液等而形成。
如上所述，按照各种叠层方式，有机EL层6可通过发光层形成材料、电荷注入层形成材料、电荷输送层形成材料等而形成。这里，有机EL层6被间壁(未图示)分隔，按每个预定区域形成。间壁(未图示)在具有有机发光晶体管元件的发光显示装置的平面上，形成按各发光颜色被分隔的区域。作为间壁的材料，可使用传统上用作间壁材料的各种材料，例如感光性树脂、活性能量射束可固化树脂、热可固化树脂、热可塑性树脂等。作为间壁的形成方法，可采用适于间壁材料的方法。例如，间壁可通过厚膜印刷法及使用感光性抗蚀剂膜的图案化工艺而形成。
在图3C所示的实施方式中采用加厚的结构，使电荷注入抑制层5与第二电极7接触。在这种情况下，由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8作为间壁而起作用。在其它一些实施方式中，如图3A所示，将叠层结构体8形成得薄而使其不与第二电极7接触。于是，对间壁(未图示)围住(分割)的各区域设置各种颜色的发光层，从而形成发光部。
<有机发光晶体管元件的制造方法>
下面，说明本发明的有机发光晶体管元件的制造方法的实施方式。本发明的有机发光晶体管元件能够大致分为在第一电极4上形成各层的图1至图7中例示的第一实施方式；以及使叠层结构体8被第一电极4夹持在中间而形成的图8至图9B中例示的第二实施方式，而对于其制造方法，将说明优选的第一和第二制造方法。
第一制造方法是：首先按预定的图案形成构成叠层结构体8的绝缘层3，然后，形成辅助电极2和电荷注入抑制层5，然后，再蚀刻辅助电极2，将辅助电极2加工成在平面图中比绝缘层3及电荷注入抑制层5更小。第二制造方法是：首先形成叠层结构体8，然后，蚀刻辅助电极2的边缘部，将辅助电极2加工成在平面中比绝缘层3及电荷注入抑制层5更小。本发明的第一实施方式和第二实施方式的有机发光晶体管元件可用第一制造方法和第二制造方法中的任一方法有效地制造。当然，它们也可用其它的制造方法制造。
首先，说明用于第一实施方式的有机发光晶体管元件10～60(参照图1至图7)的第一制造方法。如图11A至图11F所示，该制造方法至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极(层)4的衬底；在第一电极(层)4的上表面侧局部地设置在平面图中具有预定大小的绝缘层3；设置辅助电极(层)2’，以使该辅助电极2’覆盖绝缘层3的上表面和第一电极4的上表面上未设绝缘层3的区域；在辅助电极2’的上表面侧设置电荷注入抑制层5，以使该电荷注入抑制层5在平面图中具有与上述绝缘层3大致相同的预定大小；蚀刻第一电极4的上表面侧的辅助电极2’，并蚀刻绝缘层3的上表面侧的辅助电极2的边缘部，直至辅助电极2’的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设叠层结构体8的区域设置有机EL层6，该有机EL层6依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7。
另外，说明第二实施方式的有机发光晶体管元件70、70A、70B(参照图8至图9B)的第一制造方法。该制造方法的特征是至少包括如下步骤：准备其上已以预定图案形成第一电极(层)4的衬底1；在衬底1的上表面侧未形成第一电极4的区域设置绝缘层3，以使该绝缘层3在平面图中将第一电极4夹持在中间；设置辅助电极(层)2’，以使该辅助电极(层)2’覆盖绝缘层3的上表面和衬底1的上表面未设有绝缘层3的区域和/或第一电极4的上表面；在辅助电极2’的上表面侧设置电荷注入抑制层5，以使该电荷注入抑制层5在平面图中具有与绝缘层3大致相同的预定大小；蚀刻衬底1和/或第一电极4的上表面侧的辅助电极2’，并蚀刻绝缘层3的上表面侧的辅助电极2’的边缘部2a，直至使辅助电极2’的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7；其中，第一电极4的厚度与绝缘层3的厚度调整为使第一电极4不与辅助电极2相接触。
