有机半导体发光装置以及使用了该发光装置的显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具有场效应型晶体管的形式的有机半导体发光装置、以及利用了该发光装置的显示装置。该有机半导体装置包括：有机半导体发光层，其可输送空穴和电子，通过空穴和电子的再结合而产生发光；空穴注入电极，其向该有机半导体发光层注入空穴；电子注入电极，其向有机半导体发光层注入电子；和栅电极，其与这些电极之间的有机半导体发光层对置。通过对栅电极赋予控制电压，控制有机半导体发光层内的载流子的分布，可进行发光的接通／断开、或调制发光强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具备有机半导体发光层的有机半导体发光装置以及使用了该发光装置的显示装置。
技术介绍
作为有机半导体装置的典型例的有机场致发光元件，是利用了有机半导体层中的电子和空穴的再结合所伴随的发光现象的发光元件。具体而言，有机场致发光元件具备有机半导体发光元件、向该有机半导体发光层注入电子的电子注入电极、和向所述有机半导体发光层注入空穴的空穴注入电极(专利文献1)。这样的有机场致发光元件中的发光的接通/断开，通过施加到空穴注入电极与电子注入电极之间的电压的接通/断开而进行。而且，发光强度的调制通过对施加到空穴注入电极与电子注入电极之间的电压进行可变控制而实现。专利文献1特开平5-315078号公报但是，若考虑对多个发光像素进行二维排列(矩阵排列)来制作二维显示器件的情况，则在如上所述的现有有机场致发光元件中驱动困难，优选采用场效应型晶体管的方式。可是，在采用了有机半导体的场效应型晶体管中，还未发现发光成功的实例的报告，场效应型晶体管方式的有机半导体发光装置尚未实现。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种具有场效应型晶体管的形式的有机半导体发光装置、以及利用了该发光装置的显示装置。本专利技术的一个方案所涉及的有机半导体发光装置包括有机半导体发光层，其可输送空穴和电子，通过空穴和电子的再结合而产生发光；空穴注入电极，其向该有机半导体发光层注入空穴；电子注入电极，其配置为相对于该空穴注入电极保持规定间隔，向所述有机半导体发光层注入电子；和栅电极，其与所述空穴注入电极和所述电子注入电极之间的所述有机半导体发光层对置，控制所述有机半导体发光层内的载流子的分布。根据该结构，通过使用可输送空穴和电子的双极性有机半导体发光层，从而在该有机半导体发光层内，发生从空穴注入电极注入的空穴与从电子注入电极注入的电子的再结合，由此可产生发光。并且，按照与空穴注入电极和电子注入电极之间的有机半导体发光层对置的方式配置栅电极，由此，该有机半导体发光装置具有作为场效应型晶体管的基本形式。因此，通过对栅电极赋予控制电压，控制有机半导体发光层内的载流子的分布，从而可进行发光的接通/断开、或调制发光强度。所述有机半导体发光层可包括作为空穴输送材料的P型有机半导体材料、和作为电子输送材料的N型有机半导体材料。在该结构中，由于有机半导体发光层包括P型有机半导体材料和N型有机半导体材料，因此可良好地输送空穴和电子双方。由此，可有效地引起有机半导体发光层内的空穴和电子的再结合。而且，所述有机半导体发光层也可由P型有机半导体材料以及N型有机半导体材料的混合物构成。根据该结构，由P型有机半导体材料以及N型有机半导体材料的混合物形成有机半导体发光层，因此可有效地产生该有机半导体发光层内的空穴和电子的再结合。在该情况下，通过适当设定P型有机半导体材料与N型有机半导体材料的混合比，可调整分别从空穴注入电极和电子注入电极注入的空穴以及电子的注入量的平衡。由此，能更有效地发光。所述有机半导体发光层可通过P型有机半导体材料以及N型有机半导体材料的共同蒸镀而制作。并且，优选所述有机半导体发光层还包括形成发光中心的发光材料。由此，能更有效地发光。发光材料在该情况下为有机物，是指不具有电子、空穴输送功能的材料。在该情况下，优选所述有机半导体发光层通过P型有机半导体材料、N型有机半导体材料以及发光材料的共同蒸镀而制作。优选所述发光材料是HOMO(highest occupied molecular orbital)能级与LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)能级之差比所述P型有机半导体材料和N型有机半导体材料中的至少任意一方小的材料。所述有机半导体发光层可具有层叠构造，所述层叠构造层叠了由P型有机半导体材料构成的P型有机半导体层、和由N型有机半导体材料构成的N型有机半导体层。在该结构中，由层叠了P型有机半导体层和N型有机半导体层的层叠构造来构成可输送空穴和电子双方的有机半导体发光层。根据该构造，也可在层叠构造的有机半导体发光层内产生空穴与电子的再结合，从而可实现具有作为场效应型晶体管的基本形式的有机半导体发光装置。优选所述P型有机半导体材料包括噻吩和亚苯基的共聚低聚物。噻吩和亚苯基的共聚低聚物是指噻吩环与苯环一维连接的π电子共轭系材料。作为该(噻吩/亚苯基)共聚低聚物的例子，可举出TPTPT(2，5-bis(4-(2′thiophene-yl)phenyl)thiophene)。