JP2003272867A - 発光素子およびアクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents
発光素子およびアクティブマトリクス型表示装置Info
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高い開口率を有する逆構造の素子を簡単な製造
プロセスにより形成することが可能な発光素子を提供す
る。 【解決手段】この発光素子は、基板１上に形成された陰
極４と、陰極４を取り囲むように形成された画素分離層
５と、陰極４および画素分離層５を覆うように形成さ
れ、島状または極薄状の電子注入層６と、陰極４上に電
子注入層６を介して形成され、電流注入により発光する
有機層７と、有機層７上および電子注入層６上に形成さ
れた陽極８とを備えている。
プロセスにより形成することが可能な発光素子を提供す
る。 【解決手段】この発光素子は、基板１上に形成された陰
極４と、陰極４を取り囲むように形成された画素分離層
５と、陰極４および画素分離層５を覆うように形成さ
れ、島状または極薄状の電子注入層６と、陰極４上に電
子注入層６を介して形成され、電流注入により発光する
有機層７と、有機層７上および電子注入層６上に形成さ
れた陽極８とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子およびア
クティブマトリクス型表示装置に関し、特に、電子注入
層を有する発光素子およびアクティブマトリクス型表示
装置に関する。
クティブマトリクス型表示装置に関し、特に、電子注入
層を有する発光素子およびアクティブマトリクス型表示
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化に伴い、従来か
ら一般に使用されているＣＲＴに比べ、消費電力の少な
い平面表示素子のニーズが高まってきている。そうした
中、高効率、薄型、軽量、視野角依存性がないなどの特
徴を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（有機Ｅ
Ｌ素子）を用いたディスプレイの研究開発が活発に行わ
れている。有機ＥＬ素子は、電子注入電極とホール注入
電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内へと注入
し、電子とホールとを発光中心で再結合させて有機分子
を励起状態にする。この有機分子が励起状態から基底状
態へと戻るときに発する蛍光により発光する。有機ＥＬ
素子では、発光材料である蛍光物質を選択することによ
り、発光色を変化させることができる。これにより、フ
ルカラーの小型ディスプレイ装置への応用が期待されて
いる。
ら一般に使用されているＣＲＴに比べ、消費電力の少な
い平面表示素子のニーズが高まってきている。そうした
中、高効率、薄型、軽量、視野角依存性がないなどの特
徴を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（有機Ｅ
Ｌ素子）を用いたディスプレイの研究開発が活発に行わ
れている。有機ＥＬ素子は、電子注入電極とホール注入
電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内へと注入
し、電子とホールとを発光中心で再結合させて有機分子
を励起状態にする。この有機分子が励起状態から基底状
態へと戻るときに発する蛍光により発光する。有機ＥＬ
素子では、発光材料である蛍光物質を選択することによ
り、発光色を変化させることができる。これにより、フ
ルカラーの小型ディスプレイ装置への応用が期待されて
いる。
【０００３】特に高精細型ディスプレイへの応用とし
て、基板上にポリシリコン型ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形
成し、その上に有機層とカソード（陰極）とを設けたア
クティブマトリクス型表示装置の開発が進んでいる。こ
のアクティブマトリクス型表示装置では、通常、透明な
基板を通して、基板側の方向に光が取り出される仕組み
になっている。そのため、基板上のＴＦＴなどにより、
実際に光を取り出すことのできる部分の割合（開口率）
が制限されるという問題点がある。この問題点を解決す
るため、基板方向とは逆方向に光を取り出す構造、いわ
ゆるトップエミッション構造のアクティブマトリクス型
表示装置が提案されている。この表示装置では、発光部
分の上部にＴＦＴなどが存在しないので、開口率をほぼ
１００％にすることが可能になる。
