JP2002231459A - 発光体、発光素子、及び発光表示装置 - Google Patents

発光体、発光素子、及び発光表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、長時間の素子発光寿命を確保する
ことができる発光素子構造を提供できる発光体、発光素
子、及び発光表示装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 基体上に下電極のパターンが形成され、
下電極のパターン上に発光層のパターンが形成され、発
光層のパターン上に透明電極が形成されている発光素
子、及び有機薄膜が印加電流によって発光する構造を有
する発光体に対して、下電極のパターンよりも透明電極
のパターンの方が大きくなるようにする。また、下電極
のパターンのすべての領域上に透明電極のパターンを形
成する。発光層のパターンよりも透明電極のパターンの
方を大きくする。発光層のパターンのすべての領域上に
透明電極のパターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光デバイス技術
に係り、特に大きな開口率を得ることができ、発光素子
の封止を省略でき、透明電極形成後に真空を破って他の
成膜装置に移した後に保護層を形成することが可能な膜
面発光タイプの発光素子に対して、長時間の素子発光寿
命を確保することができる発光素子構造を提供できる発
光体、発光素子、及び発光表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、表示装置に用いられる自発光体
としては、フィールドエミッション素子とエレクトロ・
ルミネッセンス(EL)素子がある。このうち、EL素
子は、有機材料を発光層とする有機EL素子と、無機材
料を発光層にする無機EL素子とに分けられる。
【0003】有機EL素子は、アノードと、カソード
と、これらアノードとカソードの2種の電極間に挟ま
れ、有機発光性化合物からなる超薄膜の有機EL層とか
らなる。アノード−カソード間に電圧を印加すると、ア
ノードからは正孔が、カソードからは電子がそれぞれ有
機EL層に注入されて再結合し、その際に生ずるエネル
ギーにより有機EL層を構成する有機発光性化合物の分
子が励起される。このようにして励起された分子が基底
状態に失活する過程で発光現象が生じる。有機EL素子
はこの発光現象を利用した発光体である。
【0004】有機EL層は、正孔と電子が再結合して発
光する発光層と呼ばれる有機層、正孔が注入されやす
く、かつ、電子を移動させにくい正孔輸送層と呼ばれる
有機層、及び電子が注入されやすく、かつ、正孔を移動
させにくい電子輸送層と呼ばれる有機層のうち少なくと
も1つを含む単層構造または多層積層構造を有してい
る。
【0005】近年、有機EL素子が盛んに研究され、実
用化されつつある。有機EL素子は、錫ドープ酸化イン
ジウム(ITO)などの透明電極(ホール注入電極すな
わち陽極)上にトリフェニルジアミン(TPD)などの
ホール注入材料を蒸着により薄膜とし、さらにアルミキ
ノリノール錯体(Alq)などの蛍光物質を発光層と
して積層し、さらにAgMgなどの仕事関数の小さな金
属電極(電子注入電極すなわち陰極)を形成した基本構
成を有する素子であって、10V前後の印加電圧で数1
00から数10000cd/mときわめて高い輝度が
得られるため、家電製品や自動車、二輪車、航空機等の
電装品、ディスプレイ等として注目されている。
【0006】このような有機EL素子は、例えば、発光
層等の有機層が、電子注入電極となる走査(コモンライ
ン)電極と、ホール注入電極(透明電極)となるデータ
(セグメントライン)電極とで挟まれ、かつ透明(ガラ
ス)基板に形成された構造を有する。また、ディスプレ
イとして形成されたものでは、マトリクス状に配置され
た走査電極とデータ電極とによりドット表示させ、これ
らのドット(画素)の集合体としてイメージやキャラク
タ等の情報を表示するマトリクスディスプレイと、予め
決められた形状、大きさの表示器として独立に存在して
いるものを表示させるセグメントディスプレイとに大別
される。
【0007】セグメントディスプレイの場合、各表示器
をそれぞれ別個独立に表示させるスタティック駆動方式
も可能であるが、マトリクスディスプレイの場合、通
常、各走査ライン及びデータラインを時分割駆動するダ
イナミックドライブ方式が採用されている。
【0008】有機EL素子の発光部を構成する発光体と
しては、透明基板/透明電極/発光層/金属電極という
構成を用い、発光層において発生した光が透明電極及び
透明基板を透過して発せられる基板面発光タイプと、基
板/金属電極/発光層/透明電極という構成を用い、発
光層において発生した光が透明電極を透過して基板面と
は逆側の膜面側から発せられる膜面発光タイプとに分け
られる。
【0009】基板面発光タイプの素子については、例え
ば、アプライド・フィジカル・レターの第51巻、91
3−915頁(1987)(Appl. Phys.
Lett., 51, 913−915 (198
7))に記載されている。
【0010】また、膜面発光タイプの素子については、
例えば、アプライド・フィジカル・レターの第65巻、
2636−2638頁(1994)(Appl. Ph
ys. Lett., 65,2636−2638
(1994))に記載されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記基
板面発光タイプは、基板面側からの発光になるため、基
板面と発光面との間に駆動回路や配線などの不透明物質
が挿入されると、光が遮られ開口率及び輝度が低下する
という問題が生じていた。さらに、腐食されやすい金属
電極及び発光層が透明電極上に来るため、金属電極形成
後に真空を破ることなしに素子の封止を行わないと、発
光特性が劣化してしまうという問題があった。発光体の
封止技術に関しては、例えば、特開平8−124677
号公報に記載されている。
【0012】一方、上記膜面発光タイプは、基板面と発
光面との間に駆動回路や配線などが挿入されても開口率
は低下しない。また、腐食されやすい金属電極及び発光
層が透明電極と基板との間に位置するため、金属電極、
発光層及び透明電極のパターンの大きさ及び位置関係を
選択することにより、透明電極成膜後に真空を破っても
直ちに発光特性が劣化することはなくなり、発光素子の
封止を省略したり、透明電極形成後に一度真空を破って
他の成膜装置に移した後に保護層を形成することが可能
になる。
【0013】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、大きな開口率を得
ることができ、発光素子の封止を省略でき、透明電極形
成後に真空を破って他の成膜装置に移した後に保護層を
形成することが可能な膜面発光タイプの発光素子に対し
て、長時間の素子発光寿命を確保することができる発光
素子構造を提供できる発光体、発光素子、及び発光表示
装置を提供する点にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に記
載の発明の要旨は、基体上に下電極のパターンが形成さ
れ、当該下電極のパターン上に発光層のパターンが形成
され、当該発光層のパターン上に透明電極が形成されて
いる発光体であって、当該下電極のパターンよりも透明
電極のパターンの方が大きいことを特徴とする発光体に
存する。また、この発明の請求項2に記載の発明の要旨
は、基体上に下電極のパターンが形成され、当該下電極
のパターン上に発光層のパターンが形成され、当該発光
層のパターン上に透明電極が形成されている発光体であ
って、当該下電極のパターンのすべての領域上に透明電
極のパターンが形成されていることを特徴とする発光体
に存する。また、この発明の請求項3に記載の発明の要
旨は、基体上に下電極のパターンが形成され、当該下電
極のパターン上に発光層のパターンが形成され、当該発
光層のパターン上に透明電極が形成されている発光体で
あって、当該発光層のパターンよりも透明電極のパター
ンの方が大きいことを特徴とする発光体に存する。ま
た、この発明の請求項4に記載の発明の要旨は、基体上
に下電極のパターンが形成され、当該下電極のパターン
上に発光層のパターンが形成され、当該発光層のパター
ン上に透明電極が形成されている発光体であって、当該
発光層のパターンのすべての領域上に透明電極のパター
ンが形成されていることを特徴とする発光体に存する。
また、この発明の請求項5に記載の発明の要旨は、前記
透明電極、前記発光層及び前記下電極からなる素子部が
エレクトロ・ルミネッセンス素子であることを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光体に存す
る。また、この発明の請求項6に記載の発明の要旨は、
前記エレクトロ・ルミネッセンス素子は、有機薄膜が印
加電流によって発光する構造を有することを特徴とする
請求項5に記載の発光体に存する。また、この発明の請
求項7に記載の発明の要旨は、前記透明電極と前記発光
層との間にホール注入層が形成されていることを特徴と
する請求項5または6に記載の発光体に存する。また、
この発明の請求項8に記載の発明の要旨は、前記透明電
極と前記発光層との間に電子輸送層を形成することを特
徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の発光体
に存する。また、この発明の請求項9に記載の発明の要
旨は、前記電子輸送層を兼用した状態で複数個だけ独立
して形成されていることを特徴とする請求項8に記載の
発光体に存する。また、この発明の請求項10に記載の
発明の要旨は、前記基体上に形成された下電極層、当該
下電極層上に形成された電子輸送層、当該電子輸送層上
に形成されホール注入層を兼ねた発光層、及び当該発光
層上に形成された金属電極層からなることを特徴とする
請求項5または6に記載の発光体に存する。また、この
発明の請求項11に記載の発明の要旨は、ホール注入層
を兼用した状態で複数個だけ独立して形成されているこ
とを特徴とする請求項7または10に記載の発光体に存
する。また、この発明の請求項12に記載の発明の要旨
は、導光体端面上に形成された透明電極層、当該透明電
極層上に形成された、ホール注入層及び電子輸送層を兼
ねた発光層、及び当該発光層上に形成された金属電極層
からなることを特徴とする請求項5または6に記載の発
光体に存する。また、この発明の請求項13に記載の発
明の要旨は、前記透明電極層を兼用した状態で複数個だ
け独立して形成されていることを特徴とする請求項1乃
至12のいずれか一項に記載の発光体に存する。また、
この発明の請求項14に記載の発明の要旨は、平面的に
並べて配置された少なくとも3つの独立した発光体から
成り、第1の発光体または発光体群が赤領域の波長で発
光し、第2の発光体または発光体群が緑領域の波長で発
光し、第3の発光体または発光体群が青領域の波長で発
光することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一
項に記載の発光体に存する。また、この発明の請求項1
5に記載の発明の要旨は、赤領域、緑領域、及び青領域
の波長を同時に発光できる構造を有していることを特徴
とする請求項14に記載の発光体に存する。また、この
発明の請求項16に記載の発明の要旨は、複数の独立し
て平面的に並べて配置され、そのそれぞれが青色領域の
光、赤色領域の光、及び緑色領域の光の混合色で発光す
ることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に
記載の発光体に存する。また、この発明の請求項17に
記載の発明の要旨は、請求項6乃至16のいずれか一項
に記載の発光体を備えた素子部と、当該素子部に電気的
に接続され当該素子部に電流を印加するための電流印加
素子から形成されていることを特徴とする発光素子に存
する。また、この発明の請求項18に記載の発明の要旨
は、前記電流印加素子がゲート、ドレイン及びソースか
らなる薄膜トランジスタからなり、前記透明電極または
前記下電極のいずれかがドレインあるいはソースのいず
れかに接続されていることを特徴とする請求項17に記
載の発光素子に存する。また、この発明の請求項19に
記載の発明の要旨は、前記電流印加素子に接続され、当
該電流印加素子が前記透明電極、前記発光層及び前記下
電極からなる前記素子部に電流を流すか否かを選択する
スイッチング素子を含むことを特徴とする請求項17ま
たは18に記載の発光素子に存する。また、この発明の
請求項20に記載の発明の要旨は、前記スイッチング素
子を少なくとも1個のトランジスタを含む構成とし、当
該スイッチング素子に含まれるトランジスタのドレイン
が、前記電流印加素子に含まれるトランジスタのゲート
に接続されていることを特徴とする請求項19記載の発
光素子に存する。また、この発明の請求項21に記載の
発明の要旨は、前記電流印加素子に接続され、当該電流
印加素子が前記透明電極、前記発光層及び前記下電極か
らなる前記素子部に電流を流すか否かを選択するスイッ
チング素子を含み、当該電流印加素子に電流を供給する
ための配線と、当該スイッチング素子にオン/オフの電
圧情報を印加するための配線を含むことを特徴とする請
求項19または20に記載の発光素子に存する。また、
この発明の請求項22に記載の発明の要旨は、請求項2
1に記載の発光素子を複数含み、前記電流印加素子に電
流を供給するための配線と、前記スイッチング素子にオ
ン/オフの電圧情報を印加するための配線及び当該電流
印加素子に電流を供給するための配線をマトリックス状
に配置したことを特徴とする発光表示装置に存する。ま
た、この発明の請求項23に記載の発明の要旨は、一方
向に配置された配線とそれとは他方向に配置された配線
とのなす角が略垂直であることを特徴とする請求項22
に記載の発光表示装置に存する。
【0015】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下、本発明の
実施の形態1を図面に基づいて詳細に説明する。図1
(a)は本発明の発光体14を表す断面概略図、図1
(b)は上面概略図である。基体1は発光体14を形成
する物体のことであり、基板または基板上に膜や素子が
形成されたものが含まれる(以降同じ)。基体1上には
下電極2aのパターンが形成されている。下電極2a上
には発光材料層3aのパターンが形成されている。発光
材料層3aは少なくとも発光層(例えば、後述する発光
層7)を含む部分であり、発光層以外に電子輸送層(後
述する電子輸送層6)やホール注入層(後述するホール
注入層8)を含んでも良い(以降同じ)。
【0016】発光材料層3aのパターンは下電極2aの
パターンより大きく、下電極2aのパターンのすべての
領域を覆っている。すなわち、発光材料層3aのパター
ン端部3bはすべての領域において下電極2aのパター
ン端部2bの外側に位置する。発光材料層3aのパター
ンの上部には透明電極4aが形成されている。図1
(a)では、透明電極4aはパターン化されていないよ
うに示してあるが、これはパターンが図に示したような
範囲ではパターン化されないくらい、パターンが大きい
ことを意味する。
【0017】また本実施の形態の素子構造では、下電極
2a及び発光材料層3aのすべての領域上に、腐食しに
くく、しかも透湿性の小さい透明電極4aが形成されて
いる。このため、本実施の形態の素子構造の発光体14
を真空を破って大気にさらしても、大気中に含まれる水
分や酸素を下電極2aや発光材料層3aから遮断するこ
とができ、下電極2a及び発光材料層3aの腐食を防ぐ
ことができる。
【0018】また本実施の形態では、透明電極4a上に
下電極2aや発光材料層3aを大気中の水や酸素より強
力に遮断するための保護層(後述する図10乃至図13
に示す保護層16)を設けることもできる。
【0019】(実施の形態2)以下、本発明の実施の形
態2を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図2
(a)は本発明の発光体14を表す断面概略図、図2
(b)は上面概略図である。基体1上には下電極2aの
パターンが形成されている。下電極2a上には発光材料
層3aのパターンが形成されている。発光材料層3aの
パターンは下電極2aのパターンより大きく、下電極2
aのパターンのすべての領域を覆っている。図2(a)
では、発光材料層3aはパターン化されていないように
示してあるが、これはパターンが図に示したような範囲
ではパターン化されないくらい、パターンが大きいこと
を意味する。発光材料層3a上には透明電極4aのパタ
ーンが形成されている。透明電極4aのパターンは、発
光材料層3aのパターンよりは小さいが、下電極2aの
パターンよりは大きい。また、下電極2aのパターンの
すべての領域は透明電極4aのパターンにより覆われて
いる。すなわち、下電極2aのパターン端部2bはすべ
ての領域において、透明電極4aのパターン端部4bよ
り内側にある。
【0020】また本実施の形態の素子構造では、下電極
2aのパターン及び発光材料層3aのすべての領域上
に、腐食されにくく、かつ、透湿性も小さい透明電極4
aが形成されている。ここで発光材料層3aとは、発光
材料層3aのうち、下電極2aのパターンと透明電極4
aとに挟まれており、下電極2aと透明電極4aとの間
に電圧を印加することにより発光が生じる部分である。
この場合は、発光材料層3aのうち下電極2aに接して
いる部分にほぼ一致する。本実施の形態の素子構造の発
光体14は真空を破って大気にさらしても、大気中に含
まれる水分や酸素を下電極2aから遮断することがで
き、下電極2aの腐食を防ぐことができる。
【0021】また本実施の形態の素子構造は、発光材料
層3aを下電極2aのパターンをすべて覆い、透明電極
4aのパターンに覆われるように精密にパターン化する
必要がないために、図1(a)及び図1(b)に示した
構造と比較して製造が容易であり、製造コストの低減を
図ることができる。しかしながら、発光材料層3aのう
ち透明電極4aのパターンで覆われていない部分は酸素
及び水から遮断することができない。この領域は、発光
材料層3aからは離れており、発光に直接は関係ない領
域である。しかしながら、この領域が腐食されることが
引き金になって発光材料層3aの剥離等が生じ、発光特
性に影響が及ぼされることがある。本実施の形態の素子
構造を用いるためには、発光層に水や酸素により腐食さ
れにくい材料を用いることが望ましい。
【0022】また、本実施の形態では、透明電極4aの
パターンはすべて発光材料層3aのパターン上に形成さ
