JP2001196173A

JP2001196173A - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2001196173A
Application number: JP2000001367A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井; Etsuo Mihashi; 悦央三橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルターの段差による配線の段切れ
を防止し、低コストで高品位で歩留まりのよい有機ＥＬ
表示装置を実現する。【解決手段】基板上に制御電極と一組の被制御電極と
が非単結晶シリコン基体に形成されているスイッチング
素子と、このスイッチング素子により駆動される有機Ｅ
Ｌ素子とを有し、前記有機ＥＬ素子は、前記基板側から
カラーフィルター層と、ホール注入電極と、電子注入電
極と、カラーフィルター層とを順次有し、これらの電極
間に発光機能に関与する有機層を有し、前記カラーフィ
ルター層は、蒸着法により形成されている構成の有機Ｅ
Ｌ表示装置とした。なお、有機ＥＬ素子は基板側から電
子注入電極と、ホール注入電極と、カラーフィルター層
とを順次有する構成であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ（エレク
トロルミネッセンス）素子に関し、詳しくは、有機化合
物の薄膜に電界を印加して光を放出する素子に用いられ
る有機ＥＬ表示装置のフィルター構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年において、有機ＥＬ素子を用いた表
示装置が開発されている。有機ＥＬ素子を多数使用した
有機ＥＬ素子装置をアクティブマトリックス回路により
駆動する場合、各ＥＬのピクセル（画素）には、このビ
クセルに対して供給する電流を制御するための薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）の如きＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）が一組ずつ接続されている。すなわち有機ＥＬ素子
に駆動電流を流すバイアス用のＴＦＴと、そのバイアス
用ＴＦＴを選択すべきかを示すスイッチ用のＴＦＴが一
組ずつ接続されている。

【０００３】従来のアクティブマトリックス型の有機Ｅ
Ｌ表示装置の回路図の一例を図１２，１３に示す。この
有機ＥＬ表示装置３１０は、画面３１１内のＸ方向信号
線Ｘ１，Ｘ２…、Ｙ方向信号線Ｙ１，Ｙ２…、電源Ｖｄ
ｄ線Ｖdd１，Ｖdd２…、スイッチ用ＴＦＴトランジスタ
Ｔｙ１１，１２、Ｔｙ２１，２２…、電流制御用ＴＦＴ
トランジスタＭ１１，１２、Ｍ２１，２２…、有機ＥＬ
素子ＥＬ１１０，１２０、ＥＬ２１０，２２０…、コン
デンサＣ１１，１２、Ｃ２１，２２…と、Ｘ方向周辺駆
動回路３１２，Ｙ方向周辺駆動回路３１３等により構成
される。

【０００４】Ｘ方向信号線Ｘ１，Ｘ２、Ｙ方向信号線Ｙ
１，Ｙ２により画素が特定され、その画素においてスイ
ッチ用ＴＦＴトランジスタＴｙ１１，１２、Ｔｙ２１，
２２がオンにされてその信号保持用コンデンサＣ１１，
１２、Ｃ２１，２２に画像データが保持される。これに
より、電流制御用のＴＦＴのＴＦＴトランジスタＭ１
１，１２、Ｍ２１，２２がオンにされ、電源線Ｖdd１、
Ｖdd２により有機ＥＬ素子ＥＬ１１０，１２０、ＥＬ２
１０，２２０に画像データに応じたバイアス用の電流が
流れ、これが発光される。

【０００５】例えばｘ方向信号線Ｘ１に画像データに応
じた信号が出力され、Ｙ方向信号線Ｙ１にＹ方向走査信
号が出力されると、これにより特定された画素のスイッ
チ用ＴＦＴトランジスタＴｙ１１がオンになり、画像デ
ータに応じた信号により電流制御用ＴＦＴトランジスタ
Ｍ１１が導通されて有機ＥＬ素子えＬ１１０に、この画
像データに応じた発光電流が流れ、発光制御される。こ
のように、画素毎に、薄膜型のＥＬ素子と、前記ＥＬ素
子の発光制御用の電流制御用ＴＦＴトランジスタと、前
記電流制御用ＴＦＴトランジスタのゲート電極に接続さ
れた信号保持用のコンデンサと、前記キャパシタへのデ
ータ書き込み用のスイッチ用のＴＦＴトランジスタ等を
有するアクティブマトリックス型ＥＬ画像表示装置にお
いて、ＥＬ素子の発光強度は、信号保持用のキャパシタ
に蓄積された電圧によって制御された発光電流制御用の
非線形素子であるＴＦＴトランジスタに流れる電流で決
定される(A66-in 201pi Electroluminescent Display
T.P.Brody、F.C.Luo、et.al、IEEE Trans ElectronI)evice
s、Vol. ED-22、No. 9、Sep. 1975, P739~P749参照）。

【０００６】ところで、このような有機ＥＬ素子を用い
たアクティブマトリクス型ディスプレイとして、種々の
応用例が考えられるが、中でもカラーディスプレイへの
応用への期待は高い。発光体をカラーディスプレイとし
て応用する場合、例えば、（１）赤、緑、青の各色の発光層を各画素毎に形成す
る。（２）発光層を白色発光とし、カラーフィルター層を用
いて青、緑、赤の３元色を得る。（３）発光層は青色などの単色発光とし、蛍光材料で構
成された蛍光変換層、あるいはこれとカラーフィルタ層
とを組み合わせてその他の表示色を得る。といった手法
が一般的である。

【０００７】しかし、発光体自体で複数の発光色を用意
する場合、赤色発光の発光層に用いる蛍光材料として適
当なものが少なく、色純度の高い赤色が得られ難いとい
う問題がある。しかも、青色発光層の寿命が他の発光層
に比べて極端に短いため、発光装置全体の寿命が青色発
光層の寿命に支配されてしまう。

【０００８】一方、単一の発光層と、蛍光材料で構成さ
れた蛍光変換層および／またはカラーフィルター層とを
組み合わせてカラーディスプレイとする方法は、単独の
有機ＥＬ素子のみで構成できるため、構成が単純で安価
であるばかりか、蛍光変換層および／またはカラーフィ
ルター層をパターン形成することによりフルカラー化で
きる点で優れた方式といえる。しかし、有機ＥＬ構造体
上にフォトレジスト技術により所定のパターンで蛍光変
換層および／またはカラーフィルター層を設けること
は、パターニング技術や有機ＥＬ構造体へのダメージ等
の点から極めて困難である。また、基板上に蛍光変換層
および／またはカラーフィルター層をパターン形成し、
その上に有機ＥＬ構造体を積層すると、段差ができてい
るので、断切れ（膜の不連続部分）が生じ、配線がつな
げられなくて電流が流れないために、有機ＥＬ素子とし
て機能しなくなってしまうという問題があった。

【０００９】しかも、カラーフィルター層を形成する際
に用いられるカラーレジスト材はかなり高価な材料であ
り、このような材料を用いることなくカラーフィルター
層を形成することができれば有機ＥＬ素子を応用した製
品を極めて安価に提供することができる。