て、基板上にポリシリコン型ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形
成し、その上に有機層とカソード（陰極）とを設けたア
クティブマトリクス型表示装置の開発が進んでいる。こ
のアクティブマトリクス型表示装置では、通常、透明な
基板を通して、基板側の方向に光が取り出される仕組み
になっている。そのため、基板上のＴＦＴなどにより、
実際に光を取り出すことのできる部分の割合（開口率）
が制限されるという問題点がある。この問題点を解決す
るため、基板方向とは逆方向に光を取り出す構造、いわ
ゆるトップエミッション構造のアクティブマトリクス型
表示装置が提案されている。この表示装置では、発光部
分の上部にＴＦＴなどが存在しないので、開口率をほぼ
１００％にすることが可能になる。
【０００４】図７は、従来のトップエミッション構造の
アクティブマトリクス型表示装置の１画素分を示した断
面図である。図７を参照して、従来のトップエミッショ
ン構造のアクティブマトリクス型表示装置では、基板１
１上に、ＴＦＴ１３がマトリクス状に形成されている。
ＴＦＴ１３は、ゲート電極１３ａを含む。基板１１およ
びＴＦＴ１３の上面上には、絶縁膜１２が形成されてい
る。絶縁膜１２上には、ＴＦＴ１３のソース領域とドレ
イン領域とにそれぞれ接続するように、電極１３ｂと電
極１３ｃとが形成されている。電極１３ｃの側面に接触
するように、陽極１４が形成されている。また、絶縁膜
１２、電極１３ｂ、電極１３ｃおよび陽極１４の上面上
に、開口部１５ａを有する絶縁膜からなる画素分離層１
５が、形成されている。この開口部１５ａ内で、陽極１
４の上面に接触するように、発光層を含む有機層１６が
形成されている。
アクティブマトリクス型表示装置の１画素分を示した断
面図である。図７を参照して、従来のトップエミッショ
ン構造のアクティブマトリクス型表示装置では、基板１
１上に、ＴＦＴ１３がマトリクス状に形成されている。
ＴＦＴ１３は、ゲート電極１３ａを含む。基板１１およ
びＴＦＴ１３の上面上には、絶縁膜１２が形成されてい
る。絶縁膜１２上には、ＴＦＴ１３のソース領域とドレ
イン領域とにそれぞれ接続するように、電極１３ｂと電
極１３ｃとが形成されている。電極１３ｃの側面に接触
するように、陽極１４が形成されている。また、絶縁膜
１２、電極１３ｂ、電極１３ｃおよび陽極１４の上面上
に、開口部１５ａを有する絶縁膜からなる画素分離層１
５が、形成されている。この開口部１５ａ内で、陽極１
４の上面に接触するように、発光層を含む有機層１６が
形成されている。
【０００５】また、有機層１６および画素分離層１５の
上面の全面を覆うように、ＡｌやＡｇなどと、ＬｉＦや
ＬｉＯ2などとからなる電子注入層１７が形成されてい
る。このように、仕事関数の小さな金属膜からなる電子
注入層１７を陰極の一部として用いることによって、陰
極における電子注入効率を向上させることができる。こ
れにより、表示装置の発光効率の向上を図ることができ
る。また、電子注入層１７の上面の全面を覆うように、
ＩＴＯ（酸化インジウムチタン）からなる陰極（透明電
極）１８が形成されている。
上面の全面を覆うように、ＡｌやＡｇなどと、ＬｉＦや
ＬｉＯ2などとからなる電子注入層１７が形成されてい
る。このように、仕事関数の小さな金属膜からなる電子
注入層１７を陰極の一部として用いることによって、陰
極における電子注入効率を向上させることができる。こ
れにより、表示装置の発光効率の向上を図ることができ
る。また、電子注入層１７の上面の全面を覆うように、
ＩＴＯ（酸化インジウムチタン）からなる陰極（透明電
極）１８が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した従来のトップエミッション構造のアクティブマト
リクス型表示装置では、発光層を含む有機層１６の上面
の全面を覆うように、金属膜からなる電子注入層１７が
形成されているので、光の透過率を大きくするのが困難
であるという不都合があった。その結果、図７に示した
従来のトップエミッション構造のアクティブマトリクス
型表示装置では、開口率を大きくすることができる反
面、光の透過率は最大でも７０％程度にとどまってしま
うという問題点があった。
示した従来のトップエミッション構造のアクティブマト
リクス型表示装置では、発光層を含む有機層１６の上面
の全面を覆うように、金属膜からなる電子注入層１７が
形成されているので、光の透過率を大きくするのが困難
であるという不都合があった。その結果、図７に示した
従来のトップエミッション構造のアクティブマトリクス
型表示装置では、開口率を大きくすることができる反
面、光の透過率は最大でも７０％程度にとどまってしま