れている場合を示したが、その一部は発光材料層3aの
パターンから外れて形成されている場合も含まれる。
【0023】また本実施の形態の素子構造では、透明電
極4a上に下電極2aや発光材料層3aを大気中の水や
酸素より強力に遮断するための保護層(後述する図10
乃至図13に示す保護層16)を設けることもできる。
【0024】(実施の形態3)以下、本発明の実施の形
態3を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図3
(a)は本発明の発光体14を表す断面概略図、図3
(b)は上面概略図である。基体1上には下電極2aの
パターンが形成されている。下電極2a上には発光材料
層3aのパターンが形成されている。ここでは、発光材
料層3aのパターンがすべて下電極2aのパターン上に
形成されている場合を示してある。発光材料層3aの端
部3bに絶縁層5aのパターン端部5bが接するように
絶縁層5aが形成されている。発光材料層3aのパター
ン上にはそのすべてを覆うように透明電極4aのパター
ンが形成されている。
【0025】また本実施の形態の素子構造では、下電極
2aのパターンのすべての領域上に、透明電極4aまた
は絶縁層5aが形成されている。また、発光材料層3a
のすべての領域上には透明電極4aが形成されている。
このため、本実施の形態の素子構造の発光体14は大気
に暴露しても、大気中に含まれる水分や酸素を透明電極
4aや絶縁層5aにより下電極2a及び発光材料層3a
から遮断することができ、下電極2a及び発光材料層3
aの腐食を防ぐことができる。
【0026】また本実施の形態の素子構造は、下電極2
aや発光材料層3aのパターンを絶縁層5aで埋め込ん
だ構造であるため、素子上面を比較的平坦にすることが
できる。また、発光材料層3aのパターン及び下電極2
aのパターンを透明電極4aと絶縁層5aにより堅固に
覆うことができ、酸素や水に対する耐腐食性に優れる。
しかしながら、絶縁層5aを用いる必要があるので1工
程余分に必要であり、その分製造コストは上昇する。
【0027】また本実施の形態の素子構造では、透明電
極4a上に下電極2aや発光材料層3aを大気中の水や
酸素より強力に遮断するための保護層(後述する図10
乃至図13に示す保護層16)を設けることもできる。
【0028】(実施の形態4)以下、本発明の実施の形
態4を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図4
(a)及び図4(b)に示す素子構造は、図3(a)及
び図3(b)に示す素子構造の変形例であり、絶縁層5
aのパターン端部5bが発光材料層3aのパターン上に
乗り上げている素子構造となっている。絶縁層5aと発
光材料層3aとの重なり部分を設けることにより、製造
誤差に伴う下電極2aのパターンと透明電極4aのパタ
ーンとの間のリーク電流の発生を低減できる。ただし、
絶縁層5aと発光材料層3aとの重なり部分の存在によ
り、素子上面の平坦性は上記実施の形態3(図3)の場
合よりも劣化する。
【0029】また本実施の形態の素子構造では、透明電
極4a上に下電極2aや発光材料層3aを大気中の水や
酸素より強力に遮断するための保護層(後述する図10
乃至図13に示す保護層16)を設けることもできる。
【0030】(実施の形態5)以下、本発明の実施の形
態5を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図5
(a)は本実施の形態の発光体14を表す断面概略図、
図5(b)は上面概略図である。基体1上には下電極2
aのパターンが形成されている。下電極2a上には発光
材料層3aが形成されている。発光材料層3aのパター
ンは下電極2aのパターンの全領域を覆っている。その
上に透明電極4aのパターンが下電極2aパターンをす
べて覆うように形成されている。透明電極4aのパター
ン端部4bに絶縁層5aのパターン端部5bが接するよ
うに絶縁層5aが発光材料層3a上に形成されている。
本実施の形態では示していないが、絶縁層5aは発光材
料層3aのうち透明電極4aにより覆われていない部分
をすべて覆うように形成されている。
【0031】また本実施の形態の素子構造では、下電極
2aのパターンのすべての領域上に、透明電極4aが形
成されている。また、発光材料層3aのすべての領域上
には透明電極4aが形成されている。このため、本実施
の形態の素子構造の発光体14は大気に暴露しても、大
気中に含まれる水分や酸素を透明電極4aや絶縁層5a
により下電極2a及び発光材料層3aから遮断すること
ができ、下電極2a及び発光材料層3aの腐食を防ぐこ
とができる。
【0032】また本実施の形態の素子構造は、透明電極
4aのパターンを絶縁層5aで埋め込んだ構造であるた
め、素子上面を比較的平坦にすることができる。また、
発光材料層3aのパターン及び下電極2aのパターンを
透明電極4aと絶縁層5aによりすべて覆っているの
で、酸素や水に対する耐腐食性に優れる。しかしなが
ら、絶縁層5aを用いる必要があるので1工程余分に必
要であり、その分製造コストは上昇する。
【0033】また本実施の形態の素子構造では、透明電
極4a上に下電極2aや発光材料層3aを大気中の水や
酸素より強力に遮断するための保護層(後述する図10
乃至図13に示す保護層16)を設けることもできる。
【0034】(実施の形態6)以下、本発明の実施の形
態6を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図6
(a)及び図6(b)に示す素子構造は、図5(a)及
び図5(b)に示す素子構造の変形例であり、絶縁層5
aのパターン端部5bが透明電極4aのパターン端部4
b上に位置するように重ね合わせて形成されている。絶
縁層5aと透明電極4aとの重なり部分を設けることに
より、製造誤差に伴い絶縁層5aのパターン端部5bと
透明電極4aのパターン端部4bとの間に隙間が発生す
るのを防ぐことができ、発光材料層3aの腐食の確率を
低減することができる。しかしながら、絶縁層5aと発
光材料パターン(発光材料層3aのパターン)との重な
り部分の存在により、素子上面の平坦性は上記実施の形
態5(図5)の場合よりも劣化する。
【0035】また本実施の形態の素子構造では、透明電
極4a上に下電極2aや発光材料層3aを大気中の水や
酸素から強力に遮断するための保護層(後述する図10
乃至図13に示す保護層16)を設けることもできる。
【0036】(実施の形態7)以下、本発明の実施の形
態7を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図7
(a),(b)は、複数の発光体14を配列した場合の
発光素子65の断面図及び平面図である。それぞれの発
光体14においては、基体1上に下電極2aのパターン
が形成され、下電極2aのパターン上には、その全領域
を覆うように発光材料層3aのパターンが形成されてい
る。発光材料層3aのパターン上には、その全領域を覆
うように透明電極4aのパターンが形成されている。こ
こで、発光材料層3aのパターン端部3bはすべての領
域において下電極2aのパターン端部2bの外側に位置
しており、透明電極4aのパターン端部4bはすべての
領域において発光材料層3aのパターン端部3bの外側
に位置している。このような素子が縦横に図のように配
列されている。ここでは、縦4列、横5行の配列を示し
たが、配列数は自由に選択できることは言うまでもな
い。
【0037】(実施の形態8)以下、本発明の実施の形
態8を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図8
(a),(b)は、複数の発光体14を配列した場合の
発光素子65の断面図及び平面図である。基体1上に下
電極2aのパターンが形成され、下電極2aのパターン
上には、その全領域を覆うように発光材料層3aのパタ
ーンが形成されている。発光材料層3aのパターンは複
数の下電極2aのパターンをカバーしている。発光材料
層3aのパターン上には、その全領域を覆うように透明
電極4aのパターンが形成されている。透明電極4aの
パターンは1つのパターンで複数の下電極2aのパター
ン及び発光材料層3aのパターンの全域をカバーしてい
る。このような発光体14が縦横に図のように配列され
ている。ここでは、縦4列、横5行の配列を示したが、
配列数は自由に選択できることは言うまでもない。ま
た、ここでは発光材料層3a及び透明電極4aのパター
ンはすべての発光体14において共通になっているが、
必ずしもその必要はなく、複数の素子にまたがっていれ
ば良い。
【0038】(実施の形態9)以下、本発明の実施の形
態9を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記実施
の形態において既に記述したものと同一の部分について
は、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図9
(a),(b)は、複数の発光体14を配列した場合の
発光素子65の断面図及び平面図である。基体1上に下
電極2aのパターンが形成され、下電極2aのパターン
上には、その全領域を覆うように発光材料層3aのパタ
ーンが形成されている。ここで、発光材料層3aのパタ
ーン端部3bは下電極2aのパターン端部2b上に位置