【００１０】また、従来のカラーフィルター層は、樹脂
バインダー中に顔料、染料を分散させた構造であるた
め、通常塗布等により形成される。このため、塗り分け
による画素毎のカラーフィルターの形成は極めて困難で
あった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カラ
ーフィルターの段差による配線の段切れを防止し、低コ
ストで高品位で歩留まりのよい有機ＥＬ表示装置を実現
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的は、
以下の構成により達成される。（１）基板上に制御電極と一組の被制御電極とが非単
結晶シリコン基体に形成されているスイッチング素子
と、このスイッチング素子により駆動される有機ＥＬ素
子とを有し、前記有機ＥＬ素子は、前記基板側からカラ
ーフィルター層と、ホール注入電極と、電子注入電極と
を順次有し、これらの電極間に発光機能に関与する有機
層を有し、前記カラーフィルター層は、蒸着法により形
成されている有機ＥＬ表示装置。（２）基板上に制御電極と一組の被制御電極とが非単
結晶シリコン基体に形成されているスイッチング素子
と、このスイッチング素子により駆動される有機ＥＬ素
子とを有し、前記有機ＥＬ素子は、前記基板側から電子
注入電極と、ホール注入電極と、カラーフィルター層と
を順次有し、前記各電極間に発光機能に関与する有機層
を有し、前記カラーフィルター層は、蒸着法により形成
されている有機ＥＬ表示装置。（３）前記からフィルター層は、顔料にて形成されて
いる上記（１）または（２）の有機ＥＬ表示装置。（４）前記カラーフィルター層の膜厚は、２０００nm
以下である上記（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ表
示装置。（５）前記蒸着法は、マスク蒸着法である上記（１）
〜（４）のいずれかの有機ＥＬ表示装置。（６）前記基板は、樹脂材料により形成されている上
記（１）〜（５）のいずれかの有機得ＥＬ表示装置。（７）発光層から得られる発光光は、少なくとも波長
４５０〜６５０nmの連続した発光スペクトルを有する白
色発光である上記（１）〜（７）のいずれかの有機ＥＬ
表示装置。（８）樹脂封止構造体を有する上記（１）〜（７）の
いずれかの有機ＥＬ表示装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、基板上
に制御電極と一組の被制御電極とが非単結晶シリコン基
体に形成されているスイッチング素子と、このスイッチ
ング素子により駆動される有機ＥＬ素子とを有し、前記
有機ＥＬ素子は、前記基板側からカラーフィルター層
と、ホール注入電極と、電子注入電極と、カラーフィル
ター層とを順次有し、これらの電極間に発光機能に関与
する有機層を有し、前記カラーフィルター層は、蒸着法
により形成されているものである。

【００１４】あるいは、前記有機ＥＬ素子は、前記基板
側から電子注入電極と、ホール注入電極と、カラーフィ
ルター層とを順次有する逆積層構成であってもよい。

【００１５】このように、カラーフィルター層を蒸着法
で形成することにより、カラーフィルター層の厚みを極
めて薄くすることができ、段差部での配線切れなどの不
具合を防止できる。また、高価なレジスト材を用いるこ
となくフィルター層を形成できるので、有機ＥＬ表示装
置のコストを引き下げることができ、しかも顔料以外の
成分を含有していないので、色純度の高いフィルターを
形成することができる。また、カラーフィルター層は平
坦な薄膜で形成されるので、オーバーコート層が不要と
なり、製造工程が少なくなり、製造工数を短縮でき、さ
らにコストを低減することができる。また、マスク蒸着
法を用いることで、極めて容易に３原色の塗り分けを行
うことが出来、小さな画素面積内にもフルカラー表示用
のフィルターを配置することが出来る。

【００１６】カラーフィルター層の膜厚は、好ましくは
２０００nm以下、特に３００〜６００nm程度である。カ
ラーフィルター層の膜厚が薄すぎるとカラーフィルター
層としての機能が低下してくる。逆に膜厚が厚すぎる
と、成膜工程に時間がかかりすぎるとともに、素子全体
の厚みが厚くなり、段切れなどの問題も生じやすくなっ
てくる。

【００１７】カラーフィルター層には、気相堆積法で形
成可能なもののなかから好適なものを適宜選択して用い
ればよく、有機ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラー
フィルターの特性を調整し、取り出し効率・色純度を最
適化すればよい。具体的には、有機顔料が好ましく、な
かでも多環式顔料またはアゾ顔料が好ましい。

【００１８】多環式顔料としては、フタロシアニン系、
アントラキノン系、ペリレンおよびペリノン系、チオイ
ンジゴ系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソイン
ドリノン系、キノフタロン系等が挙げられ、これらのな
かでも、赤色系のフィルターとしてキナクリドン系、青
色系のフィルターとしてフタロシアニン系、緑色系のフ
ィルターとして前記キナクリドン系とフタロシアニン系
の混合物が好ましい。

【００１９】アゾ顔料としては、不溶性アゾ顔料が好ま
しく、β−ナフトール系、ナフトールＡＳ系、アセト酢
酸アリールアミド系等のモノアゾ顔料、アセト酢酸アリ
ールアミド系、ピラゾロン系等のジスアゾ顔料が好まし
い。

【００２０】また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収
するような短波長の外光をカットできる材料を併用すれ
ば、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。

【００２１】また、誘電体多層膜のような光学薄膜を形
成してカラーフィルターの代わりにしても良い。

【００２２】蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を
吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させること
で、発光色の色変換を行うものである。

【００２３】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。実際には、レーザー色素などが適してお
り、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン
系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニ
ン等も含む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素
系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・ク
マリン系化合物等を用いればよい。

【００２４】光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りな
い場合に用いるが、必要のない場合は用いなくても良
い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しな
いような材料を選べば良い。

【００２５】カラーフィルター層の形成には蒸着法を用
い、上記カラーフィルター材料を直接気化し、成膜させ
る。蒸着法としてはマスク蒸着法が好ましい。

【００２６】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-4 Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm
／sec 程度とすることが好ましい。

【００２７】カラーフィルター層の形成に真空蒸着法を
用いる場合において、複数の化合物を含有させる場合、
化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着す
ることが好ましい。

【００２８】カラーフィルター層が下地層となる場合、
つまり基板と有機ＥＬ構造体との間に形成される場合に
は、カラーフィルター層と電極との間にバリア層を形成
することが好ましい。バリア層を形成することにより、
カラーフィルター層を電極のパターニングの際のエッチ
ング、洗浄液等から保護することができる。また、いわ
ゆる逆積層構成の場合には、ホール注入電極上に形成さ
れたカラーフィルター層を覆うようにバリア層を形成す
ることが好ましい。この場合バリア層は、水分、ガスを
防ぎ、有機ＥＬ構造体が腐食・汚染されるのを防止す
る。

【００２９】バリア層は、好ましくは酸化ケイ素により
形成され、好ましくは６３２ｎｍにおける屈折率が１．
４０〜１．５５、より好ましくは１．４４〜１．４８で
ある。屈折率がこれより高いと、有機層中の成分に対す
るバリア性がなくなってくる。低いと、水分等に対する
バリア性がなくなってくる。

【００３０】バリア層は、ＳｉＯ_x以外に、不可避不純
物として、Ｎ、Ｃ、Ａｒ等を０．５wt％以下含有してい
てもよい。

【００３１】ＳｉＯ_xのｘは１．８〜２．２、特に１．
９０〜２．０５であることが好ましい。ｘがバリア層全
体の平均値としてこのような値であれば、ｘの値は厚さ
方向に勾配をもっていてもよい。

【００３２】バリア層表面の平均表面粗さ（Ｒa ）は、
２〜５０nmが好ましい。また、最大表面粗さ（Ｒmax ）
は、１０〜５０nmが好ましい。バリア層表面で膜の平坦
性が悪くなると、電流リークやダークスポットが発生す
る要因となる。そのため、適当な成膜条件を選び、異常
粒成長を抑え、ホール注入電極に接する界面の平均表面
粗さ（Ｒa ）、最大表面粗さ（Ｒmax ）を上記範囲内に
することが好ましい。

【００３３】また、バリア層の発光光の透過率は８０％
以上であることが好ましい。透過率が低くなると、発光
層からの発光自体が減衰され、発光素子として必要な輝
度が得られなくなる傾向がある。

【００３４】また、バリア層の膜厚は、前記の範囲内で
あれば特に制限されないが、５〜５０nm、特に１０〜３
０nmであることが好ましい。

【００３５】このＳｉＯ_xを含有する膜は、プラズマＣ
ＶＤ法等によっても成膜できるが、スパッタ法で成膜す
ることが好ましい。上述のような膜を形成するために
は、特にＲＦ電源を用いた高周波スパッタ法が好まし
い。プラズマＣＶＤ法では、反応ガスによって水素が膜
中に混入する可能性が高く、それによって水分に対する
バリア性が劣化してしまうことがある。

【００３６】スパッタ法を用いて成膜する場合、スパッ
タガスには、通常のスパッタ装置に使用される不活性ガ
スが使用できる。中でも、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれ
か、あるいは、これらの少なくとも１種以上のガスを含
む混合ガスを用いることが好ましい。