うという問題点があった。
【０００７】そこで、図７に示した従来のトップエミッ
ション構造と異なり、基板１１側に陰極を形成すること
によって、透過率の低い金属膜からなる電子注入層を基
板１１側に形成する逆構造のトップエミッション型のア
クティブマトリクス型表示装置も考えられる。
ション構造と異なり、基板１１側に陰極を形成すること
によって、透過率の低い金属膜からなる電子注入層を基
板１１側に形成する逆構造のトップエミッション型のア
クティブマトリクス型表示装置も考えられる。
【０００８】図８は、陰極および電子注入層を基板側に
形成した逆構造のトップエミッション型のアクティブマ
トリクス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
図９は、図８に示した逆構造の表示装置において、電子
注入層を、陰極および画素分離層の上面の全面を覆うよ
うに形成した場合を示した断面図である。なお、この逆
構造の表示装置は、電極構成が逆になっていること以外
は、図７に示した従来のトップエミッション構造の表示
装置の構成と同様である。すなわち、図８に示すよう
に、基板１１上に、ＴＦＴ１３、絶縁膜１２、ゲート電
極１３ａ、電極１３ｂおよび電極１３ｃが形成されてい
る。また、電極１３ｃの側面に接触するように、陰極２
４が形成されている。絶縁膜１２、電極１３ｂ、電極１
３ｃおよび陰極２４の上面上には、開口部１５ａを有す
る画素分離層１５が形成されている。
形成した逆構造のトップエミッション型のアクティブマ
トリクス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
図９は、図８に示した逆構造の表示装置において、電子
注入層を、陰極および画素分離層の上面の全面を覆うよ
うに形成した場合を示した断面図である。なお、この逆
構造の表示装置は、電極構成が逆になっていること以外
は、図７に示した従来のトップエミッション構造の表示
装置の構成と同様である。すなわち、図８に示すよう
に、基板１１上に、ＴＦＴ１３、絶縁膜１２、ゲート電
極１３ａ、電極１３ｂおよび電極１３ｃが形成されてい
る。また、電極１３ｃの側面に接触するように、陰極２
４が形成されている。絶縁膜１２、電極１３ｂ、電極１
３ｃおよび陰極２４の上面上には、開口部１５ａを有す
る画素分離層１５が形成されている。
【０００９】また、図８に示した逆構造の表示装置で
は、メタルマスクによる塗り分けや画素間にリブを設け
るなどの方法を用いて、開口部１５ａ内で陰極２４の上
面に接触するように、電子注入層２７が形成されてい
る。この電子注入層２７上には、発光層を含む有機層１
６が形成されている。画素分離層１５および有機層１６
の上面の全面を覆うように、ＩＴＯからなる陽極（透明
電極）２８が形成されている。
は、メタルマスクによる塗り分けや画素間にリブを設け
るなどの方法を用いて、開口部１５ａ内で陰極２４の上
面に接触するように、電子注入層２７が形成されてい
る。この電子注入層２７上には、発光層を含む有機層１
６が形成されている。画素分離層１５および有機層１６
の上面の全面を覆うように、ＩＴＯからなる陽極（透明
電極）２８が形成されている。
【００１０】なお、逆構造のトップエミッション型のア
クティブマトリクス型表示装置において、図９に示すよ
うに、電子注入層２７ａを、陰極２４および画素分離層
１５の全面を覆うように形成した場合には、上記したメ
タルマスクによる塗り分け等が不要となる。しかし、こ
の場合には、陰極２４と陽極２８とが、電子注入層２７
ａを介して電気的に短絡（ショート）してしまうという
不都合が生じる。そのため、上記したように、メタルマ
スクによる塗り分けや画素間にリブを設けるなどの方法
を用いて、電子注入層２７を開口部１５ａ内で陰極２４
の上面上にのみ形成する製造プロセスが必要になる。そ
の結果、製造プロセスが複雑になるという問題点があっ
た。
クティブマトリクス型表示装置において、図９に示すよ
うに、電子注入層２７ａを、陰極２４および画素分離層
１５の全面を覆うように形成した場合には、上記したメ
タルマスクによる塗り分け等が不要となる。しかし、こ
の場合には、陰極２４と陽極２８とが、電子注入層２７
ａを介して電気的に短絡（ショート）してしまうという
不都合が生じる。そのため、上記したように、メタルマ
スクによる塗り分けや画素間にリブを設けるなどの方法
を用いて、電子注入層２７を開口部１５ａ内で陰極２４
の上面上にのみ形成する製造プロセスが必要になる。そ
の結果、製造プロセスが複雑になるという問題点があっ
た。
【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の１つの目的は、