如上所述，图11A至图11F是表示本发明的第一实施方式的有机发光晶体管元件的第一制造方法的-实施方式的工序图。在本实施方式中至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极4的衬底1，再在该第一电极4上设置绝缘层3’(参照图11A)；将第一电极4上的绝缘层3’图案化成预定大小的绝缘层3后形成辅助电极2’，使该辅助电极2’覆盖绝缘层3的上表面和第一电极4的上表面未设有绝缘层3的区域(参照图11B)；在辅助电极2’上形成电荷注入抑制层5’(参照图11C)；将电荷注入抑制层5’图案化成在平面图中具有与绝缘层3大致相同大小的电荷注入抑制层5(参照图11D)；用不蚀刻第一电极4的蚀刻剂蚀刻并去除在第一电极4上形成的辅助电极2’，并蚀刻绝缘层3上的辅助电极2的边缘部2a，直至使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧(参照图11E)；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8区域设置有机EL层6，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5(参照图11F)；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7(参照图11F)。
在上述实施方式中，设置有机EL层6的步骤最好包括如下步骤：在第一电极4上未设绝缘层3的区域涂敷涂覆型电荷注入材料，设置电荷注入层12；以及在电荷注入层12的上表面侧或电荷注入抑制层5及电荷注入层12的上表面侧设置发光层11。有机EL层6由电荷注入层12和发光层11构成，设置第二电极7的步骤包括在发光层11的上表面侧设置第二电极7。在这种情况下，由于通过将涂覆型电荷注入材料来设置电荷注入层12，因此该电荷注入材料能够极其容易到达位于电荷注入抑制层5的边缘部内侧的辅助电极2的边缘部2a。
在以上的第一制造方法中，辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的配置，通过在形成预定大小的电荷注入抑制层5后将层状辅助电极2′过蚀刻而实现。同时，将第一电极4的上表面侧中未设置绝缘层3的区域的辅助电极2’蚀刻并去除，然后将涂覆型电荷注入材料涂敷在该区域，形成电荷注入层12。根据本实施方式的制造方法，能够容易地实现辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的配置(一种配置方式，其中，在辅助电极2上设置在平面图中具有由比辅助电极2大的形状的电荷注入抑制层5)。特别是，具有流动性的涂覆型电荷注入材料能容易地填充在位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的绝缘膜3上的空间，这是值得关注的。
另外，涂覆型电荷注入材料可采用喷墨法等涂敷法涂敷。因此，与在传统的低分子电荷注入材料时进行的蒸镀法相比，能够简单，且低成本地形成电荷注入层12。另外，能使用对应于辅助电极2的材料的蚀刻液(湿式工艺)或蚀刻气体(干式工艺)，进行层状辅助电极2′的过蚀刻。这里，在图11A至图11F所示的实施方式中，由于第一电极4上设置的辅助电极2’被蚀刻，因此作为蚀刻液(蚀刻剂)，采用蚀刻辅助电极2’而不蚀刻第一电极4的蚀刻液。
在上述步骤中的图11C及图11D所示的辅助电极2’上形成电荷注入抑制层5的步骤中，作为电荷注入抑制层5的形成材料，可优选使用上述的各种形成材料。例如，作为电荷注入抑制层5的形成材料，也可使用光致抗蚀剂。在这种情况下，采用通常的曝光及显影等处理，能够简单且高精度地形成预定大小的电荷注入抑制层5。
图11A至图11F对应于图1所示的有机发光晶体管元件10的制造方法。但是，图3A至图3C所示的有机发光晶体管元件也能够以同样的方式制造。
在制造图3A所示的有机发光晶体管元件20A时，使其厚度T3与绝缘层3的厚度T1大致相同而形成电荷注入层12。然后形成发光层11，均匀一致地覆盖电荷注入层12的上表面和电荷注入抑制层5的上表面。
在制造图3B所示的有机发光晶体管元件20B时，使其厚度T3与叠层结构体8的厚度T2大致相同而形成电荷注入层12。然后形成发光层11，均匀一致地覆盖电荷注入层12的上表面和电荷注入抑制层5的上表面。
在制造图3C所示的有机发光晶体管元件20C时，使其厚度T3与绝缘层3及辅助电极2的总厚度T1大致相同而形成电荷注入层12。然后形成发光层11，使电荷注入层12与发光层11的总厚度不超过第一电极4与电荷注入抑制层5的总厚度而是大致相同。
在制造图3A至图3C所示的有机发光晶体管元件的方法中，从生产性方面考虑的理想方式是，通过喷墨法等涂敷法来形成电荷注入材料和发光层形成材料这两种材料。采用这种方法，能在相邻的叠层结构体8之间形成电荷注入层12，以形成元件。另外，如图3C所示，可在相邻的叠层结构体之间形成有机EL层6，各叠层结构体由绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成，以形成矩阵图案的元件。