【００３７】スパッタガスにＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれ
かを主スパッタガスとして用いる場合、基板ターゲット
間距離の積は２０〜６０Pa・cm、特に３０〜５０Pa・cm
の範囲が好ましい。この条件であればいずれのスパッタ
ガスを用いても好ましい結果を得ることができるが、特
にＡｒを用いることが好ましい。

【００３８】スパッタ法としては、ＲＦスパッタ法を用
いることが好ましい。ＲＦスパッタ装置の電力は１０〜
１００Ｗ／cm² の範囲が好ましい。周波数は１３．５６
ＭHzが好ましい。成膜レートは５〜５０nm／分の範囲が
好ましい。成膜中の圧力は０．１〜１Ｐａの範囲が好ま
しい。

【００３９】発光層は、少なくとも発光機能に関与する
１種類、または２種類以上の有機化合物薄膜、またはそ
の積層膜からなる。

【００４０】発光層は、少なくとも発光機能に関与する
１種類、または２種類以上の有機化合物薄膜、またはそ
の積層膜からなる。本発明における発光層は、好ましく
は白色発光が得られる発光層である。白色発光とは、代
表的な有機ＥＬ素子では、少なくとも波長４５０〜６５
０nm、特に４００〜７００nmの連続した発光スペクトル
が得られることをいう。この場合、発光波長帯域中にお
いて発光強度の強弱が有る程度見られるが、本発明にお
いては上記波長帯域に発光光が得られるもので有れば白
色発光とする。白色発光は単一の発光層から得られるも
のでも、複数の発光層の発光光を合成して得られるもの
であってもよい。

【００４１】本発明では好ましくは発光層は２層とし、
それぞれホスト物質に蛍光物質であるドーパントがドー
プされた構造を有するものとする。発光層はホール（正
孔）および電子の注入機能、それらの輸送機能、ホール
と電子の再結合により励起子を生成させる機能を有す
る。発光層には比較的電子的にニュートラルな化合物を
用いることが好ましい。また、発光層を２層とし、好ま
しくはそれぞれ異なった発光波長を有する蛍光物質をド
ーピングさせることで、広い発光波長帯域を確保した
り、発光色の色彩の自由度を広くすることができる。発
光帯域を広くすることで、これと蛍光物質などを用いた
色変換膜や、カラーフィルター等と組み合わせ、容易に
フルカラーのディスプレイや、白色発光を得ることがで
きる。また、発光層の発光色の組み合わせによっても種
々の発光色や、白色発光を得ることができる。なお、発
光層が２層より多くなると、各発光層への電子／ホール
の注入効率が低下し、発光効率が著しく低下してくる。

【００４２】本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光
作用を有する化合物である蛍光性物質をドーパントとし
て含有させる。このような蛍光性物質としては、例え
ば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されている
ような化合物、例えばルブレン系、クマリン系、キナク
リドン系、ジシアノメチルピラン系等の化合物から選択
される少なくとも１種以上が挙げられる。

【００４３】このような化合物の好ましい例として以下
に示すものがある。

【００４４】

【化１】

【００４５】

【化２】

【００４６】

【化３】

【００４７】

【化４】

【００４８】

【化５】

【００４９】また、これとは別に、あるいはこれに加え
て、本出願人による、特願平１０−１３７５０５号、特
願平１１−１２４９７１号、同１２５０４４号に記載さ
れているようなナフタセン系化合物も好ましい。特に前
記化合物と併用することにより、素子の寿命を飛躍的に
向上させることができる。

【００５０】ナフタセン系化合物は、好ましくは下記式
（III）で表される基本骨格を有する。

【００５１】

【化６】

【００５２】式（III）中、Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ はそれぞれ非置
換、または置換基を有するアルキル基、アリール基、ア
ミノ基、複素環基およびアルケニル基のいずれかを表
す。また、好ましくはアリール基、アミノ基、複素環基
およびアルケニル基のいずれかである。

【００５３】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアリール基として
は、単環もしくは多環のものであって良く、縮合環や環
集合も含まれる。総炭素数は、６〜３０のものが好まし
く、置換基を有していても良い。

【００５４】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアリール基として
は、好ましくはフェニル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリ
ル基、ピレニル基、ペリレニル基、コロネニル基、（１
−、および２−）ナフチル基、アントリル基、（ｏ−，
ｍ−，ｐ−）ビフェニリル基、ターフェニル基、フェナ
ントリル基等である。

【００５５】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアミノ基としては、
アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミ
ノ基等いずれでも良い。これらは、総炭素数１〜６の脂
肪族、および／または１〜４環の芳香族炭素環を有する
ことが好ましい。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエ
チルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ
基、ジトリルアミノ基、ビスジフェニリルアミノ基、ビ
スナフチルアミノ基等が挙げられる。

【００５６】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表される複素環基としては、
ヘテロ原子としてＯ，Ｎ，Ｓを含有する５員または６員
環の芳香族複素環基、および炭素数２〜２０の縮合多環
芳香複素環基等が挙げられる。

【００５７】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ で表されるアルケニル基として
は、少なくとも置換基の１つにフェニル基を有する（１
−、および２−）フェニルアルケニル基、（１，２−、
および２，２−）ジフェニルアルケニル基、（１，２，
２−）トリフェニルアルケニル基等が好ましいが、非置
換のものであっても良い。

【００５８】芳香族複素環基および縮合多環芳香複素環
基としては、例えばチエニル基、フリル基、ピロリル
基、ピリジル基、キノリル基、キノキサリル基等が挙げ
られる。

【００５９】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ が置換基を有する場合、これら
の置換基のうちの少なくとも２つがアリール基、アミノ
基、複素環基、アルケニル基およびアリーロキシ基のい
ずれかであることが好ましい。アリール基、アミノ基、
複素環基およびアルケニル基については上記Ｒ¹ 〜Ｒ⁴
と同様である。

【００６０】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ の置換基となるアリーロキシ基
としては、総炭素数６〜１８のアリール基を有するもの
が好ましく、具体的には（ｏ−，ｍ−，ｐ−）フェノキ
シ基等である。

【００６１】これら置換基の２種以上が縮合環を形成し
ていてもよい。また、さらに置換されていても良く、そ
の場合の好ましい置換基としては上記と同様である。

【００６２】Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ が置換基を有する場合、少なく
ともその２種以上が上記置換基を有することが好まし
い。その置換位置としては特に限定されるものではな
く、メタ、パラ、オルト位のいずれでも良い。また、Ｒ
¹ とＲ⁴ 、Ｒ² とＲ³ はそれぞれ同じものであることが
好ましいが異なっていてもよい。

【００６３】また、Ｒ¹ 〜Ｒ⁸ のうちの少なくとも５種
以上、より好ましくは６種以上が非置換または置換基を
有するアルキル基、アリール基、アミノ基、アルケニル
基または複素環基である。

【００６４】Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ は、それぞれ
水素または置換基を有していても良いアルキル基、アリ
ール基、アミノ基およびアルケニル基のいずれかを表
す。

【００６５】Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ で表されるア
ルキル基としては、炭素数が１〜６のものが好ましく、
直鎖状であっても分岐を有していても良い。アルキル基
の好ましい具体例としては、メチル基、エチル基、
（ｎ，ｉ）プロピル基、（ｎ，ｉ，ｓｅｃ，ｔｅｒｔ）
−ブチル基、（ｎ，ｉ，ｎｅｏ，ｔｅｒｔ）−ペンチル
基等が挙げられる。

【００６６】Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ で表されるア
リール基、アミノ基、アルケニル基としては、上記Ｒ¹
〜Ｒ⁴ の場合と同様である。また、Ｒ⁵ とＲ⁶ 、Ｒ⁷ と
Ｒ⁸は、それぞれ同じものであることが好ましいが、異
なっていても良い。