するように重ね合わせて形成されている。発光材料層3
aのパターン上には、その全領域を覆うように透明電極
4aのパターンが形成されている。透明電極4aのパタ
ーンは1つのパターンで複数の下電極2aのパターン及
び発光材料層3aのパターンをカバーしている。このよ
うな発光体14が縦横に図のように配列されている。こ
こでは、縦4列、横5行の配列を示したが、配列数は自
由に選択できることは言うまでもない。また、ここで
は、透明電極4aのパターンはすべての発光体14にお
いて共通になっているが、必ずしもその必要はなく、複
数の素子にまたがっていれば良い。
【0039】(実施の形態10)以下、本発明の実施の
形態10を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記
実施の形態において既に記述したものと同一の部分につ
いては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図
10乃至図13は本実施の形態に適用可能な発光体14
の層構成を示している。
【0040】図10(a)は、基体1上に下電極2a、
ホール注入層8及び電子輸送層6を兼ねた発光層9、及
び透明電極4aが順次形成された素子構造を示してい
る。この場合は、発光層9が前述の発光材料層3aに相
当する。また図10(b)は、ホール注入層8及び電子
輸送層6を兼ねた発光層9と透明電極4aとの間に、陽
極バッファ層15を挿入した素子構造を示している。ま
た、図10(c)及び図10(d)に示すように、図1
0(a),図10(b)に示す構造の最上部に保護層1
6を設けることもできる。
【0041】図11(a)は、基体1上に下電極2a、
電子輸送層6を兼ねた発光層10、ホール注入層8及び
透明電極4aが順次形成された素子構造を示している。
この場合は、電子輸送層6を兼ねた発光層10とホール
注入層8の部分が前述の発光材料層3aに相当する。ま
た図11(b)は、ホール注入層8と透明電極4aとの
間に、陽極バッファ層15を挿入した素子構造を示して
いる。また、図11(c)及び図11(d)に示すよう
に、図11(a),図11(b)に示す構造の最上部に
保護層16を設けることもできる。
【0042】図12(a)は、基体1上に下電極2a、
電子輸送層6、ホール注入層8を兼ねた発光層11及び
透明電極4aが順次形成された素子構造を示している。
この場合は、電子輸送層6及びホール注入層8を兼ねた
発光層11の部分が前述の発光材料層3aに相当する。
また図12(b)は、発光層11と透明電極4aとの間
に、陽極バッファ層15を挿入した素子構造を示してい
る。また、図12(c)及び図12(d)に示すよう
に、図12(a),図12(b)に示す構造の最上部に
保護層16を設けることもできる。
【0043】図13(a)は、基体1上に下電極2a、
電子輸送層6、発光層7、ホール注入層8、及び透明電
極4aが順次形成された素子構造を示している。この場
合は、電子輸送層6、発光層7、及びホール注入層8の
部分が前述の発光材料層3aに相当する。また図13
(b)は、ホール注入層8と透明電極4aとの間に、陽
極バッファ層15を挿入した素子構造を示している。ま
た、図13(c)及び図13(d)に示すように、図1
3(a),図13(b)に示す構造の最上部に保護層1
6を設けることもできる。
【0044】(実施の形態11)以下、本発明の実施の
形態11を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記
実施の形態において既に記述したものと同一の部分につ
いては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【0045】図14は本発明の発光素子65を表す断面
概念図である。発光体14は電流印加素子13に接続さ
れ、電流印加素子13はスイッチング素子12に接続さ
れている。
【0046】このような構成の発光素子65は、図15
に発光素子65の上面概略図を示したように、複数個並
べて配置される。ここでは縦3行、横6列の場合を示し
たが、配列数は任意に選択することができる。
【0047】(実施の形態12)以下、本発明の実施の
形態12を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記
実施の形態において既に記述したものと同一の部分につ
いては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図
16乃至図18を参照して、配線と発光体14との平面
的位置関係について述べる。
【0048】図16に示す素子構造では、紙面に向かっ
て横(紙面左右)方向にグランド配線22と第1スイッ
チング配線20が配置されており、縦方向に第2スイッ
チング配線21が配置されている。縦方向の配線(第2
スイッチング配線21)と横(紙面左右)方向の配線
(グランド配線22、第1スイッチング配線20)との
間に、発光体14が配置されている。発光体14は電流
印加素子13に接続されており、電流印加素子13はス
イッチング素子12に接続されている(図14参照)。
発光体14は電流源(電流源191(後述、図19参
照))に接続されている。グランド配線22は縦方向に
配置される場合もある。ここでは、発光体14が縦2
行、横2列配列された場合を示したが、配列数は適宜選
択することができる。
【0049】図17に示す素子構造では、紙面に向かっ
て横(紙面左右)方向に第2スイッチング配線21及び
グランド配線22が配置されており、縦方向に第1スイ
ッチング配線20及び電流印加線23が配置されてい
る。縦方向の配線(第1スイッチング配線20及び電流
印加線23)と横(紙面左右)方向の配線(第2スイッ
チング配線21及びグランド配線22)との間に、発光
体14が配置されている。発光体14は電流印加素子1
3に接続されており、電流印加素子13はスイッチング
素子12に接続されている(図14参照)。グランド配
線22は縦方向に配置する場合もある。電流印加線23
は横(紙面左右)方向に配置する場合もある。ここで
は、発光体14が縦2行、横2列配列された場合を示し
たが、配列数は適宜選択することができる。
【0050】図18に示す素子構造では、紙面に向かっ
て横(紙面左右)方向にグランド配線22を兼ねた第2
スイッチング配線24及び電流印加線23が配置されて
おり、縦方向に第1スイッチング配線20が配置されて
いる。縦方向の配線(第1スイッチング配線20)と横
(紙面左右)方向の配線(グランド配線22を兼ねた第
2スイッチング配線24及び電流印加線23)との間
に、発光体14が配置されている。発光体14は電流印
加素子13に接続されており、電流印加素子13はスイ
ッチング素子12に接続されている(図14参照)。グ
ランド配線22を兼ねた第2スイッチング配線24は縦
方向に配置することもできる。ここでは、発光体14が
縦2行、横2列配列された場合を示したが、配列数は適
宜選択することができる。
【0051】(実施の形態13)以下、本発明の実施の
形態13を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記
実施の形態において既に記述したものと同一の部分につ
いては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。図
19乃至図25を参照して発光体14、電流印加素子1
3、スイッチング素子12、第1スイッチング配線2
0、及び第2スイッチング配線21の接続関係を述べ
る。
【0052】図19は、本発明に適用できる発光素子6
5の回路概略図である。図19を参照すると、本実施の
形態では、スイッチング素子12としてはスイッチング
用トランジスタを、電流供給素子としては電流印加用ト
ランジスタをそれぞれ用いた素子構造とした。
【0053】第1スイッチング配線187(第1スイッ
チング配線20)と第2スイッチング配線188(第2
スイッチング配線21)とは、図19に示すように、縦
横に配列されている。第1スイッチングトランジスタ1
83のソース部193aは、第2スイッチング配線18
8(第2スイッチング配線21)に、ゲート部194a
は第1スイッチング配線187(第1スイッチング配線
20)にそれぞれ接続されている。ドレイン部195a
は、第2スイッチングトランジスタ184(電流印加用
トランジスタ)のゲート部194b及び電圧保持用コン
デンサ185の一方の端子に接続されている。電圧保持
用コンデンサ185の他方の端子は、グランド190に
接続されている。第2スイッチングトランジスタ184
(電流印加用トランジスタ)のソース部193bは電流
源191に接続され、ドレイン部195bは発光体18
2の陽極に接続されている。発光体182の陰極はグラ
ンド190に接続されている。
【0054】第1スイッチング配線187(第1スイッ
チング配線20)に電圧を印加すると、第1スイッチン
グトランジスタ183のゲート部194aに電圧が印加
されることにより、ソース部193aとドレイン部19
5aとの間に導通が生じる。この状態で第2スイッチン
グ配線188(第2スイッチング配線21)に電圧を印
加すると、ドレイン部195aに電圧が印加され、電圧
保持用コンデンサ185に電荷が貯えられる。これによ
り、第1スイッチング配線187(第1スイッチング配