另外，最好在第一电极4上(或衬底1上)设置绝缘层3’之前(参照图11A)，预先在第一电极4上设置由与电荷注入层12(参照图11F)相同或不同的材料构成的第二电荷注入层12’。用作第二电荷注入层12’的材料既可以是与上述相同的涂覆型材料，也可以是蒸镀型材料。通过设置这种步骤，能够形成图4及图5所示的有机发光晶体管元件。若设有这样的步骤，则在图11E所示的步骤中，在蚀刻第一电极4上设置的辅助电极2’时，蚀刻液不与第一电极4接触。所以，也可以不考虑对第一电极4的蚀刻性。
另外，本发明的第二实施方式的有机发光晶体管元件70，70A，70B(参照图8至图9B)的特征在于：第一电极4具有不与辅助电极2接触的厚度，但作为第二实施方式的制造方法，可采用上述第一实施方式的有机发光晶体管元件的第一制造方法。第二实施方式的有机发光晶体管元件的制造方法与第一实施方式的有机发光晶体管元件的制造方法的不同点在于：叠层结构体8在衬底1上未设第一电极4的区域形成，以在平面图中将第一电极4夹持在中间，但其余步骤相同。
图5至图7所示的有机发光晶体管元件和图10所示的有机晶体管元件，也可通过与上述步骤大致相同的步骤制造。
接着，说明用于第一实施方式的有机发光晶体管元件10～60(参照图1至图7)的第二制造方法。如图12A至图12F所示，该制造方法至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极(层)4的衬底1；在第一电极4的上表面侧局部地设置叠层结构体8，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极层2及电荷注入抑制层5；蚀刻辅助电极2的边缘部2a，直至辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7。
此外，说明用于第二实施方式的有机发光晶体管元件70、70A、70B(参照图8至图9B)的第二制造方法。本制造方法的特征在于至少包括如下步骤：准备其上已以预定图案形成第一电极(层)4的衬底1；在衬底1的上表面侧未形成第一电极4的区域设置叠层结构体8，使该叠层结构体8在平面图中将第一电极4夹持在中间，该叠层结构体8依次包括绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5；蚀刻绝缘层3的上表面侧的辅助电极2的边缘部2a，直至辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7。其中，第一电极4的厚度与绝缘层3的厚度调整成使第一电极4不与辅助电极2接触。
如上所述，图12A至图12F是表示本发明的第一实施方式的有机发光晶体管元件的第二制造方法的一实施方式的工序图。在本实施方式中至少包括如下步骤：准备其上已形成第一电极4的衬底1，再在第一电极4上依次层叠绝缘层3’、辅助电极2’及电荷注入抑制层5’(参照图12A)；在叠层体8’上形成抗蚀剂膜9’(参照图12B)；使抗蚀剂膜9’以预定图案曝光及显影，形成梳状抗蚀剂图案9(参照图12C)；以抗蚀剂图案9作为掩模用例如干蚀刻法等蚀刻叠层体8’，以形成预定图案的叠层结构体8(参照图12D)；剥离或不剥离抗蚀剂图案9，用不蚀刻第一电极4的蚀刻剂来蚀刻辅助电极2的边缘2a，直至使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧(参照图12E)；在第一电极4的上表面侧未设有叠层结构体8的区域设置有机EL层6(参照图21F)；以及在有机EL层6的上表面侧设置第二电极(层)7(参照图12F)。
在本实施方式中，设置有机EL层6的步骤最好也包括如下步骤：通过在第一电极4上未设有绝缘层3的区域涂敷涂覆型电荷注入材料而设置电荷注入层12；以及在电荷注入层12的上表面侧或电荷注入抑制层5及电荷注入层12的上表面侧设置发光层11。其中，有机EL层6由电荷注入层12和发光层11构成，设置第二电极7的步骤最好包括在发光层11的上表面侧设置第二电极7。在这种情况下，由于通过涂敷涂覆型电荷注入材料而设置电荷注入层12，因此，该电荷注入材料能够很容易到达位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的辅助电极2的边缘部2a。