【００６７】また、ナフタセン系化合物は、さらに下記
の式（IV）で表される基本骨格を有するものが好まし
い。

【００６８】

【化７】

【００６９】上記式（IV）中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹³、Ｒ²¹〜
Ｒ²³、Ｒ³¹〜Ｒ³³およびＲ⁴¹〜Ｒ⁴³は水素、アリール
基、アミノ基、複素環基、アリーロキシ基およびアルケ
ニル基のいずれかである。また、これらのうちの少なく
とも１群中にはアリール基、アミノ基、複素環基および
アリーロキシ基のいずれかを置換基として有することが
好ましい。これらの２種以上が縮合環を形成していても
よい。あるいは、これらの全てが水素である場合にはＲ
⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ およびＲ⁸ のいずれかにはアルキル基、
またはアリール基を有することが好ましい。

【００７０】アリール基、アミノ基、複素環基およびア
リーロキシ基の好ましい態様としては上記Ｒ¹ 〜Ｒ⁴ と
同様である。また。Ｒ¹¹〜Ｒ¹³とＲ⁴¹〜Ｒ⁴³、Ｒ²¹〜Ｒ
²³とＲ³¹〜Ｒ³³は、それぞれ同じであることが好ましい
が異なっていてもよい。

【００７１】Ｒ¹¹〜Ｒ¹³、Ｒ²¹〜Ｒ²³、Ｒ³¹〜Ｒ³³およ
びＲ⁴¹〜Ｒ⁴³の置換基となるアミノ基としては、アルキ
ルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基等
いずれでも良い。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族、
および／または１〜４環の芳香族炭素環を有することが
好ましい。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルア
ミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジト
リルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基等が挙げられ
る。

【００７２】形成される縮合環としては、例えばインデ
ン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、キノ
リン、ｉｓｏキノリン、キノクサリン、フェナジン、ア
クリジン、インドール、カルバゾール、フェノキサジ
ン、フェノチアジン、ベンゾチアゾール、ベンゾチオフ
ェン、ベンゾフラン、アクリドン、ベンズイミダゾー
ル、クマリン、フラボン等を挙げることができる。

【００７３】このような化合物の好ましい例として以下
に示すものがある。

【００７４】

【化８】

【００７５】

【化９】

【００７６】これらの蛍光物質は、各発光層において少
なくとも１種以上が、それぞれ異なった発光波長を有す
るものが含有されていることが好ましい。

【００７７】また、それ自体で発光が可能なホスト物質
と組み合わせて使用することが好ましい。このような場
合の発光層におけるドーパントの含有量は、０．０１〜
２０wt％、さらには０．１〜１５wt％とすることが好ま
しい。また、発光層中の前記テトラセン骨格を有する化
合物の含有量は、０．０１〜１０wt% 、さらには０．１
〜５wt% であることが好ましい。

【００７８】発光層は、ホスト物質して、ホール輸送性
化合物、電子注入輸送性化合物のいずれかを有するか、
またはこれらの混合層とする。

【００７９】混合層では、キャリアのホッピング伝導パ
スができるため、各キャリアは極性的に優勢な物質中を
移動し、逆の極性のキャリア注入は起こり難くなり、有
機化合物がダメージを受け難くなり、素子寿命がのびる
という利点がある。前述のドーパントをこのような混合
層に含有させることにより、混合層自体のもつ発光波長
特性を変化させることができ、発光波長を長波長に移行
させることができるとともに、発光強度を高め、かつ素
子の安定性を向上させることができる。

【００８０】発光層のホスト物質に用いられるホール輸
送性化合物および電子輸送性化合物は、各々、後述のホ
ール注入輸送層用の化合物および電子注入輸送層用の化
合物の中から選択すればよい。なかでも、ホール輸送層
用の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、
例えばホール輸送材料であるトリフェニルジアミン誘導
体を用いるのが好ましい。

【００８１】電子注入輸送性の化合物としては、キノリ
ン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体
を配位子とする金属錯体、特に下記構造のトリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を用いること
が好ましい。また、フェニルアントラセン誘導体、テト
ラアリールエテン誘導体を用いることもできる。

【００８２】

【化１０】

【００８３】ホール輸送性化合物としては、強い蛍光を
持ったアミン誘導体、例えばホール輸送材料であるテト
ラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミンな
いしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミ
ン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾ
ール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオ
キサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等を挙げること
ができる。特にテトラアリールベンジシン化合物（トリ
アリールジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰ
Ｄ）、特願平８−３５８４１６号に示されているような
トリアリールアミン多量体（ＡＴＰ）が好ましい。

【００８４】トリフェニルジアミン誘導体の好ましい例
として以下に示すものがある。

【００８５】

【化１１】

【００８６】

【化１２】

【００８７】

【化１３】

【００８８】トリアリールアミン多量体の好ましい例と
して以下に示すものがある。

【００８９】

【化１４】

【００９０】

【化１５】

【００９１】

【化１６】

【００９２】この場合の混合比は、それぞれのキャリア
移動度とキャリア濃度を考慮する事で決定するが、一般
的には、ホール注入輸送性化合物／電子注入輸送性化合
物の重量比が、好ましくは１／９９〜９９／１、より好
ましくは１０／９０〜９０／１０、特に２０／８０〜８
０／２０、さらには４０／６０〜６０／４０程度となる
ようにすることが好ましい。

【００９３】また、混合層の形成方法としては、異なる
蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸
発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同
じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもでき
る。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ま
しいが、場合によっては、化合物が島状に存在するもの
であってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質
を蒸着するか、あるいは樹脂バインダー中に分散させて
コーティングすることにより、発光層を所定の厚さに形
成する。

【００９４】ホール注入輸送層は、ホール注入電極から
のホールの注入を容易にする機能、ホールを安定に輸送
する機能および電子を妨げる機能を有し、電子注入輸送
層は、電子注入電極からの電子の注入を容易にする機
能、電子を安定に輸送する機能およびホールを妨げる機
能を有するものであり、これらの層は、発光層に注入さ
れるホールや電子を増大・閉じこめさせ、再結合領域を
最適化させ、発光効率を改善する。

【００９５】発光層一層分の厚さは、分子層一層に相当
する厚みから、発光層の膜厚未満とすることが好まし
く、具体的には１〜８５nmとすることが好ましく、さら
には５〜６０nm、特には５〜５０nmとすることが好まし
い。

【００９６】発光層全体の厚さは特に限定されず、形成
方法によっても異なるが、通常、５〜５００nm程度、特
に１０〜３００nmとすることが好ましい。

【００９７】ホール注入層、ホール輸送層、および電子
注入輸送層の厚さは、再結合・発光領域の設計による
が、発光層の厚さと同程度もしくは１／１０〜１０倍程
度とすればよい。ホール注入層とホール輸送層は、それ
ぞれ１nm以上とするのが好ましい。このときの注入層、
輸送層の厚さの上限は、通常、注入層で５００nm程度、
輸送層で５００nm程度である。

【００９８】ホール注入層、およびホール輸送層には、
例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリアリー
ルジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳
香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導
体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ
基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等
を挙げることができる。これらのなかでもテトラアリー
ルベンジシン化合物（トリアリールジアミンないしトリ
フェニルジアミン：ＴＰＤ）、特願平８−３５８４１６
号に示されているようなトリアリールアミン多量体（Ａ
ＴＰ）が好ましい。その他、特開昭６３−２９５６９５
号公報、特開平２−１９１６９４号公報、特開平３−７
９２号公報、特開平５−２３４６８１号公報、特開平５
−２３９４５５号公報、特開平５−２９９１７４号公
報、特開平７−１２６２２５号公報、特開平７−１２６
２２６号公報、特開平８−１００１７２号公報、ＥＰ０
６５０９５５Ａ１等に記載されている各種有機化合物を
用いることができる。これらの化合物は２種以上を併用
してもよく、併用するときは別層にして積層したり、混
合したりすればよい。