高い開口率を有する逆構造の素子を簡単な製造プロセス
により形成することが可能な発光素子を提供することで
ある。
ためになされたものであり、この発明の１つの目的は、
高い開口率を有する逆構造の素子を簡単な製造プロセス
により形成することが可能な発光素子を提供することで
ある。
【００１２】この発明のもう１つの目的は、高い開口率
を有する逆構造の素子を簡単な製造プロセスにより形成
することが可能なアクティブマトリクス型表示装置を提
供することである。
を有する逆構造の素子を簡単な製造プロセスにより形成
することが可能なアクティブマトリクス型表示装置を提
供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の局面による発光素子は、基板上に
形成された第１電極と、第１電極を取り囲むように形成
された絶縁膜と、第１電極および絶縁膜を覆うように形
成され、島状または極薄状の電子注入層と、第１電極上
に電子注入層を介して形成され、電流注入により発光す
る有機層と、有機層上および電子注入層上に形成された
第２電極とを備えている。
に、この発明の第１の局面による発光素子は、基板上に
形成された第１電極と、第１電極を取り囲むように形成
された絶縁膜と、第１電極および絶縁膜を覆うように形
成され、島状または極薄状の電子注入層と、第１電極上
に電子注入層を介して形成され、電流注入により発光す
る有機層と、有機層上および電子注入層上に形成された
第２電極とを備えている。
【００１４】この第１の局面による発光素子では、上記
のように、第１電極および絶縁膜を覆うように島状また
は極薄状の電子注入層を形成することによって、絶縁膜
上の電子注入層上に第２電極が形成された場合にも、第
１電極と第２電極とが電子注入層を介して電気的に短絡
するのを実質的に防止することができる。すなわち、島
状または極薄状の電子注入層により、第１電極と第２電
極との間は、絶縁状態または極めて高抵抗な状態になる
ので、第１電極と第２電極とが電子注入層を介して電気
的に短絡するのを実質的に防止することができる。ま
た、電子注入層を第１電極および絶縁膜を覆うように形
成することによって、第１電極上のみに選択的に電子注
入層を形成する場合に比べて、製造プロセスを簡略化す
ることができる。この場合、基板から遠い側の第２電極
として透明陽極を用いれば、基板側とは逆方向に光を取
り出す逆構造の発光素子を簡略化された製造プロセスに
より形成することができる。その結果、高い開口率を有
する逆構造の発光素子を簡単な製造プロセスにより形成
することができる。
のように、第１電極および絶縁膜を覆うように島状また
は極薄状の電子注入層を形成することによって、絶縁膜
上の電子注入層上に第２電極が形成された場合にも、第
１電極と第２電極とが電子注入層を介して電気的に短絡
するのを実質的に防止することができる。すなわち、島
状または極薄状の電子注入層により、第１電極と第２電
極との間は、絶縁状態または極めて高抵抗な状態になる
ので、第１電極と第２電極とが電子注入層を介して電気
的に短絡するのを実質的に防止することができる。ま
た、電子注入層を第１電極および絶縁膜を覆うように形
成することによって、第１電極上のみに選択的に電子注
入層を形成する場合に比べて、製造プロセスを簡略化す
ることができる。この場合、基板から遠い側の第２電極
として透明陽極を用いれば、基板側とは逆方向に光を取
り出す逆構造の発光素子を簡略化された製造プロセスに
より形成することができる。その結果、高い開口率を有
する逆構造の発光素子を簡単な製造プロセスにより形成
することができる。
【００１５】上記第１の局面による発光素子において、
好ましくは、電子注入層は、Ｌｉを含有する。このよう
に構成すれば、注入効率の高いＬｉによって、発光効率
を高めることができる。
好ましくは、電子注入層は、Ｌｉを含有する。このよう
に構成すれば、注入効率の高いＬｉによって、発光効率
を高めることができる。
【００１６】上記の発光素子において、好ましくは、電
子注入層は、５ｎｍ以下の膜厚を有する。このように構
成すれば、容易に、第１電極と第２電極とが電気的に短
絡するのを実質的に防止することが可能な島状または極
薄状の電子注入層を形成することができる。この場合、
好ましくは、電子注入層は、１．５ｎｍ程度の膜厚を有
する。このように構成すれば、発光輝度を最大にするこ
とができる。この点は実験により確認済みである。
子注入層は、５ｎｍ以下の膜厚を有する。このように構
成すれば、容易に、第１電極と第２電極とが電気的に短
絡するのを実質的に防止することが可能な島状または極