根据以上的第二制造方法，辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的方式，可通过在形成由预定大小构成的叠层结构体8后，过蚀刻作为叠层结构体8的一部分的辅助电极2的边缘部2a而实现。然后，例如涂敷涂覆型电荷注入材料而形成电荷注入层12。根据本实施方式的制造方法，能够容易地实现辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的方式(一种配置方式，其中，在辅助电极2上设置在平面图中具有由比辅助电极2大的形状的电荷注入抑制层5)。特别是，具有流动性的涂覆型电荷注入材料能容易地填充在位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧的绝缘膜3上的空间，这是值得关注的。
根据以上的有机发光晶体管元件的制造方法中的任一方法(第一实施方式的第一制造方法、第一实施方式的第二制造方法、第二实施方式的第一制造方法和第二实施方式的第二制造方法)，通过形成具有预定大小的电荷注入抑制层之后(第一实施方式和第二实施方式的第一制造方法)或形成具有预定大小的叠层结构体8之后(第一实施方式和第二实施方式的第二制造方法)，过蚀刻辅助电极2，直到辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。因此，可更有效地进行制造。
<有机发光晶体管及发光显示装置>
以下，说明本发明的有机发光晶体管及发光显示装置的实施方式，但本发明不受以下说明的限制。
本实施方式的有机发光晶体管是在薄片状衬底上以矩阵图案配置的有机发光晶体管元件。本实施方式的有机发光晶体管包括：多个有机发光晶体管元件；在各有机发光晶体管元件的第一电极4与第二电极7之间施加恒定电压(漏极电压VD)的第一电压供给单元；以及在各有机发光晶体管元件的第一电极4与辅助电极2之间施加可变电压(栅极电压VG)的第二电压供给单元。
图13及图14是表示本实施方式的有机发光晶体管中包含的有机发光晶体管元件的电极配置例的平面图。图13是以梳状形成由绝缘膜3、辅助电极2和电荷注入抑制层5构成的叠层结构体8时的配置图，图14是以格栅状形成该叠层结构体时的配置图。图13所示的电极配置包括：由在平面图中沿垂直方向延伸的第一电极4；与第一电极4正交的、从一侧横向延伸的梳状叠层结构体8(包含辅助电极2)；与第一电极4正交并与叠层结构体8重叠，从另一侧横向延伸的第二电极7。在图14所示的电极配置中设有形成为格栅状的X方向的叠层结构体8x和Y方向的叠层结构体8y，取代图13的梳状叠层结构体8。这里，图13及图14的配置仅为示例。
在本实施方式的发光显示装置中，以矩阵图案配置有多个发光部。多个发光部各包括具有本发明特征的有机发光晶体管元件。
图15是表示一例内置本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的发光显示装置的略图。图16是表示一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的、具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图。这里说明的发光显示装置是一例各像素(单位元件)180具有1个开关晶体管的情况。
图15及图16所示的各像素180均与纵横地配置的第一开关线187和第二开关线188连接。如图15所示，第一开关线187和第二开关线188均与电压控制电路164连接。电压控制电路164与图像信号供给源163连接。此外，在图15及图16中，附图标记186是地线，附图标记189是恒压施加线。
如图16所示，第一开关晶体管183的源极193a与第二开关线188连接，第一开关晶体管183的栅极194a与第一开关线187连接，第一开关晶体管183的漏极195a与有机发光晶体管140的辅助电极2及电压维持用电容器185的一端连接。电压维持用电容器185的另一端与地线186连接。有机发光晶体管140的第二电极7也与地线186连接。有机发光晶体管140的第一电极4与恒压施加线189连接。
以下，说明图16所示的电路动作。一旦在第一开关线187上施加电压，电压就施加到第一开关晶体管183的栅极194a。由此，在源极193a与漏极195a之间形成导通。在此状态下，一旦在第二开关线188上施加电压，电压就施加在漏极195a上，电荷就被储存在电压维持用电容器185中。由此，即使施加在第一开关线187或第二开关线188上的电压关断，在有机发光晶体管140的辅助电极2上也将继续施加电压，直至电压维持用电容器185中储存的电荷消失为止。另一方面，通过在有机发光晶体管140的第一电极4上施加电压，使第一电极4与第二电极7之间导通，电流从恒压施加线189通过有机发光晶体管140流入地线186，从而有机发光晶体管140发光。