【００９９】ホール注入層とホール輸送層とを設層する
場合、上記化合物のなかから好ましい組合せを選択して
用いることができる。このとき、ホール注入電極（ＩＴ
Ｏ等）側からイオン化ポテンシャルの小さい化合物の層
の順に積層することが好ましい。また、ホール注入電極
表面には薄膜性の良好な化合物を用いることが好まし
い。特に、ＡＴＰをホール注入層に用い、ＴＰＤをホー
ル輸送層に用いるとよい。このような積層とすることに
よって、駆動電圧が低下し、電流リークの発生やダーク
スポットの発生・成長を防ぐことができる。また、素子
化する場合、蒸着を用いているので１〜１０nm程度の薄
い膜も、均一かつピンホールフリーとすることができる
ため、ホール注入層にイオン化ポテンシャルが小さく、
可視部に吸収をもつような化合物を用いても、発光色の
色調変化や再吸収による効率の低下を防ぐことができ
る。ホール注入輸送層は、発光層等と同様に上記の化合
物を蒸着することにより形成することができる。

【０１００】また、電子注入輸送層には、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）等の８−キノ
リノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体
などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリ
レン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノ
キサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換
フルオレン誘導体等を用いることができる。発光層は電
子輸送層を兼ねたものであってもよく、このような場合
はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用す
ることが好ましい。電子注入輸送層の形成は発光層と同
様に蒸着等によればよい。

【０１０１】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-4Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／
sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続し
て各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形
成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げる
ため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低く
したり、ダークスポットの成長・発生を抑えたりするこ
とができる。

【０１０２】これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場
合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化
合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着する
ことが好ましい。

【０１０３】ホール注入電極材料は、ホール注入層等へ
ホールを効率よく注入することのできるものが好まし
く、仕事関数４．５eV〜５．５eVの物質が好ましい。具
体的には、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ド
ープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ
₂Ｏ₃）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）および酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）のいずれかを主組成としたものが好ましい。これら
の酸化物はその化学量論組成から多少偏倚していてもよ
い。Ｉｎ₂Ｏ₃に対するＳｎＯ₂の混合比は、１〜２０
wt％、さらには５〜１２wt％が好ましい。また、ＩＺＯ
でのＩｎ₂Ｏ₃に対するＺｎＯの混合比は、通常、１２
〜３２wt％程度である。

【０１０４】ホール注入電極は、仕事関数を調整するた
め、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を含有していてもよい。
酸化シリコン（ＳｉＯ₂）の含有量は、ＩＴＯに対する
ＳｉＯ₂の mol比で０．５〜１０％程度が好ましい。Ｓ
ｉＯ₂を含有することにより、ＩＴＯの仕事関数が増大
する。

【０１０５】光を取り出す側の電極は、発光波長帯域、
通常４００〜７００nm、特に各発光光に対する光透過率
が５０％以上、さらには８０％以上、特に９０％以上で
あることが好ましい。透過率が低くなりすぎると、発光
層からの発光自体が減衰され、発光素子として必要な輝
度を得難くなってくる。

【０１０６】電極の厚さは、５０〜５００nm、特に５０
〜３００nmの範囲が好ましい。また、その上限は特に制
限はないが、あまり厚いと透過率の低下や剥離などの心
配が生じる。厚さが薄すぎると、十分な効果が得られ
ず、製造時の膜強度等の点でも問題がある。

【０１０７】陰電極は、有機の電子注入輸送層等との組
み合わせにおいては電子注入性を有する電極として必要
に応じて下記のものを用いることができる。例えば、
Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性
を向上させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金
系、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａ
ｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．０１〜１４at％）、Ｉｎ・Ｍｇ
（Ｍｇ：５０〜８０at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０
１〜２０at％）等が挙げられる。

【０１０８】陰電極薄膜の厚さは、電子注入を十分行え
る一定以上の厚さとすれば良く、０．１nm以上、好まし
くは０．５nm以上、特に１nm以上とすればよい。また、
その上限値には特に制限はないが、通常膜厚は１〜５０
０nm程度とすればよい。

【０１０９】陰電極（電子注入電極）は、無機電子注入
輸送層との組み合わせでは、低仕事関数で電子注入性を
有している必要がないため、特に限定される必要はな
く、通常の金属を用いることができる。なかでも、導電
率や扱い易さの点で、Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｃｕ，
Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，ＰｄおよびＮｉ、特にＡｌ，Ａ
ｇから選択される１種または２種等の金属元素が好まし
い。

【０１１０】これら陰電極薄膜の厚さは、電子を無機電
子注入輸送層に与えることのできる一定以上の厚さとす
れば良く、５０nm以上、好ましくは１００nm以上とすれ
ばよい。また、その上限値には特に制限はないが、通常
膜厚は５０〜５００nm程度とすればよい。

【０１１１】陰電極と保護層とを併せた全体の厚さとし
ては、特に制限はないが、通常５０〜５００nm程度とす
ればよい。

【０１１２】さらに、素子の有機層や電極の劣化を防ぐ
ために、素子を封止板等により封止することが好まし
い。封止板は、湿気の浸入を防ぐために、接着性樹脂層
を用いて、封止板を接着し密封する。封止ガスは、Ａ
ｒ、Ｈｅ、Ｎ₂等の不活性ガス等が好ましい。また、こ
の封止ガスの水分含有量は、１００ppm 以下、より好ま
しくは１０ppm 以下、特には１ppm 以下であることが好
ましい。この水分含有量に下限値は特にないが、通常
０．１ppm 程度である。

【０１１３】封止板の材料としては、好ましくは平板状
であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材
料が挙げられるが、特にガラス、樹脂が好ましい。この
ようなガラス材として、コストの面からアルカリガラス
が好ましいが、特に、ソーダガラスで、表面処理の無い
ガラス材が安価に使用でき、好ましい。樹脂材として
は、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリカーボネー
ト等の熱可塑性樹脂等が好ましい。

【０１１４】封止板は、スペーサーを用いて高さを調整
し、所望の高さに保持してもよい。スペーサーの材料と
しては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガ
ラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ等が好
ましい。

【０１１５】なお、封止板に凹部を形成した場合には、
スペーサーは使用しても、使用しなくてもよい。使用す
る場合の好ましい大きさとしては、前記範囲でよいが、
特に２〜８μm の範囲が好ましい。

【０１１６】接着剤としては、安定した接着強度が保
て、気密性が良好なものであれば特に限定されるもので
はないが、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ
樹脂接着剤を用いることが好ましい。

【０１１７】有機ＥＬ素子は、通常、直流駆動型、パル
ス駆動型のＥＬ素子として用いられる。印加電圧は、通
常、２〜３０V 程度とされる。

【０１１８】本発明のスイッチング素子は、制御電極と
一組の被制御電極とがシリコン基体に形成され、有機Ｅ
Ｌ素子を直接駆動する半導体であれば特に規制されるも
のではないが、表示装置として機能させるにはＴＦＴ
（Thin Film Transistor）タイプのものが好ましい。

【０１１９】本発明に用いられる基板は、絶縁性であ
り、石英、サファイア、ガラスのような透明材料である
ことが好ましい。ここで、透明とは、有機ＥＬ表示装置
における実際的な使用に対して充分な光を透過する性質
を有することを意味する。例えば、所望の発光波長帯域
で５０％以上の光を透過するものは透明と考えられる。
また、低歪点ガラスとは、約７００℃以上の温度で歪む
ガラスをいう。

【０１２０】本発明に用いられる有機ＥＬ素子は、例え
ば図１に示すように、ＴＦＴが形成された基板などの基
体１／カラーフィルター層２／バリア層３／ホール注入
電極４／ホール注入輸送層５／発光層６／電子注入輸送
層７／陰電極（電子注入電極）８とが順次積層された構
成とすることができる。また、図２に示すように、基体
１／陰電極（電子注入電極）８／電子注入輸送層７／発
光層６／ホール注入輸送層５／ホール注入電極４／カラ
ーフィルター層２／バリア層３とが順次積層された逆積
層構成とすることもできる。図２の構成では、光取り出
し側は基体と反対側のホール注入電極側となる。この場
合、バリア層３は省略してもよいし、ホール注入電極４
とカラーフィルター層２との間に形成してもよい。図
１，２において、ホール注入電極４と陰電極８の間に
は、駆動電源９が接続されている。