線20)または第2スイッチング配線188(第2スイ
ッチング配線21)に印加する電圧をオフにしても、第
2スイッチングトランジスタ184(電流印加用トラン
ジスタ)のゲート部194bには電圧保持用コンデンサ
185に貯えられた電荷が消滅するまで電圧が印加され
続ける。また、第2スイッチングトランジスタ184
(電流印加用トランジスタ)のゲート部194bに電圧
が印加されることにより、ソース部193bとドレイン
部195bとの間が導通し、電流源191から発光体1
82を通過してグランド190に電流が流れ、発光体1
82が発光する。
【0055】一方、第1スイッチング配線187(第1
スイッチング配線20)または第2スイッチング配線1
88(第2スイッチング配線21)の少なくともどちら
かに駆動電圧が印加されない場合は、第2スイッチング
トランジスタ184(電流印加用トランジスタ)のドレ
イン部195aに電圧は印加されないので、発光体18
2を電流が流れることはなく、発光は起こらない。
【0056】図20は、図19に示した素子構造にグラ
ンド配線186(グランド配線22)及び電流供給配線
189(電流印加線23)を加えた素子構造を示してい
る。また図21は、図19に示した構成において、第1
スイッチング配線187(第1スイッチング配線20)
とグランド190用の配線を共通にして、共通配線19
2とした素子構造を示している。
【0057】図22は、第1スイッチング配線187
(第1スイッチング配線20)、第2スイッチング配線
188(第2スイッチング配線21)とスイッチング素
子12、電流印加素子13、及び発光素子65の電気的
な接続を表す図である。ここでは、スイッチング素子1
2としてはスイッチング用トランジスタを、電流供給素
子としては電流印加用トランジスタをそれぞれ用いた場
合を示した。スイッチング用の配線は、第1スイッチン
グ配線187(第1スイッチング配線20)及び第2ス
イッチング配線188(第2スイッチング配線21)か
らなる。第1スイッチングトランジスタ183のソース
部193aは、第2スイッチング配線188(第2スイ
ッチング配線21)に、ゲート部194aは第1スイッ
チング配線187(第1スイッチング配線20)にそれ
ぞれ接続されている。ドレイン部195aは、第2スイ
ッチングトランジスタ184(電流印加用トランジス
タ)のゲート部194bに接続されると同時に、電圧保
持用コンデンサ185の一方の端子に接続されている。
電圧保持用コンデンサ185の他方の端子は、グランド
190に接続されている。第2スイッチングトランジス
タ184(電流印加用トランジスタ)のソース部193
bは発光体182の陰極側に接続され、ドレイン部19
5bはグランド190に接続されている。発光体182
の陽極部は電流源191に接続されている。なお、ここ
ではグランド190用の配線及び電流印加用の配線は省
略してある。
【0058】また本実施の形態の素子構造では、第1ス
イッチング配線187(第1スイッチング配線20)及
び第2スイッチング配線188(第2スイッチング配線
21)に同時に駆動電圧を供給したときに、第1スイッ
チングトランジスタ183のドレイン部195aに電圧
が与えられ、電圧保持用コンデンサ185に電荷が貯え
られることにより、第2スイッチングトランジスタ18
4(電流印加用トランジスタ)のゲート部194bに安
定した電位が加えられる。これにより、電流源191か
ら発光体182を通過して電流が流れ、さらに第2スイ
ッチングトランジスタ184(電流印加用トランジス
タ)のゲート部194bからドレイン部195bを通過
してグランド190に電流が流れる。これにより、発光
体182を発光させることができる。
【0059】一方、第1スイッチング配線187(第1
スイッチング配線20)か第2スイッチング配線188
(第2スイッチング配線21)の少なくともどちらかに
駆動電圧が印加されない場合は、第2スイッチングトラ
ンジスタ184(電流印加用トランジスタ)のゲート部
194bに電圧は印加されないので、発光体182を電
流が流れることはなく、発光は起こらない。
【0060】図23は、図22に示した構成にグランド
配線186(グランド配線22)及び電流供給配線18
9(電流印加線23)を加えた素子構造を示している。
また図24は、図22に示した構成において、第1スイ
ッチング配線187(第1スイッチング配線20)とグ
ランド190用の配線を共通にして、共通配線192と
した素子構造を示している。
【0061】(実施の形態14)以下、本発明の実施の
形態14を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記
実施の形態において既に記述したものと同一の部分につ
いては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。以
下に、本発明に適用できる発光体14,182の配列の
仕方、基板面との関係、積層構造等の変形例について述
べる。
【0062】図25は、発光体14,182の配列を表
す断面概念図である。図25に示す素子構造では、第1
色用発光素子40、第2色用発光素子41、及び第3色
用発光素子42が基体1上に交互に配列されている。第
1色用発光素子40、第2色用発光素子41、及び第3
色用発光素子42は、典型的には、青色を主成分とする
発光素子(発光素子65)、緑色を主成分とする発光素
子(発光素子65)、及び赤色を主成分とする発光素子
(発光素子65)から選択される。
【0063】図26は、発光体14,182の配列を表
す断面概略図である。図26に示す素子構造では、第1
色用発光素子40、第2色用発光素子41、及び第3色
用発光素子42が、少なくともその一部が基体1に埋め
込まれて交互に配列されている。第1色用発光素子4
0、第2色用発光素子41、及び第3色用発光素子42
は、典型的には、青色を主成分とする発光素子(発光素
子65)、緑色を主成分とする発光素子(発光素子6
5)、及び赤色を主成分とする発光素子(発光素子6
5)から選択される。
【0064】図27は、発光体14,182の配列を表
す断面概念図である。図27に示す素子構造では、第1
色用発光素子40、第2色用発光素子41、及び第3色
用発光素子42が、基体1上に交互に配列されている。
個々の素子間には土手52が形成されている。第1色用
発光素子40、第2色用発光素子41、及び第3色用発
光素子42は、典型的には、青色を主成分とする発光素
子(発光素子65)、緑色を主成分とする発光素子(発
光素子65)、及び赤色を主成分とする発光素子(発光
素子65)から選択される。
【0065】図28は、発光体14,182の配列を表
す断面概念図である。図28に示す素子構造では、金属
電極層43(下電極2a)/第1色用電子輸送層62/
第1色用発光層53を含む積層構造パターン(第1色用
発光素子40)、金属電極層43(下電極2a)/第2
色用電子輸送層63/第2色用発光層54を含む積層構
造パターン(第2色用発光素子41)、及び金属電極層
43(下電極2a)/第3色用電子輸送層64/第3色
用発光層55を含む積層構造パターン(第3色用発光素
子42)が、基体1上に交互に配列されている。個々の
素子間には土手52が形成されている。それらの上に
は、複数の素子にまたがってホール注入層46(ホール
注入層8)及び透明電極47(透明電極4a)が形成さ
れている。第1色、第2色及び第3色は、典型的には、
青色を主成分とする光、緑色を主成分とする光、及び赤
色を主成分とする光から選択される。
【0066】図29は、発光体14,182の配列を表
す断面概念図である。図29に示す素子構造では、金属
電極層43(下電極2a)/第1色用電子輸送層62/
第1色用発光層53/第1色用ホール注入層56を含む
積層構造パターン(第1色用発光素子40)、金属電極
層43(下電極2a)/第2色用電子輸送層63/第2
色用発光層54/第2色用ホール注入層57を含む積層
構造パターン(第2色用発光素子41)、及び金属電極
層43(下電極2a)/第3色用電子輸送層64/第3
色用発光層55/第3色用ホール注入層58を含む積層
構造パターン(第3色用発光素子42)が、基体1上に
交互に配列されている。それらの上には、複数の素子に
またがって透明電極47(透明電極4a)が形成されて
いる。第1色、第2色及び第3色は、典型的には、青色
を主成分とする光、緑色を主成分とする光、及び赤色を
主成分とする光から選択される。
【0067】図30は、発光体14,182の配列を表
す断面概念図である。図30に示す素子構造では、金属
電極層43(下電極2a)/第1色用電子輸送層62/
第1色用発光層53を含む積層構造パターン(第1色用
発光素子40)、金属電極層43(下電極2a)/第2
色用電子輸送層63/第2色用発光層54を含む積層構
造パターン(第2色用発光素子41)、及び金属電極層
43(下電極2a)/第3色用電子輸送層64/第3色
用発光層55を含む積層構造パターン(第3色用発光素
子42)が、基体1上に交互に配列されている。それら
の上には、複数の素子にまたがってホール注入層46
(ホール注入層8)及び透明電極47(透明電極4a)
が形成されている。第1色、第2色及び第3色は、典型
的には、青色を主成分とする光、緑色を主成分とする
光、及び赤色を主成分とする光から選択される。
【0068】図31は、発光体14,182の配列を表