而且，优选所述N型有机半导体材料包括萘酸酐。作为萘酸酐化合物的例子，可枚举NTCDA(萘四羧酸二酐)。作为所述P型有机半导体材料，除(噻吩/亚苯基)共聚低聚物以外，还可应用并苯衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物、和芴衍生物，此外，还可使用在这些构造中包含茋的材料。当然优选发光量子产额高的材料。并且，作为所述N型有机半导体材料，除萘酸酐以外，还可使用二萘嵌苯衍生物、富勒烯(フラレ一ン)衍生物等。此外，使上述P型材料氟化后的材料也是有用的。本专利技术的另一方案所涉及的有机半导体发光装置包括有机半导体发光层，其可注入空穴和电子中的至少任意一方，通过空穴和电子的再结合而产生发光；空穴注入电极，其向该有机半导体发光层注入空穴；电子注入电极，其配置为相对于该空穴注入电极保持1.0μm以下的间隔，向所述有机半导体发光层注入电子；和栅电极，其与所述空穴注入电极和所述电子注入电极之间的所述有机半导体发光层对置，控制所述有机半导体发光层内的载流子的分布。根据该结构，可实现将能够输送空穴或电子任意一方的有机半导体发光层用作活性层的、具有作为场效应型晶体管形式的有机半导体发光装置。在本专利技术中，使空穴注入电极与电子注入电极之间的间隔为1.0μm以下的间隔。即，沟道长被确定在1.0μm的微小距离。根据这样的结构，若对栅电极赋予适当的电压，则在有机半导体发光层的栅电极侧表面感应的载流子的夹断点会位于非常靠近空穴注入电极和电子注入电极中任意一方的位置。并且，在该夹断点与电极之间形成强电场，超过电极与有机半导体发光层之间的电位势垒，载流子会产生移动。由此，在夹断点附近发生空穴和电子的再结合，可观测到由此引起的发光。这样，即使是只能输送空穴或电子任意一方的有机半导体发光层，也可通过设定微小的沟道长来实现有效的发光。所述有机半导体发光层还可包括形成发光中心的发光材料。根据该结构，通过在有机半导体发光层内形成发光中心，可实现更有效的发光。所述有机半导体发光层可包括噻吩和亚苯基的共聚低聚物。所述空穴注入电极和所述电子注入电极可分别具有按照保持间隔并相互啮合的方式而配置的梳齿形状部，根据该结构，由于空穴注入电极与电子注入电极具有保持间隔(微小间隔)并相互啮合的梳齿形状部，因此可加长空穴注入电极与电子注入电极的对置部的全长。换言之，可加宽沟道宽度。由此，由于可有效地产生空穴与电子的再结合，因此可实现低电压驱动，而且可实现高的发光效率。并且，若预先使梳齿部分形成为较宽的宽度，从而以面发光状态对其进行视觉辨认，则可实现实质上的面发光光源。通过将如上所述的有机半导体装置在基板上进行一维或二维排列，可构成一维或二维的显示装置(由有机半导体发光装置构成各图像)。本专利技术上述的或其他目的、特征及效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机半导体发光装置，包括：有机半导体发光层，其可输送空穴和电子，通过空穴和电子的再结合而产生发光；空穴注入电极，其向该有机半导体发光层注入空穴；电子注入电极，其配置为相对于该空穴注入电极保持规定间隔，向所述有机半导体发光层注入电子；和栅电极，其与所述空穴注入电极和所述电子注入电极之间的所述有机半导体发光层对置，控制所述有机半导体发光层内的载流子的分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-8-30 250600/20041.一种有机半导体发光装置，包括有机半导体发光层，其可输送空穴和电子，通过空穴和电子的再结合而产生发光；空穴注入电极，其向该有机半导体发光层注入空穴；电子注入电极，其配置为相对于该空穴注入电极保持规定间隔，向所述有机半导体发光层注入电子；和栅电极，其与所述空穴注入电极和所述电子注入电极之间的所述有机半导体发光层对置，控制所述有机半导体发光层内的载流子的分布。2.根据权利要求1所述的有机半导体发光装置，其特征在于，所述有机半导体发光层包括作为空穴输送材料的P型有机半导体材料、和作为电子输送材料的N型有机半导体材料。3.根据权利要求2所述的有机半导体发光装置，其特征在于，所述有机半导体发光层由P型有机半导体材料以及N型有机半导体材料的混合物构成。4.根据权利要求3所述的有机半导体发光装置，其特征在于，所述有机半导体发光层通过P型有机半导体材料以及N型有机半导体材料的共同蒸镀而制作。5.根据权利要求3所述的有机半导体发光装置，其特征在于，所述有机半导体发光层还包括形成发光中心的发光材料。6.根据权利要求5所述的有机半导体发光装置，其特征在于，所述有机半导体发光层通过P型有机半导体材料、N型有机半导体材料以及发光材料的共同蒸镀而制作。7.根据权利要求5或6所述的有机半导体发光装置，其特征在于，所述发光材料是HOMO能级与LUMO能级之差比所述P型半导体材料和N型有机半导体材料中至少任意一方小的材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山田崇人，内生藏广幸，安达千波矢，
申请(专利权)人：国立大学法人京都大学，日本先锋公司，株式会社日立制作所，罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]