【０１２１】本発明において、薄膜トランジスター（Ｔ
ＦＴ）は有機ＥＬ素子の駆動のために用いられる。

【０１２２】本発明のスイッチング素子について、図３
を参照しつつさらに具体的に説明する。図３は、有機Ｅ
Ｌ素子を駆動するＴＦＴアレイの一例を示した平面図で
ある。

【０１２３】図において、ソースバス１１にはソース電
極１３が接続され、コンタクトホール１３ａを介してシ
リコン基体２１上に形成されているソース部位と接続し
ている。このシリコン基体２１上には図示しない他の画
素のＴＦＴ素子と共通に接続されているゲートバス１２
が形成されていて、このゲートバス１２がシリコン基体
２１と交わる部分にゲート電極が形成される。

【０１２４】ソース部位とゲート電極を挟んでシリコン
基体上に形成されているドレイン部位にはコンタクトホ
ール１４ａを介してドレイン配線１４が接続されてい
る。このドレイン配線１４はコンタクトホール１４ｂを
介してゲートライン１５と接続され、このゲートライン
１５はＴＦＴ２を構成するシリコン基体２２上に形成さ
れるとともに、キャパシタ１８の一方の電極と接続され
ている。キャパシタ１８の他方の電極はアースバス２３
と接続されるとともに、ソース電極１７と接続され、こ
のソース電極１７はコンタクトホール１７ａを介してＴ
ＦＴ１のソース部位と接続されている。ゲートライン１
５がシリコン素体２２と交わる部位に、ゲート電極が形
成されることとなる。

【０１２５】ソース部位とゲート電極１５を挟んでシリ
コン基体上に形成されているドレイン部位にはコンタク
トホール１６ａを介してドレイン配線１６が接続され、
このドレイン配線１６は画素となる有機ＥＬ素子の一方
の電極を構成するか、それと接続されている。

【０１２６】この有機ＥＬ素子を直接駆動するＴＦＴ１
およびこれを駆動するＴＦＴ２等が本発明におけるスイ
ッチング素子（ＴＦＴ）に相当する。

【０１２７】このスイッチング素子の活性層は、例え
ば、ｎ+ ／ｉ／ｎ+ 領域が形成された部分であり、ｎ+
はＮ型にドーピングされた部位，ｉはドーピングされて
いない部位を示す。この活性層のドーピングがされた部
位はＰ型にドーピングされたＰ+であっても良い。この
活性層は、好ましくはポリシリコンで形成される。ポリ
シリコンは、アモルファスＳｉに比べ通電に対し十分な
安定性を示す。

【０１２８】ポリシリコンの前駆体としてのα−Ｓｉ層
は、各種ＣＶＤ法により積層しうるが、好ましくはプラ
ズマＣＶＤ法により積層する。その後、ＫｒＦ（２４８
nm）レーザーなどのエキシマーレーザーによりアニール
し、結晶化する。具体的な方法としては、ＳＩＤ´９
６，Ｄｉｇｅｓｔｏｆｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｐｅｒｓ
Ｐ１７〜２８に示されているような方法を用いるとよ
い。

【０１２９】エキシマレーザーのアニーリングとして
は、基板温度１００〜３００℃に維持するのが好まし
く、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ²のエネルギー量をもつ
レーザー光でアニール化するのが好ましい。

【０１３０】このほかに、通常用いられている熱アニー
ル法を用いて結晶化してもよい。また、熱アニール法と
レーザーアニール法を併用することにより、さらに好ま
しい結果を得ることができる。

【０１３１】活性処理されたポリシリコンには、９００
℃前後の加熱処理を経て形成されるシリコン薄膜（いわ
ゆる高温ポリシリコン膜）や６００℃以下の比較的低温
で形成されるシリコン薄膜（いわゆる低温ポリシリコン
膜）がある。本発明の活性層は、高温ポリシリコン、低
温ポリシリコンのいずれであってもよい。

【０１３２】活性層、すなわちα−Ｓｉの膜厚は１００
〜８００Å、好ましくは３００〜５００Åである。

【０１３３】活性層（ポリシリコン層）は、フォトリソ
グラフィにより、スイッチング素子として必要な構成と
なるようアイランドにパターン化される。

【０１３４】用いられる基板は、絶縁性を有する石英、
セラミック、サファイア、ガラス等を用いることができ
るが、好ましくは低歪点ガラスのような高価でない材料
である。ガラス基板が用いられるときにはＴＦＴ−ＥＬ
の製造全体がガラスの溶融または歪みを回避し、能動領
域内にドーパントの外側拡散（ｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉ
ｏｎ）を回避するため、アニーリングは低プロセス温度
で実施される。このようにしてガラス基板に対して全て
の製造段階は８００℃以下、好ましくは６００℃以下で
なされなければならない。

【０１３５】また、制御電極を構成するため、好ましく
は絶縁ゲート材料がポリシリコンアイランド上および絶
縁基板の表面にわたり積層される。絶縁材料は好ましく
はプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）または減圧ＣＶＤ（Ｌ
ＰＣＶＤ）のような化学蒸着（ＣＶＤ）により積層され
る二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）である。ゲート酸化物絶
縁層の厚さは好ましくは約５０〜２００nmである。基板
温度としては２５０〜４００℃が好ましくさらに高品質
の絶縁ゲート材料を得るためにはアニールを３００〜６
００℃で１〜３時間程度施すのが好ましい。

【０１３６】さらに、制御電極として、例えばゲート電
極を蒸着またはスパッタリング等により形成し、ゲート
電極をパターンニングする。ゲート電極の好ましい膜厚
は１００〜５００nmである。

【０１３７】好ましいゲート形成方法としてはゲートと
してポリシリコンを用いる次の技術がある。

【０１３８】＜ｎ型Ｐドープポリシリコン＞ゲート電極
は、プラズマＣＶＤ法でＰドープのα−Ｓｉを形成し、
これを６００℃アニールにより多結晶化させ、ｎ型の多
結晶Ｓｉとし、ホトリソグラフィーの手法を用いてパタ
ーニングする。

【０１３９】必要により、信号電極線および走査電極線
を形成してもよい。Ａｌ合金，Ａｌ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏな
どの金属線をフォトリソグラフィにより形成する。

【０１４０】また、Ａｌゲートを使用するときは、絶縁
するために陽極酸化を２回にわたり行うのが好ましい。
陽極酸化に関しては特公平８−１５１２０号公報に詳細
に開示されている。

【０１４１】さらに、イオンドーピングによりｎ+ また
はＰ+ の部位を形成する。

【０１４２】被制御電極としてのドレイン，ソースなど
のコンタクトは、上記絶縁膜を開口した箇所で行う。上
記絶縁膜の内、ＳｉＯ₂は、例えばＴＥＯＳ（テトラエ
トキシシラン）をガスとして基板温度２５０〜４００℃
の間に設定しＰＥＣＶＤにより得ることができる。また
ＥＣＲ−ＣＶＤで基板温度を１００〜３００℃としても
得ることができる。

【０１４３】層間絶縁膜は、例えば、下記の方法で形成
することができる。

【０１４４】プラズマエッチングによるエッチバック法
各種ＣＶＤ法，プラズマＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ（プラズマ
インハンスドＣＶＤ），ＬＰＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法な
どによりＳｉＯ₂シリカを好ましくは０．２μｍ〜３μ
ｍ成膜する。

【０１４５】この方法により平坦化された層間絶縁膜
（ＳｉＯ₂）を得ることができる。この方法には、シリ
カの他，ＰＳＧ，ＢＳＧ（リンシリカガラス，ボロンシ
リカガラス）を用いることもできるし、Ｓｉ₃Ｎ₄など
チッ化シリコン系化合物を用いることがもできる。

【０１４６】以上のようにして、スイッチング素子が形
成される。

【０１４７】スイッチング素子のオフ電流は、１×１０
^-8 A以下、特に１×１０^-10A以下である。その下限と
しては特に規制されるものではなく、少ないほど好まし
いが、通常、１×１０^-13A、好ましくは１×１０^-14A
程度である。オフ電流が多くなると、誤発光やコントラ
ストの低下を招く。