す断面概念図である。図31に示す素子構造では、下電
極43(下電極2a)/電子輸送層44(電子輸送層
6)/発光層45(発光層7)/ホール注入層46(ホ
ール注入層8)/透明電極47(透明電極4a)を含む
積層構造が、基体1上に交互にお互いに隙間を持って配
列されている。
【0069】図32は、発光体14,182の配列を表
す断面概念図である。図32に示す素子構造では、基体
1に凹部が形成されていて、その中に、金属電極層43
(下電極2a)/電子輸送層44(電子輸送層6)/発
光層45(発光層7)/ホール注入層46(ホール注入
層8)/透明電極47(透明電極4a)を含む積層構造
パターンが形成されている。
【0070】(実施の形態15)以下、本発明の実施の
形態15(本発明を適用した発光素子65のより具体的
な構造)を図面に基づいて詳細に説明する。なお、上記
実施の形態において既に記述したものと同一の部分につ
いては、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【0071】図33は、本発明を適用した発光素子65
の、より詳細な断面図である。図33には発光素子65
と発光素子65への電流印加素子13が示されている。
図33に示す素子構造では、基体1上にバリア層205
が形成されている。その上には薄膜半導体(TFT=T
hin Film Transistor)のチャンネ
ル領域(ゲート部194)、ソース部193及びドレイ
ン部195が図のように形成されている。その上には、
ゲート絶縁膜198が形成されている。ゲート絶縁膜1
98のうち、TFTのソース部193及びドレイン部1
95上に位置する部分は穴が開けられている。ゲート絶
縁膜198の上で、かつ、TFTのチャンネル領域(ゲ
ート部194)上に位置する部分にはゲート電極206
が形成されている。その上には第1層間絶縁膜199が
形成されているが、ソース部193及びドレイン部19
5の上に位置する部分は、穴が開けられている。この穴
の部分にはソース部193及びドレイン部195と接触
するように、ソース電極200及びドレイン電極201
が形成されている。その上にはさらに第2層間絶縁膜2
02が、ドレイン電極201を除いて図のように形成さ
れている。ここでは示していないが、ソース電極200
はスイッチング素子12と接続されている。第2層間絶
縁膜202の上には、金属電極203のパターンがドレ
イン電極201の一方に接触するように形成されてい
る。その上に発光材料層204(発光材料層3a)及び
透明電極197(透明電極4a)が順次形成されてい
る。発光材料層204(発光材料層3a)としては、電
子輸送層44(電子輸送層6)/発光材料層204(発
光材料層3a)/ホール注入層46(ホール注入層8)
からなる3層膜、電子輸送層44(電子輸送層6)を兼
ねる発光材料層204(発光材料層3a)/ホール注入
層46(ホール注入層8)からなる2層膜、または電子
輸送層44(電子輸送層6)とホール注入層46(ホー
ル注入層8)を兼ねる発光材料層204(発光材料層3
a)からなる単層膜が用いられる。
【0072】なお、本実施の形態では、発光材料層20
4(発光材料層3a)及び透明電極197(透明電極4
a)はパターン化された場合を示したが、これらは複数
の素子にまたがる大きなパターンである場合もある。
【0073】図34は、本発明を適用した発光体14,
182の、より詳細な断面図である。図34に示す素子
構造では、発光材料層204(発光材料層3a)はドレ
イン電極201に接しておらず、透明電極197(透明
電極4a)がドレイン電極201に接している点が、図
33に示す素子構造とは異なる。
【0074】図35は、図33及び図34に示した断面
構造の素子を適用した場合の、配線部を含む発光素子6
5周辺部の、典型的な平面図である。第1スイッチング
配線187(第1スイッチング配線20)(ゲート線)
は、第1スイッチングトランジスタ183のゲート部1
94aに接続されている。第2スイッチング配線188
(第2スイッチング配線21)(データ線)は、第1ス
イッチングトランジスタ183のソース部193aに接
続されている。第1スイッチングトランジスタ183の
ドレイン部195bは、第2スイッチングトランジスタ
184(電流印加用トランジスタ)のゲート部194b
に接続されていると同時に、グランド配線186(グラ
ンド配線22)との間に形成された電圧保持用コンデン
サ185の片方の端子(図では電圧保持用コンデンサ1
85の下側)に接続されている。電圧保持用コンデンサ
185のもう一方の端子(図では電圧保持用コンデンサ
185の上側)はグランド配線186(グランド配線2
2)に接続されている。第2スイッチングトランジスタ
184(電流印加用トランジスタ)のソース部193b
は金属電極203に接続されている。
【0075】図35に示す素子の全面には、発光材料層
204(発光材料層3a)及びその上に透明電極197
(透明電極4a)が形成されており(図示せず)、透明
電極197(透明電極4a)は電流源(電流源191)
に接続されている。第2スイッチングトランジスタ18
4(電流印加用トランジスタ)のドレイン部195b
は、グランド配線186(グランド配線22)に接続さ
れている。
【0076】発光素子65を構成する各部材には代表的
なものとして、以下のものを用いることができる。
【0077】
【表1】
【0078】また、第1スイッチングトランジスタ18
3及び第2スイッチングトランジスタ184(電流印加
用トランジスタ)を構成する各要素としては、以下のも
のを用いることができる。
【0079】
【表2】
【0080】次に、本発明を適用した発光素子65の代
表的な製造方法(図33に示した素子構造)を、図36
〜図47を参照して説明する。
【0081】本実施の形態では、まず、図36に示すよ
うに、基体1を用意する。基体1は典型的には、無アル
カリガラスである.この基体1上に、図37に示すよう
に、バリア層205をスパッタ法やCVD(Chemi
cal Vapor Deposition)法により
形成する。
【0082】その上に、図38に示すように、スパッタ
法やCVD法、典型的には、500℃程度の温度を印加
したLP(Low Pressure) CVD法によ
りシリコン180を形成し、レーザ照射により多結晶化
させる。
【0083】次にゲート絶縁膜198をスパッタ法やC
VD法により図39のように形成する。典型的には、リ
モートプラズマCVD法によりSiO(酸化シリコ
ン)を成膜する。その上にゲート電極206のパターン
を図40に示すように形成する。ゲート電極206のパ
ターンは、例えばスパッタ法や蒸着法によりゲート電極
206の膜、典型的にはWSi(タングステンシリサイ
ド)を成膜した上に、フォトレジストをスピンコート法
により塗布し、光学マスクを用いた露光と現像によりフ
ォトレジストをパターン化し、その上からミリング法に
よりフォトレジストパターンのない部分のゲート電極2
06の膜を取り除き、最後にフォトレジストを溶媒に溶
解させる等の方法で取り除くことにより形成できる。
【0084】次に、シリコン180形成部以外をレジス
トで覆った後にボロンやリンをイオンドーピングし、図
41に示すように、ソース部193及びドレイン部19
5を形成する。ソース部193及びドレイン部195を
活性化させるために典型的には、550℃程度の温度で
熱処理をする。
【0085】次に、図42に示すように、スパッタ法や
CVD法により第1層間絶縁膜199、典型的にはSi
を形成し、次にソース部193及びドレイン部19
5に形成されているゲート絶縁膜198及び第1層間絶
縁膜199を取り除く。この際も、上述したゲート電極
206のパターン化の際の手法を用いることができる。
【0086】次に、図43に示すように、ソース電極2
00及びドレイン電極201、典型的には、Al(アル
ミニウム)のパターンを形成する。この際も、上述した
ゲート電極206のパターン化の際の手法を用いること
ができる。この上に、図44に示すように、第2層間絶
縁膜202、典型的にはSiOのパターンを形成す
る。この際も、上述したゲート電極206のパターン化
の際の手法を用いることができる。
【0087】次に、金属電極203のパターンを図45
に示すように形成する。この際も、上述したゲート電極
206のパターン化の際の手法を用いることができる。
その上に、図46に示すように、発光材料層204(発
光材料層3a)のパターンを形成する。この際には、メ
タルマスクを用いた蒸着法やインクジェット噴出ヘッド
を用いた形成手法が用いられる。その上に透明電極19
7(透明電極4a)を図47に示すように形成する。
【0088】透明電極197(透明電極4a)は、スパ
ッタ法、CVD法、またはスピンコート法の手法により
成膜される。その後に、上述したゲート電極206のパ
ターン化の際の手法を用いることによりパターン化され
る。
【0089】(実施の形態16)図1、図9(a)、図
9(b)、図11(b)、図33、及び図35に示した
素子構造を有する発光素子65を用いて発光表示装置を
試作した。1つの単位素子の大きさは30μm×100
μm、表示部の大きさは50mm×50mm(ミリメー
トル)である。
【0090】比較のために、図48に断面概略図を示し
た構造の素子も試作した。図48に示す素子構造では、
下電極2a、発光材料層3a、及び透明電極4aがほぼ