薄状の電子注入層を形成することができる。この場合、
好ましくは、電子注入層は、１．５ｎｍ程度の膜厚を有
する。このように構成すれば、発光輝度を最大にするこ
とができる。この点は実験により確認済みである。
【００１７】上記の発光素子において、好ましくは、有
機層からの光の放出方向は、基板と逆方向である。この
ように構成すれば、基板側とは逆方向に光を取り出す逆
構造の発光素子を得ることができるので、基板側にトラ
ンジスタが形成されていても、開口率を高めることがで
きる。
機層からの光の放出方向は、基板と逆方向である。この
ように構成すれば、基板側とは逆方向に光を取り出す逆
構造の発光素子を得ることができるので、基板側にトラ
ンジスタが形成されていても、開口率を高めることがで
きる。
【００１８】この発明の第２の局面によるアクティブマ
トリクス型表示装置は、基板上にマトリクス状に配置さ
れたトランジスタと、トランジスタに接続された第１電
極と、第１電極を取り囲むように形成された絶縁膜と、
第１電極および絶縁膜を覆うように形成され、島状また
は極薄状の電子注入層と、第１電極上に電子注入層を介
して形成され、電流注入により発光するとともに、基板
と逆方向に光を放出する有機層と、有機層上および電子
注入層上に形成された第２電極とを備えている。
トリクス型表示装置は、基板上にマトリクス状に配置さ
れたトランジスタと、トランジスタに接続された第１電
極と、第１電極を取り囲むように形成された絶縁膜と、
第１電極および絶縁膜を覆うように形成され、島状また
は極薄状の電子注入層と、第１電極上に電子注入層を介
して形成され、電流注入により発光するとともに、基板
と逆方向に光を放出する有機層と、有機層上および電子
注入層上に形成された第２電極とを備えている。
【００１９】この第２の局面によるアクティブマトリク
ス型表示装置では、上記のように、第１電極および絶縁
膜を覆うように島状または極薄状の電子注入層を形成す
ることによって、絶縁膜上の電子注入層上に第２電極が
形成された場合にも、第１電極と第２電極とが電子注入
層を介して電気的に短絡するのを実質的に防止すること
ができる。すなわち、島状または極薄状の電子注入層に
より、第１電極と第２電極との間は、絶縁状態または極
めて高抵抗な状態になるので、第１電極と第２電極とが
電子注入層を介して電気的に短絡するのを実質的に防止
することができる。また、電子注入層を第１電極および
絶縁膜を覆うように形成することによって、第１電極上
のみに選択的に電子注入層を形成する場合に比べて、製
造プロセスを簡略化することができる。この場合、基板
から遠い側の第２電極として透明陽極を用いれば、基板
側とは逆方向に光を取り出す逆構造の発光素子を簡略化
された製造プロセスにより形成することができる。その
結果、高い開口率を有する逆構造の発光素子を含むアク
ティブマトリクス型表示装置を簡単な製造プロセスによ
り形成することができる。
ス型表示装置では、上記のように、第１電極および絶縁
膜を覆うように島状または極薄状の電子注入層を形成す
ることによって、絶縁膜上の電子注入層上に第２電極が
形成された場合にも、第１電極と第２電極とが電子注入
層を介して電気的に短絡するのを実質的に防止すること
ができる。すなわち、島状または極薄状の電子注入層に
より、第１電極と第２電極との間は、絶縁状態または極
めて高抵抗な状態になるので、第１電極と第２電極とが
電子注入層を介して電気的に短絡するのを実質的に防止
することができる。また、電子注入層を第１電極および
絶縁膜を覆うように形成することによって、第１電極上
のみに選択的に電子注入層を形成する場合に比べて、製
造プロセスを簡略化することができる。この場合、基板
から遠い側の第２電極として透明陽極を用いれば、基板
側とは逆方向に光を取り出す逆構造の発光素子を簡略化
された製造プロセスにより形成することができる。その
結果、高い開口率を有する逆構造の発光素子を含むアク
ティブマトリクス型表示装置を簡単な製造プロセスによ
り形成することができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、実施例および比較例では、電子注入層の膜
厚を変化させた同一構成のアクティブマトリクス型表示
装置を複数作製した。また、これらの表示装置は、基板
側と逆方向に光を取り出すトップエミッション型構造を
有するとともに、陰極および電子注入層を基板側に配置
した逆構造を有するように作製した。
する。なお、実施例および比較例では、電子注入層の膜
厚を変化させた同一構成のアクティブマトリクス型表示
装置を複数作製した。また、これらの表示装置は、基板
側と逆方向に光を取り出すトップエミッション型構造を