【０１４８】スイッチング素子の電界移動度は、好まし
くは６０（cm²／V・sec）以下、特に３０〜５０（cm²
／V・sec）である。

【０１４９】次に、本発明のスイッチング素子のより具
体的な構成、およびその製造工程について図を参照しつ
つ説明する。

【０１５０】先ず、図４に示すように、基板１０１上に
スパッタ法、各種ＣＶＤ法、好ましくはプラズマＣＶＤ
法等により、α−Ｓｉ層１０２を積層する。

【０１５１】その後、図５に示すように、エキシマレー
ザー１１５等によりアニール、結晶化を行い、活性層１
０２ａを形成する。

【０１５２】さらに、図６に示すように、結晶化された
活性層（ポリシリコン層）１０２ａをフォトリソグラフ
ィによりアイランドにパターン化する。

【０１５３】次に、図７に示すように、絶縁ゲート１０
３をポリシリコンアイランド１０２ａ上および絶縁基板
１０１の表面にわたり積層する。基板温度としては２５
０〜４００℃が好ましくさらに高品質の絶縁ゲート材料
を得るためにはアニールを３００〜６００℃で１〜３時
間程度施すのが好ましい。

【０１５４】次に、図８に示すように、ゲート電極１０
４を蒸着またはスパッタリングで成膜する。

【０１５５】次いで、図９に示すように、ゲート電極１
０４をパターニングし、パターニングされたゲート電極
１０４上からイオンドーピング１１６を行い、ｎ+ また
はＰ+ の部位を形成し、さらに、信号電極線および走査
電極線をフォトリソグラフィーにより形成する。

【０１５６】次いで、ドレイン，ソースなどのコンタク
トを形成する。コンタクトは、絶縁膜１１１を開口した
箇所で行う。先ず、常圧ＣＶＤ法により、層間絶縁層と
してＳｉＯ₂膜を成膜する。次いで、層間絶縁層をエッ
チングしてコンタクトホールを形成し、ドレイン、ソー
ス接続部を開口する。

【０１５７】開口したドレイン、ソース接続部に、それ
ぞれドレイン配線電極１１２、ソース配線電極１１３を
成膜して、ドレイン、ソース電極と接続する。この場
合、ドレイン、ソース電極のいずれか一方が、有機ＥＬ
素子の第１の電極、または第２の電極として機能する
か、これと接続される。図示例ではホール注入電極であ
るＩＴＯ（１１５）と接続される。さらに、ドレイン配
線電極１１２上に絶縁膜１１４を形成し、同時に画素部
分以外を覆うエッジカバーを形成して図１０に示すよう
なスイッチング素子を得る。

【０１５８】なお、ホール注入電極等、有機ＥＬ素子の
電極との接続には、例えば図１１に示すように配線電極
１１３と、ホール注入電極１１５との間に両者の接続性
を向上させるために、ＴｉＮ等の接続金属層１１６を形
成するとよい。

【０１５９】

【実施例】＜実施例１＞コーニング製１７３７耐熱性無
アルカリガラス基板の上にアモルファス・シリコン層を
約６００Åの厚さでＣＶＤ法により成膜した。この成膜
条件は、下記の通りである。Ｓｉ₂Ｈ₆ガス：１００SCCM、圧力：０．３Torr、温
度：４８０℃。

【０１６０】それからこのアモルファス・シリコン層を
固相成長させて活性層（ポリシリコン層）とした。この
固相成長は、熱アニールとレーザーアニールを併用し
た。その条件は下記の通りである。

【０１６１】＜熱アニール＞Ｎ₂：１ＳＬＭ、温度：６００℃、処理時間：２４時間

【０１６２】＜レーザーアニール＞ＫｒＦ：２５４nm、エネルギー密度：２００mJ／cm²、
ショット数：５０次いで、このポリシリコン層をパター
ニングして活性シリコン層：５００Åを得た。

【０１６３】この活性シリコン層の上にゲート酸化膜と
なるＳｉＯ₂層を、例えばプラズマＣＶＤ法により、約
８００Å成膜した。成膜条件は例えば下記の通りであ
る。投入パワー：５０Ｗ、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラ
ン）ガス：５０SCCM、Ｏ ₂：５００SCCM、圧力：０．１
〜０．５Torr、温度：３５０℃。

【０１６４】このＳｉＯ₂層の上に、ゲート電極となる
Ｍｏ−Ｓｉ₂層を、スパッタ法により、約１０００Å成
膜した。それからこのＭｏ−Ｓｉ₂層および上記で形成
したＳｉＯ₂層を、例えばドライエッチングによりパタ
ーニングし、ゲート電極およびゲード酸化膜を得た。

【０１６５】次いで、このゲート電極をマスクとしてシ
リコン活性層のソース・ドレイン領域となるべき部分に
イオンドーピング法により、Ｎ型の不純物：Ｐをドーピ
ングした。

【０１６６】次に、これを窒素雰囲気中で約５５０℃で
１０時間加熱して、ドーパントの活性化を行った。さら
に、水素雰囲気中で約４００℃で３０分加熱処理して水
素化を行い、半導体の欠陥準位密度を減少させた。

【０１６７】そして、この基板全体に層間絶縁層となる
ＳｉＯ₂層を、厚さ約８０００Å成形した。この層間絶
縁層となるＳｉＯ₂の成膜条件は、以下の通りである。

【０１６８】Ｏ₂／Ｎ₂：１０ＳＬＭ５％ＳｉＨ₄／Ｎ₂：１ＳＬＭ１％ＰＨ₃／Ｎ₂：５００SCCM Ｎ₂：１０ＳＬＭ温度：４１０℃ 圧力：大気圧

【０１６９】この層間絶縁層となるＳｉＯ₂膜をエッチ
ングし、コンタクト用のホールを形成した。次いで、ド
レイン、ソース配線電極としてＡｌを蒸着した。

【０１７０】得られたＴＦＴアレイのＳ値は１．０（V
／decade）、オフ電流は４×１０^-10Aであった。

【０１７１】次に、有機ＥＬ素子の形成領域に青色フィ
ルター層と、赤色フィルター層と、緑色フィルター層と
して、フタロシアニンブルー（青色）、キナクリドンレ
ッド（赤色）、フタロシアニンブルーおよびキナクリド
ンレッド（緑色）をそれぞれマスク蒸着法により形成し
た。

【０１７２】蒸着時の圧力は１×１０^-4Pa以下とし、各
フィルター層の膜厚は、４００nmとした。

【０１７３】次に、ターゲットにＳｉＯ₂を用い、ＲＦ
スパッタ法で、バリア層を、成膜速度１０nm／minで、
３０nmの厚さに成膜した。このときのスパッタガスはＡ
ｒ１００sccmで、成膜中の圧力は０．５Paとした。ま
た、温度は室温で、投入電力は周波数１３．５６ＭHzで
５００Ｗ、基板・ターゲット間は５cmであった。成膜し
たバリア層の組成はＳｉＯ_1.8であった。

【０１７４】次に、ＩＴＯ透明電極（ホール注入電極）
を膜厚８５nmで６４ドット×７ラインの画素（一画素当
たり２００×２００μm ）を構成するよう成膜、パター
ニングし、上記ＴＦＴの被制御電極の一方と接続した。
そして、パターニングされたホール注入電極が形成され
た基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超
音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥し
た。その後、ＵＶ／Ｏ₃洗浄を行った。

【０１７５】次に、再び真空蒸着装置の基板ホルダーに
固定して、槽内を１×１０^-4Pa以下まで減圧した。

【０１７６】減圧状態を保ったまま、下記構造のＮ，
Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［Ｎ−（４−メチル
フェニル）−Ｎ−フェニル−（４−アミノフェニル）］
−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＡＴＰ
３４）を蒸着速度０．２nm／sec で４０nmの膜厚に蒸着
し、ホール注入層とした。

【０１７７】

【化１７】

【０１７８】次いで、下記構造のＮ，Ｎ´−ビス（ｍ−
メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−１，１´−
ビフェニル−４，４´−ジアミン（ＴＰＤ２７）を蒸着
速度０．２nm/secで２０nmの厚さに蒸着し、ホール輸送
層とした。