图17是表示另一例作为发光显示装置内的各像素(单位元件)而设置的、具有本发明的一实施方式的有机发光晶体管元件的有机发光晶体管的电路略图。这里说明的发光显示装置是各像素(单位元件)181具有2个开关晶体管的情况。
与图16的情况同样，图17所示的各像素181均与纵横地配置的第一开关线187和第二开关线188连接。如图15所示，第一开关线187和第二开关线188均与电压控制电路164连接。电压控制电路164与图像信号供给源163连接。此外，在图17中，附图标记186是地线，附图标记209是电流供给线，附图标记189是恒压施加线。
如图17所示，第一开关晶体管183的源极193a与第二开关线188连接，第一开关晶体管183的栅极194a与第一开关线187连接，第一开关晶体管183的漏极195a与第二开关晶体管184的栅极194b及电压维持用电容器185的一端连接。电压维持用电容器185的另一端与地线186连接。第二开关晶体管184的源极193b与电流源209连接，第二开关晶体管184的漏极195b与有机发光晶体管140的辅助电极2连接。有机发光晶体管140的第二电极7与地线186连接。有机发光晶体管140的第一电极4与恒压施加线189连接。
接着，说明图17所示电路的动作。在第一开关线187上施加电压时，电压就加在第一开关晶体管183的栅极194a上。由此，在源极193a与漏极195a之间形成导通。在此状态下，在第二开关线188上施加电压时，电压就施加在漏极195a上，电荷就储存在电压维持用电容器185中。由此，即使第一开关线187或第二开关线188上施加的电压关断，第二开关晶体管184的栅极194b上也被继续施加电压，直至电压维持用电容器185储存的电荷消失为止。由于第二晶体管184的栅极194b上加有电压，源极193b与漏极195b之间电连接。于是，电流就从恒压施加线189通过有机发光晶体管140流入地线186，从而有机发光晶体管140变亮(发光)。
图15所示的图像信号供给源163中包括或被连接到图像信息重现装置或将输入的电磁信息转换成电信号的装置。该图像信息重现装置包括或被连接到已记录图像信息的图像信息介质。图像信号供给源163配置成将电信号再转换成可由电压控制装置164接收的电信号，该电信号来自图像信息重现装置或来自将被输入的电磁信息转换成的电信号的装置。电压控制装置164还将来自图像信号供给源163的电信号转换，计算哪个像素180，181应发光多少时间，并确定施加在第一开关线187和第二开关线188上的电压、施加电压的时间和定时。由此，发光显示装置就能按图像信息来显示所要的图像。
若邻近的各微小像素各自发出RGB三种颜色，即以红色为基色的颜色、以绿色为基色的颜色和以蓝色为基色的颜色，则彩色显示的图像显示装置就得以实现。
<实施例>
以下说明实施例。
(实施例1)
在具有厚度100nm的ITO膜作为第一电极4(阳极)的玻璃衬底1上，通过溅射SiO2而形成100nm厚度的层状绝缘层3’。接着，在该层状绝缘层3’上按厚度2μm涂敷刻蚀用抗蚀剂膜(TOKYO OHKAKOGYO CO.Ltd.制造，商品名：OFPR800)，进行曝光及显影，按100μm的宽度d1形成梳状抗蚀剂图案。用此抗蚀剂图案作为掩模干刻蚀绝缘层3’而形成图案，形成宽度d1为100μm的厚100nm的梳状绝缘层3。接着，通过溅射Al而形成30nm厚的层状辅助电极2，以覆盖第一电极4和绝缘层3。然后，用旋涂法按100nm厚度在层状Al层上形成基于PVP的抗蚀剂膜(TOKYO OHKA KOGYO CO.Ltd.制造，商品名：TMR-P10)。然后，对它曝光及显影，以100μm的宽度d1形成电荷注入抑制层5。
接着，使用磷酸∶硝酸＝4∶1的混合溶液作为蚀刻剂，以100μm宽度的电荷注入抑制层5作为掩模，过刻蚀辅助电极2，直至使辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。在刻蚀时，辅助电极2与第一电极4直接接触的区域全部被刻蚀，但第一电极4不被刻蚀。此时，辅助电极2的宽度d2是70μm，图2所示的d3和d4均为15μm。
然后，在第一电极4上未设有绝缘层3的区域用旋涂法涂敷电荷注入材料，即聚芴((AMERICAN DYE SOURCE公司制造，商品名：聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(N，N′-二辛基)-N，N′-二(对丁基苯)1，4-二氨基-苯)])]，(Poly[(9，9-dioctylfluorenyl-2，7-diyl)-co-(N，N′-diphenyl)-N，N′-di(p-butylphenyl)1，4-diamino-benzene)])，从而以厚度250μm形成电荷注入层12，该厚度大于叠层结构体8(由绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成)的厚度。