有するとともに、陰極および電子注入層を基板側に配置
した逆構造を有するように作製した。
【００２１】（実施例）図１は、本発明の実施例により
作製したアクティブマトリクス型表示装置の１画素分を
示した断面図である。図２は、図１に示した実施例によ
るアクティブマトリクス型表示装置の電子注入層の詳細
を示した拡大平面図である。また、図３は、図１に示し
た実施例による表示装置の発光層として用いたＡｌｑ３
の原子構造を示した構造図である。図４は、図１に示し
た実施例による表示装置のホール輸送層として用いたα
−ＮＰＢの原子構造を示した構造図である。なお、この
実施例では、電子注入層６の膜厚を５ｎｍ以下の範囲で
変化させた複数の表示装置を作製した。
作製したアクティブマトリクス型表示装置の１画素分を
示した断面図である。図２は、図１に示した実施例によ
るアクティブマトリクス型表示装置の電子注入層の詳細
を示した拡大平面図である。また、図３は、図１に示し
た実施例による表示装置の発光層として用いたＡｌｑ３
の原子構造を示した構造図である。図４は、図１に示し
た実施例による表示装置のホール輸送層として用いたα
−ＮＰＢの原子構造を示した構造図である。なお、この
実施例では、電子注入層６の膜厚を５ｎｍ以下の範囲で
変化させた複数の表示装置を作製した。
【００２２】図１〜図４を参照して、本発明の実施例の
表示装置の作製プロセスについて説明する。まず、基板
１上に、ゲート電極３ａを含むポリシリコン型ＴＦＴ３
をマトリクス状に形成した。この基板１およびＴＦＴ３
の上面上に、ＳｉＯ2からなる絶縁膜２を形成した。そ
して、絶縁膜２上に、ＴＦＴ３のソース領域およびドレ
イン領域の上面にそれぞれ接触するように、電極３ｂお
よび電極３ｃを形成した。次に、電極３ｃの側面に接触
するように、ＩＴＯからなる陰極４を形成した。その
後、絶縁膜２、電極３ｂ、電極３ｃおよび陰極４の上面
上に、陰極４の上面の一部に開口部５ａを有するＰＭＭ
Ａ（ポリメチルメタクリレート）からなる画素分離層５
を形成した。なお、陰極４は、本発明の「第１電極」の
一例であり、画素分離層５は、本発明の「絶縁膜」の一
例である。
表示装置の作製プロセスについて説明する。まず、基板
１上に、ゲート電極３ａを含むポリシリコン型ＴＦＴ３
をマトリクス状に形成した。この基板１およびＴＦＴ３
の上面上に、ＳｉＯ2からなる絶縁膜２を形成した。そ
して、絶縁膜２上に、ＴＦＴ３のソース領域およびドレ
イン領域の上面にそれぞれ接触するように、電極３ｂお
よび電極３ｃを形成した。次に、電極３ｃの側面に接触
するように、ＩＴＯからなる陰極４を形成した。その
後、絶縁膜２、電極３ｂ、電極３ｃおよび陰極４の上面
上に、陰極４の上面の一部に開口部５ａを有するＰＭＭ
Ａ（ポリメチルメタクリレート）からなる画素分離層５
を形成した。なお、陰極４は、本発明の「第１電極」の
一例であり、画素分離層５は、本発明の「絶縁膜」の一
例である。
【００２３】この後、実施例では、真空蒸着法を用い
て、１３３×１０ー7Ｐａ以下の真空度で電子注入効率の
高いＬｉを含むＡｌ0.5Ｌｉ0.5合金からなる電子注入層
６を、陰極４および画素分離層５の上面の全面を覆うよ
うに、５ｎｍ以下の厚みで形成した。このように、電子
注入層６の厚みを非常に薄く形成することによって、陰
極４（画素分離層５）上の電子注入層６は、層状となら
ず、図２に示すような島状に形成されるか、または、極
薄状（図示せず）に形成されると考えられる。このよう
に電子注入層６が島状に形成されると、電子注入層６を
電流が流れて陰極４と陽極８との間でショートが発生す
ることがない。また、電子注入層６が極薄状に形成され
た場合にも、電子注入層６の面内方向の抵抗値が非常に
高くなるので、電流が非常に流れにくくなる。
て、１３３×１０ー7Ｐａ以下の真空度で電子注入効率の
高いＬｉを含むＡｌ0.5Ｌｉ0.5合金からなる電子注入層
６を、陰極４および画素分離層５の上面の全面を覆うよ
うに、５ｎｍ以下の厚みで形成した。このように、電子
注入層６の厚みを非常に薄く形成することによって、陰
極４（画素分離層５）上の電子注入層６は、層状となら
ず、図２に示すような島状に形成されるか、または、極
薄状（図示せず）に形成されると考えられる。このよう
に電子注入層６が島状に形成されると、電子注入層６を
電流が流れて陰極４と陽極８との間でショートが発生す
ることがない。また、電子注入層６が極薄状に形成され
た場合にも、電子注入層６の面内方向の抵抗値が非常に
高くなるので、電流が非常に流れにくくなる。
【００２４】上記した電子注入層６の形成後、電子注入
層６の酸化を避けるために、１３３×１０ー7Ｐａ以下の