【０１７９】

【化１８】

【０１８０】次いで、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ルブレンを、１体積％ドープしたものを、全体の蒸着速
度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第１の発
光層とした。

【０１８１】

【化１９】

【０１８２】さらに、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ＤＳＭＡを、２．５体積％ドープしたものを、全体の蒸
着速度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第２
の発光層とした。

【０１８３】

【化２０】

【０１８４】次に、減圧状態を保ったまま、Ａｌｑ3 を
蒸着速度０．２nm／sec.で５０nmの厚さに蒸着して、電
子注入輸送層とした。

【０１８５】次いで、減圧を保ったまま、ＡｌＬｉ（Ｌ
ｉ：７at％）を１nmの厚さに蒸着し、続けてＡｌを２０
０nmの厚さに蒸着し、電子注入電極および補助電極の陰
電極とした。

【０１８６】最後にガラス封止して有機ＥＬ表示装置を
得た。

【０１８７】このようにして得られた有機ＥＬ素子は、
ＴＦＴのオン・オフ動作に従い、明滅した。また、マス
ク蒸着法により形成されているため、２００μm 角の画
素内に３原色のフィルター層を形成することができた。
また、発光層から得られる発光光は４００〜７００nmの
波長帯域の白色光であった。

【０１８８】得られたサンプルを１０サンプル用意し、
各画素を１０mA/cm² の定電流密度で所定のパターンに
駆動し、表示面を目視により観察したところ、従来のカ
ラーフィルターを用いたものに比べ色味、彩度の表現に
優れた表示画面が得られることが確認できた。また、カ
ラーレジスト材とオーバーコートの形成が不要になった
ため、約３０％以上のコスト低減が可能となった。

【０１８９】＜実施例２＞実施例１において、ＴＦＴ素
子を形成した後に有機ＥＬ素子の形成領域となる部分
に、真空蒸着法によりＡｌを２００nmの厚さに蒸着し、
続けてＡｌＬｉ（Ｌｉ：７at％）を１nmの厚さに蒸着
し、所定のパターンにパターニングして補助電極および
電子注入電極の陰電極とした。

【０１９０】次に、減圧状態を保ったまま、トリス（８
−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を蒸着速度
０．２nm／sec.で５０nmの厚さに蒸着して、電子注入輸
送層とした。

【０１９１】次いで、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ＤＳＭＡを、２．５体積％ドープしたものを、全体の蒸
着速度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第２
の発光層とした。

【０１９２】さらに、減圧を保ったまま、ＴＰＤ２７
と、Ａｌｑ3 とを１：１で混合したものに、下記構造の
ルブレンを、１体積％ドープしたものを、全体の蒸着速
度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、第１の発
光層とした。

【０１９３】次いで、ＴＰＤ２７を蒸着速度０．２nm/s
ecで２０nmの厚さに蒸着し、ホール輸送層とした。

【０１９４】減圧状態を保ったまま、Ｎ，Ｎ’−ジフェ
ニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［Ｎ−（４−メチルフェニル）−
Ｎ−フェニル−（４−アミノフェニル）］−１，１’−
ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＡＴＰ３４）を蒸着
速度０．２nm／sec で４０nmの膜厚に蒸着し、ホール注
入層とした。

【０１９５】次に、スパッタ装置に移し、ＩＴＯ透明電
極（ホール注入電極）を膜厚８５nmで６４ドット×７ラ
インの画素（一画素当たり２００×２００μm ）を構成
するよう成膜、パターニングした。

【０１９６】次いで、青色フィルター層と、赤色フィル
ター層と、緑色フィルター層として、フタロシアニンブ
ルー（青色）、キナクリドンレッド（赤色）、フタロシ
アニンブルーおよびキナクリドンレッド（緑色）をそれ
ぞれマスク蒸着法により形成した。

【０１９７】次に、ターゲットにＳｉＯ₂を用い、ＲＦ
スパッタ法で、バリア層を、成膜速度１０nm／minで、
３０nmの厚さに成膜した。このときのスパッタガスはＡ
ｒ１００sccmで、成膜中の圧力は０．５Paとした。ま
た、温度は室温で、投入電力は周波数１３．５６ＭHzで
５００Ｗ、基板・ターゲット間は５cmであった。成膜し
たバリア層の組成はＳｉＯ_1.9であった。

【０１９８】最後にガラス封止して有機ＥＬ表示装置を
得た。

【０１９９】得られた有機ＥＬ表示装置を実施例１と同
様にして評価したところ、実施例１とほぼ同様の結果が
得られた。また、カラーフィルター層の形成に伴う有機
ＥＬ素子へのダメージはほとんど見られなかった。

【０２００】＜実施例３＞実施例２において、封止板を
ガラス板からＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フ
ィルムにＳｉＯ₂ コートを施したものに代えた以外は実
施例２と同様にして作製した有機ＥＬ表示装置につい
て、実施例２の表示装置とともに輝度半減時間を評価し
たところ、ほぼ同様の結果となり、ＰＥＴ製の封止板を
用いても十分実用性を有することがわかった。

【０２０１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、カラーフ
ィルターの段差による配線の段切れを防止し、低コスト
で高品位で歩留まりのよい有機ＥＬ表示装置を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の基本構成を示す概略断
面図である。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の他の基本構成（逆積
層）を示す概略断面図である。

【図３】本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す平面図
である。

【図４】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示す
一部断面図である。

【図５】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示す
一部断面図である。

【図６】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示す
一部断面図である。

【図７】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示す
一部断面図である。

【図８】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示す
一部断面図である。

【図９】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示す
一部断面図である。

【図１０】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示
す一部断面図である。

【図１１】本発明の有機ＥＬ表示装置の一製造工程を示
す一部断面図である。

【図１２】有機ＥＬ表示装置の構成例を示すブロック図
である。

【図１３】図１２のＡ部拡大図である。

【符号の説明】

１基板２カラーフィルター層３バリア層４ホール注入電極５ホール注入輸送層６発光層７電子注入輸送層８陰電極（電子注入電極）１ゲート２シリコン基体１１ソースバス１２ゲートバス１３ソース電極１４ドレイン電極１５ゲートライン１６ドレイン電極１７ソース電極１８キャパシタ２１、２２シリコン基体１０１基板１０２アモルファスシリコン層１０２ａ活性層１０３ゲート酸化膜１０４ゲート電極１０５絶縁膜１０６レジスト

フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB00 AB03 AB04 AB13 AB18 BA06 BB01 BB04 BB06 CA01 CA02 DA00 DB03 EB00 FA01 FA02 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に制御電極と一組の被制御電極と
が非単結晶シリコン基体に形成されているスイッチング
素子と、このスイッチング素子により駆動される有機ＥＬ素子と
を有し、前記有機ＥＬ素子は、前記基板側からカラーフィルター
層と、ホール注入電極と、電子注入電極とを順次有し、これらの電極間に発光機能に関与する有機層を有し、前記カラーフィルター層は、蒸着法により形成されてい
る有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】基板上に制御電極と一組の被制御電極と
が非単結晶シリコン基体に形成されているスイッチング
素子と、このスイッチング素子により駆動される有機ＥＬ素子と
を有し、前記有機ＥＬ素子は、前記基板側から電子注入電極と、
ホール注入電極と、カラーフィルター層とを順次有し、前記各電極間に発光機能に関与する有機層を有し、前記カラーフィルター層は、蒸着法により形成されてい
る有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】前記からフィルター層は、顔料にて形成
されている請求項１または２の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】前記カラーフィルター層の膜厚は、２０
００nm以下である請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ表
示装置。
【請求項５】前記蒸着法は、マスク蒸着法である請求
項１〜４のいずれかの有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】前記基板は、樹脂材料により形成されて
いる請求項１〜５のいずれかの有機得ＥＬ表示装置。
【請求項７】発光層から得られる発光光は、少なくと
も波長４５０〜６５０nmの連続した発光スペクトルを有
する白色発光である請求項１〜７のいずれかの有機ＥＬ
表示装置。
【請求項８】樹脂封止構造体を有する請求項１〜７の
いずれかの有機ＥＬ表示装置。