同じ大きさにパターン化されている。
【0091】これらの素子を試作する際に、基体1には
無アルカリガラスを、金属電極層43(下電極2a)と
してはAlLi(リチウムとアルミニウムの合金)を、
正孔注入層としてはα−NPD、電子輸送層6を兼ねた
発光層7としてはアルミキノリノール錯体(Alq
を用いた。陽極バッファ層15には、ポリアニリンを用
いた。透明電極4aにはIn(インジウム)酸化物とZ
n(亜鉛)酸化物との混合物を用いた。第1スイッチン
グ配線20、第2スイッチング配線21、及びグランド
配線22にはAl(アルミニウム)を用いた。
【0092】スイッチング素子12及び電流印加素子1
3としてはトランジスタを用いた。トランジスタのソー
ス電極200及びドレイン電極201にはAlを用い、
ゲート電極206にはWSi(タングステンシリサイ
ド)を、ゲート絶縁膜198、第1層間絶縁膜199、
第2層間絶縁膜202、バリア層205には、Si酸化
物を用いた。
【0093】これら2種類の発光表示装置の透明電極4
aからなる陽極部に5ボルトの電位を印加し、さらにす
べての第1スイッチング配線20(ゲート線)及び第2
スイッチング配線21(データ線)に5ボルトの電位を
印加し、肉眼の観測で素子からの発光が完全に消滅する
までの時間を室温において測定した。図48に示す素子
構造の素子では発光持続時間がわずか5分であったのに
対し、本発明の素子構造の発光素子65では発光が50
0時間以上持続している。
【0094】また、図48に示す素子構造では、下電極
2a、発光層7、及び透明電極4aのパターンがほぼ同
じであるために、透明電極4aのパターン端部4bから
発光層7のパターンや下電極2aのパターンへの水や酸
素の侵入が生じ、そのために発光層7及び下電極2aの
パターンの腐食が生じ、短時間で劣化したものと推測さ
れる。
【0095】それに対し、本発明を適用した発光素子6
5では、下電極2aのパターンや発光材料層3aのパタ
ーンを酸化物である透明電極4aのパターンが覆った構
造であるために、透明電極4aのパターン端部4bから
発光層7のパターンや下電極2aのパターンへの水や酸
素の侵入が生じることがなく、発光層7及び下電極2a
のパターンの腐食が生じなかったために、長時間の発光
が可能になったものと考えられる。
【0096】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施
の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上
記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限
定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状
等にすることができる。また、各図において、同一構成
要素には同一符号を付している。
【0097】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、長時間の素子発光寿命を確保することができる膜面
発光タイプの発光素子構造を実現できるといった効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図2】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図3】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図4】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図5】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図6】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図7】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図8】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図9】同図(a)は本発明の一実施の形態に係る発光
体を表す断面構造概略図であり、同図(b)はその上面
透視図である。
【図10】本発明に適用できる発光体の積層構造の一実
施の形態である。
【図11】本発明に適用できる発光体の積層構造の一実
施の形態である。
【図12】本発明に適用できる発光体の積層構造の一実
施の形態である。
【図13】本発明に適用できる発光体の積層構造の一実
施の形態である。
【図14】本発明の一実施の形態に係る発光素子の概念
図である。
【図15】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す平面概念図である。
【図16】本発明の一実施の形態に係る発光体と配線と
の関係を表す平面概略図である。
【図17】本発明の一実施の形態に係る発光体と配線と
の関係を表す平面概略図である。
【図18】本発明の一実施の形態に係る発光体と配線と
の関係を表す平面概略図である。
【図19】本発明の一実施の形態に係る発光素子と配線
と電気的接続関係を表す平面概略図である。
【図20】本発明の一実施の形態に係る発光素子と配線
と電気的接続関係を表す平面概略図である。
【図21】本発明の一実施の形態に係る発光素子と配線
と電気的接続関係を表す平面概略図である。
【図22】本発明の一実施の形態に係る発光素子と配線
と電気的接続関係を表す平面概略図である。
【図23】本発明の一実施の形態に係る発光素子と配線
と電気的接続関係を表す平面概略図である。
【図24】本発明の一実施の形態に係る発光素子と配線
と電気的接続関係を表す平面概略図である。
【図25】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す断面概念図である。
【図26】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す断面概念図である。
【図27】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す断面概念図である。
【図28】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す断面概念図である。
【図29】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す断面概念図である。
【図30】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す断面概念図である。
【図31】本発明の一実施の形態に係る発光素子の配列
を表す断面概念図である。
【図32】本発明の一実施の形態に係る発光素子の構造
を表す断面概念図である。
【図33】本発明の一実施の形態に係る発光素子の構造
を表す断面概略図である。
【図34】本発明の一実施の形態に係る発光素子の構造
を表す断面概略図である。
【図35】本発明の一実施の形態に係る発光素子の構造
を表す上面概略図である。
【図36】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第1
作成手順を表す断面概略図である。
【図37】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第2
作成手順を表す断面概略図である。
【図38】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第3
作成手順を表す断面概略図である。
【図39】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第4
作成手順を表す断面概略図である。
【図40】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第5
作成手順を表す断面概略図である。
【図41】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第6
作成手順を表す断面概略図である。
【図42】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第7
作成手順を表す断面概略図である。
【図43】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第8
作成手順を表す断面概略図である。
【図44】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第9
作成手順を表す断面概略図である。
【図45】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第1
0作成手順を表す断面概略図である。
【図46】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第1
1作成手順を表す断面概略図である。
【図47】本発明の一実施の形態に係る発光素子の第1
2作成手順を表す断面概略図である。
【図48】本発明の一実施の形態に係る一実施例の発光
素子の構造を表す上面概略図である。
【符号の説明】