真空度を保持した状態で、メタルマスクを用いて表示装
置の画素に相当する領域に、有機層７を形成した。具体
的には、開口部５ａ内の電子注入層６に囲まれた領域
に、下層から上層に向かって、３０ｎｍの厚みを有する
Ａｌｑ３からなる電子輸送層と、緑色発光ドーパントと
して３％のメチルキナクリドンを含有するＡｌｑ３から
なる発光層と、５０ｎｍの厚みを有するα−ＮＰＢから
なるホール輸送層と、１０ｎｍの厚みを有するＣｕＰｃ
（銅フタロシアニン）からなるホール注入層とから構成
される有機層７を形成した。なお、有機層７の発光層に
用いたＡｌｑ３は、図３に示すような原子構造を有して
おり、有機層７のホール輸送層に用いたα−ＮＰＢは、
図４に示すような原子構造を有している。
層６の酸化を避けるために、１３３×１０ー7Ｐａ以下の
真空度を保持した状態で、メタルマスクを用いて表示装
置の画素に相当する領域に、有機層７を形成した。具体
的には、開口部５ａ内の電子注入層６に囲まれた領域
に、下層から上層に向かって、３０ｎｍの厚みを有する
Ａｌｑ３からなる電子輸送層と、緑色発光ドーパントと
して３％のメチルキナクリドンを含有するＡｌｑ３から
なる発光層と、５０ｎｍの厚みを有するα−ＮＰＢから
なるホール輸送層と、１０ｎｍの厚みを有するＣｕＰｃ
（銅フタロシアニン）からなるホール注入層とから構成
される有機層７を形成した。なお、有機層７の発光層に
用いたＡｌｑ３は、図３に示すような原子構造を有して
おり、有機層７のホール輸送層に用いたα−ＮＰＢは、
図４に示すような原子構造を有している。
【００２５】最後に、有機層７および電子注入層６の上
面の全面を覆うように、ＩＴＯからなる陽極（透明電
極）８を形成することによって、実施例のアクティブマ
トリクス型表示装置を作製した。なお、陽極８は、本発
明の「第２電極」の一例である。
面の全面を覆うように、ＩＴＯからなる陽極（透明電
極）８を形成することによって、実施例のアクティブマ
トリクス型表示装置を作製した。なお、陽極８は、本発
明の「第２電極」の一例である。
【００２６】（比較例）図５は、比較例により作製した
アクティブマトリクス型表示装置の１画素分を示した断
面図である。なお、比較例による表示装置では、電子注
入層６ａの膜厚を５ｎｍを越える範囲で変化させたこと
以外の作製プロセスは、実施例の作製プロセスと同様で
ある。すなわち、図５に示すように、基板１上に、ＴＦ
Ｔ３と、絶縁膜２と、電極３ｂおよび電極３ｃと、陰極
４と、開口部５ａを有するＰＭＭＡからなる画素分離層
５とを順次形成した。次に、Ａｌ0.5Ｌｉ0.5合金からな
る電子注入層６ａを、５ｎｍを超える範囲で厚みを変化
させて陰極４および画素分離層５の上面の全面を覆うよ
うに形成した。
アクティブマトリクス型表示装置の１画素分を示した断
面図である。なお、比較例による表示装置では、電子注
入層６ａの膜厚を５ｎｍを越える範囲で変化させたこと
以外の作製プロセスは、実施例の作製プロセスと同様で
ある。すなわち、図５に示すように、基板１上に、ＴＦ
Ｔ３と、絶縁膜２と、電極３ｂおよび電極３ｃと、陰極
４と、開口部５ａを有するＰＭＭＡからなる画素分離層
５とを順次形成した。次に、Ａｌ0.5Ｌｉ0.5合金からな
る電子注入層６ａを、５ｎｍを超える範囲で厚みを変化
させて陰極４および画素分離層５の上面の全面を覆うよ
うに形成した。
【００２７】最後に、実施例と同様、電子注入層６ａ上
に、有機層７と陽極８とを順次形成することによって、
比較例のアクティブマトリクス型表示装置を作製した。
に、有機層７と陽極８とを順次形成することによって、
比較例のアクティブマトリクス型表示装置を作製した。
【００２８】（発光輝度測定試験）図６は、実施例およ
び比較例で作製した表示装置の発光輝度測定の実験結果
を示したグラフである。この発光輝度測定では、各表示
装置に一定電流を印加した場合の、それぞれの表示装置
における単位面積当たりの発光輝度（ｃｄ／ｍ2）を測
定した。これにより、各表示装置における、電子注入層
６（６ａ）の膜厚と発光輝度との関係を測定した。図６
を参照して、電子注入層６の膜厚を５ｎｍ以下の範囲で
作製した実施例の表示装置では、電子注入層６の膜厚が
０ｎｍに近い表示装置を除いて、高い発光輝度を得るこ
とができることが判明した。特に、電子注入層６の膜厚
が１．５ｎｍ程度の表示装置では、３００ｃｄ／ｍ2以
上の最も高い発光輝度を得ることができた。これは、
１．５ｎｍ程度の極めて薄い厚みで形成された電子注入
層６では、電子注入層６は完全な層状とならず、図２に
示したような島状に形成されると考えられるため、陰極
４と陽極８とは電気的に絶縁されるためであると考えら
れる。これにより、陰極４と陽極８とが電子注入層６を