然后，采用真空淀积法再成膜α-NPD(厚度40nm)作为电荷(空穴)输送层13，以覆盖电荷注入层12。然后，采用真空淀积法依次层叠作为发光层11的Alq3(厚度60nm)/作为电子注入层14的Lif(厚度1nm)/作为第二电极7的Al(厚度100hm)。由此，制成图18所示的实施例1的有机发光晶体管元件。
(实施例2)
采用喷墨法涂敷电荷注入材料，即聚芴(AMERICAN DYESOURCE制造，商品名：聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(N，N′-二辛基)-N，N′-二(对丁基苯)1，4-二氨基-苯)])](Poly [(9，9-dioctylfluorenyl-2，7-diyl)-co-(N，N′-diphenyl)-N，N′-di(p-butylphenyl)1，4-diamino-benzene)]))，按叠层结构体8(由绝缘膜3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成的叠层体)的厚度以下的厚度200nm，形成电荷注入层12。其余按照与实施例1同样的方式，制成图19所示的实施例2的有机发光晶体管元件。
(实施例3)
在第一电极4上形成层状绝缘层之前，采用旋涂法在第一电极4上按厚度80nm形成聚(3、4)乙烯二羟噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(简称PEDOT/PSS，拜尔公司制造，商品名：Baytron P CH8000)，作为电荷(空穴)注入层12′。其余按照与实施例1同样的方式，制成图20所示的实施侧3的有机发光晶体管元件。
(实施例4)
在上述各实施例中，预先按预定图案形成叠层结构体8的绝缘层3。在本实施例4中，预先形成叠层结构体8，然后将辅助电极2加工成在平面图中小于绝缘层3和电荷注入抑制层5。
在本实施例中，在具有厚度100nm的ITO膜即第一电极4(阳极)的玻璃基板1上，按照作为绝缘层3’的SiO2(厚度160nm)/作为辅助电极2’的Al(厚度30nm)/作为电荷注入抑制层5’的SiO2(厚度100nm)的顺序以层状施以溅射成膜，形成层状叠层体。接着，在该层状叠层体上按厚度2μm，涂复刻蚀用抗蚀剂膜(TOKYO OHKA KOGYO CO.Ltd.制造，商品名：OFPR800)，进行曝光及显影，以100μm的宽度d1形成梳状保护膜图案，用它作为掩模，干刻蚀上述层状叠层体，形成图案，以100μm的宽度d1形成梳状叠层结构体8(按照作为绝缘层3的SiO2(厚度160nm)/作为辅助电极2的Al(厚度30nm)/作为电荷注入抑制层5的SiO2(厚度100nm)的顺序叠层)。然后，用剥离液(TOKYO OHKA KOGYO CO.Ltd.制造，商品名：剥离液104)剥离刻蚀用抗蚀剂膜。
接着，用磷酸∶硝酸＝4∶1的混合溶液作为蚀刻剂，以100μm宽度的电荷注入抑制层5作为掩模，将辅助电极2过刻蚀，直至辅助电极2的边缘部2a位于电荷注入抑制层5的边缘部的内侧。在此刻蚀过程中，辅助电极2被刻蚀，但第一电极4不被刻蚀。此时的辅助电极2的宽度d2是86μm，图2所示的d3和d4均为7μm。
然后，在第一电极4上未设有绝缘层3的区域，采用旋涂法涂敷电荷注入材料，即聚芴(AMERICAN DYE SOURCE制造，商品名：聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(N，N′-二辛基)-N，N′-二(对丁基苯)1，4-二氨基-苯)])](Poly[(9，9-dioctylfluorenyl-2，7-diyl)-co-(N，N′-diphenyl)-N，N′-di(p-butylphenyl)1，4-diamino-benzene)])，形成厚度250μm的电荷注入层12，该厚度大于照叠层结构体8(由绝缘层3、辅助电极2及电荷注入抑制层5构成)的厚度。
然后，用真空蒸镀法再成膜α-NPD(厚度40nm)作为电荷(空穴)输送层13，以覆盖电荷注入层12。然后，用真空蒸镀法依次叠层作为发光层11的Alq3(厚度60nm)/作为电子注入层14的LiF(厚度1nm)/作为第二电极7的Al(厚度100nm)。由此，制成图18所示的实施例4的有机发光晶体管元件。