1…基体 2a…下電極 2b…下電極のパターン端部 3a…発光材料層 3b…発光材料層のパターン端部 4a…透明電極 4b…透明電極のパターン端部 5a…絶縁層 5b…絶縁層パターン端部 6…電子輸送層 7…発光層 8…ホール注入層 9…発光層 10…発光層 11…発光層 12…スイッチング素子 13…電流印加素子 14…発光体 15…陽極バッファ層 16…保護層 20…第1スイッチング配線 21…第2スイッチング配線 22…グランド配線 23…電流印加線 24…グランド配線を兼ねた第2スイッチング配線 40…第1色用発光素子 41…第2色用発光素子 42…第3色用発光素子 43…金属電極層 44…電子輸送層 45…発光層 46…ホール注入層 47…透明電極 52…土手 53…第1色用発光層 54…第2色用発光層 55…第3色用発光層 56…第1色用ホール注入層 57…第2色用ホール注入層 58…第3色用ホール注入層 62…第1色用電子輸送層 63…第2色用電子輸送層 64…第3色用電子輸送層 65…発光素子 180…シリコン 182…発光体 183…第1スイッチングトランジスタ 184…第2スイッチングトランジスタ 185…電圧保持用コンデンサ 186…グランド配線 187…第1スイッチング配線 188…第2スイッチング配線 189…電流供給配線 190…グランド 191…電流源 192…共通配線 193,193a,193b…ソース部 194,194a,194b…ゲート部 195,195a,195b…ドレイン部 197…透明電極 198…ゲート絶縁膜 199…第1層間絶縁膜 200…ソース電極 201…ドレイン電極 202…第2層間絶縁膜 203…金属電極 204…発光材料層 205…バリア層 206…ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 33/14 H05B 33/14 A 33/22 33/22 B D (72)発明者 坪井 眞三 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 藤枝 一郎 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 3K007 AB04 AB11 AB13 AB18 BA06 CA01 CB01 CC00 DA01 DB03 EB00 5C094 AA31 AA38 AA43 AA48 BA03 BA12 BA27 CA19 CA24 DA07 DA13 DB01 DB04 EA04 EA05 EA10 FA01 FA02 FB01 FB02 GB10

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体上に下電極のパターンが形成され、
    当該下電極のパターン上に発光層のパターンが形成さ
    れ、当該発光層のパターン上に透明電極が形成されてい
    る発光体であって、当該下電極のパターンよりも透明電
    極のパターンの方が大きいことを特徴とする発光体。
  2. 【請求項2】 基体上に下電極のパターンが形成され、
    当該下電極のパターン上に発光層のパターンが形成さ
    れ、当該発光層のパターン上に透明電極が形成されてい
    る発光体であって、当該下電極のパターンのすべての領
    域上に透明電極のパターンが形成されていることを特徴
    とする発光体。
  3. 【請求項3】 基体上に下電極のパターンが形成され、
    当該下電極のパターン上に発光層のパターンが形成さ
    れ、当該発光層のパターン上に透明電極が形成されてい
    る発光体であって、当該発光層のパターンよりも透明電
    極のパターンの方が大きいことを特徴とする発光体。
  4. 【請求項4】 基体上に下電極のパターンが形成され、
    当該下電極のパターン上に発光層のパターンが形成さ
    れ、当該発光層のパターン上に透明電極が形成されてい
    る発光体であって、当該発光層のパターンのすべての領
    域上に透明電極のパターンが形成されていることを特徴
    とする発光体。
  5. 【請求項5】 前記透明電極、前記発光層及び前記下電
    極からなる素子部がエレクトロ・ルミネッセンス素子で
    あることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に
    記載の発光体。
  6. 【請求項6】 前記エレクトロ・ルミネッセンス素子
    は、有機薄膜が印加電流によって発光する構造を有する
    ことを特徴とする請求項5に記載の発光体。
  7. 【請求項7】 前記透明電極と前記発光層との間にホー
    ル注入層が形成されていることを特徴とする請求項5ま
    たは6に記載の発光体。
  8. 【請求項8】 前記透明電極と前記発光層との間に電子
    輸送層を形成することを特徴とする請求項5乃至7のい
    ずれか一項に記載の発光体。
  9. 【請求項9】 前記電子輸送層を兼用した状態で複数個
    だけ独立して形成されていることを特徴とする請求項8
    に記載の発光体。
  10. 【請求項10】 前記基体上に形成された下電極層、当
    該下電極層上に形成された電子輸送層、当該電子輸送層
    上に形成されホール注入層を兼ねた発光層、及び当該発
    光層上に形成された金属電極層からなることを特徴とす
    る請求項5または6に記載の発光体。
  11. 【請求項11】 ホール注入層を兼用した状態で複数個
    だけ独立して形成されていることを特徴とする請求項7
    または10に記載の発光体。
  12. 【請求項12】 導光体端面上に形成された透明電極
    層、当該透明電極層上に形成された、ホール注入層及び
    電子輸送層を兼ねた発光層、及び当該発光層上に形成さ
    れた金属電極層からなることを特徴とする請求項5また
    は6に記載の発光体。
  13. 【請求項13】 前記透明電極層を兼用した状態で複数
    個だけ独立して形成されていることを特徴とする請求項
    1乃至12のいずれか一項に記載の発光体。
  14. 【請求項14】 平面的に並べて配置された少なくとも
    3つの独立した発光体から成り、第1の発光体または発
    光体群が赤領域の波長で発光し、第2の発光体または発
    光体群が緑領域の波長で発光し、第3の発光体または発
    光体群が青領域の波長で発光することを特徴とする請求
    項1乃至13のいずれか一項に記載の発光体。
  15. 【請求項15】 赤領域、緑領域、及び青領域の波長を
    同時に発光できる構造を有していることを特徴とする請
    求項14に記載の発光体。
  16. 【請求項16】 複数の独立して平面的に並べて配置さ
    れ、そのそれぞれが青色領域の光、赤色領域の光、及び
    緑色領域の光の混合色で発光することを特徴とする請求
    項1乃至13のいずれか一項に記載の発光体。
  17. 【請求項17】 請求項6乃至16のいずれか一項に記
    載の発光体を備えた素子部と、当該素子部に電気的に接
    続され当該素子部に電流を印加するための電流印加素子
    から形成されていることを特徴とする発光素子。
  18. 【請求項18】 前記電流印加素子がゲート、ドレイン
    及びソースからなる薄膜トランジスタからなり、前記透
    明電極または前記下電極のいずれかがドレインあるいは
    ソースのいずれかに接続されていることを特徴とする請
    求項17に記載の発光素子。
  19. 【請求項19】 前記電流印加素子に接続され、当該電
    流印加素子が前記透明電極、前記発光層及び前記下電極
    からなる前記素子部に電流を流すか否かを選択するスイ
    ッチング素子を含むことを特徴とする請求項17または
    18に記載の発光素子。
  20. 【請求項20】 前記スイッチング素子を少なくとも1
    個のトランジスタを含む構成とし、当該スイッチング素
    子に含まれるトランジスタのドレインが、前記電流印加
    素子に含まれるトランジスタのゲートに接続されている
    ことを特徴とする請求項19記載の発光素子。
  21. 【請求項21】 前記電流印加素子に接続され、当該電
    流印加素子が前記透明電極、前記発光層及び前記下電極
    からなる前記素子部に電流を流すか否かを選択するスイ
    ッチング素子を含み、当該電流印加素子に電流を供給す
    るための配線と、当該スイッチング素子にオン/オフの
    電圧情報を印加するための配線を含むことを特徴とする
    請求項19または20に記載の発光素子。
  22. 【請求項22】 請求項21に記載の発光素子を複数含
    み、前記電流印加素子に電流を供給するための配線と、
    前記スイッチング素子にオン/オフの電圧情報を印加す
    るための配線及び当該電流印加素子に電流を供給するた
    めの配線をマトリックス状に配置したことを特徴とする
    発光表示装置。
  23. 【請求項23】 一方向に配置された配線とそれとは他
    方向に配置された配線とのなす角が略垂直であることを
    特徴とする請求項22に記載の発光表示装置。
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