介して電気的に短絡するのを防止することができるの
で、電子注入層６と陽極８との接点でリーク電流が発生
するのを防止することができる。
び比較例で作製した表示装置の発光輝度測定の実験結果
を示したグラフである。この発光輝度測定では、各表示
装置に一定電流を印加した場合の、それぞれの表示装置
における単位面積当たりの発光輝度（ｃｄ／ｍ2）を測
定した。これにより、各表示装置における、電子注入層
６（６ａ）の膜厚と発光輝度との関係を測定した。図６
を参照して、電子注入層６の膜厚を５ｎｍ以下の範囲で
作製した実施例の表示装置では、電子注入層６の膜厚が
０ｎｍに近い表示装置を除いて、高い発光輝度を得るこ
とができることが判明した。特に、電子注入層６の膜厚
が１．５ｎｍ程度の表示装置では、３００ｃｄ／ｍ2以
上の最も高い発光輝度を得ることができた。これは、
１．５ｎｍ程度の極めて薄い厚みで形成された電子注入
層６では、電子注入層６は完全な層状とならず、図２に
示したような島状に形成されると考えられるため、陰極
４と陽極８とは電気的に絶縁されるためであると考えら
れる。これにより、陰極４と陽極８とが電子注入層６を
介して電気的に短絡するのを防止することができるの
で、電子注入層６と陽極８との接点でリーク電流が発生
するのを防止することができる。
【００２９】一方、電子注入層６の膜厚が５ｎｍに近い
実施例の表示装置では、発光輝度が低下しているが、約
２００ｃｄ／ｍ2の高い発光輝度を得ることができた。
このように輝度が低下するのは、電子注入層６の膜厚が
厚くなることにより、電子注入層６が層状に形成される
ため、電子注入層６は導電状態となり、その結果、陰極
４と陽極８とが完全に絶縁された状態ではなくなるため
であると考えられる。ただし、電子注入層６の膜厚が５
ｎｍ以下である場合には、電子注入層６の膜厚は極めて
薄いため、電子注入層６は極めて高抵抗になる。このた
め、電流は、電子注入層６を介して陰極４と陽極８との
間を流れるよりも、有機層７を介して、陰極４と陽極８
との間を流れる。これにより、陰極４と陽極８とが電子
注入層６を介して電気的に短絡するのを実質的に防止す
ることができる。
実施例の表示装置では、発光輝度が低下しているが、約
２００ｃｄ／ｍ2の高い発光輝度を得ることができた。
このように輝度が低下するのは、電子注入層６の膜厚が
厚くなることにより、電子注入層６が層状に形成される
ため、電子注入層６は導電状態となり、その結果、陰極
４と陽極８とが完全に絶縁された状態ではなくなるため
であると考えられる。ただし、電子注入層６の膜厚が５
ｎｍ以下である場合には、電子注入層６の膜厚は極めて
薄いため、電子注入層６は極めて高抵抗になる。このた
め、電流は、電子注入層６を介して陰極４と陽極８との
間を流れるよりも、有機層７を介して、陰極４と陽極８
との間を流れる。これにより、陰極４と陽極８とが電子
注入層６を介して電気的に短絡するのを実質的に防止す
ることができる。
【００３０】一方、電子注入層６ａの膜厚が５ｎｍを超
える比較例の表示装置では、電子注入層６ａの膜厚の増
加に伴い発光輝度が急激に低下した。これは、電子注入
層６ａの膜厚が５ｎｍを越えて増加するにつれて、電子
注入層６ａの抵抗値が減少するので、印加された電流
が、電子注入層６ａを介して陰極４と陽極８との間にも
流れ始めるためであると考えられる。また、電子注入層
６ａの膜厚が８ｎｍ以上の比較例の表示装置では、陰極
４と陽極８とが電子注入層６ａを介して完全に短絡する
ことによって、非点灯となった。
える比較例の表示装置では、電子注入層６ａの膜厚の増
加に伴い発光輝度が急激に低下した。これは、電子注入
層６ａの膜厚が５ｎｍを越えて増加するにつれて、電子
注入層６ａの抵抗値が減少するので、印加された電流
が、電子注入層６ａを介して陰極４と陽極８との間にも
流れ始めるためであると考えられる。また、電子注入層
６ａの膜厚が８ｎｍ以上の比較例の表示装置では、陰極
４と陽極８とが電子注入層６ａを介して完全に短絡する
ことによって、非点灯となった。
【００３１】実施例では、上記したように、陰極４およ
び画素分離層５を覆うように島状または極薄状の５ｎｍ
以下の厚みを有する電子注入層６を形成することによっ
て、画素分離層５上の電子注入層６上に、陽極８が形成
された場合にも、陰極４と陽極８とが電子注入層６を介
して電気的に短絡するのを実質的に防止することができ
る。
び画素分離層５を覆うように島状または極薄状の５ｎｍ
以下の厚みを有する電子注入層６を形成することによっ
て、画素分離層５上の電子注入層６上に、陽極８が形成
された場合にも、陰極４と陽極８とが電子注入層６を介
して電気的に短絡するのを実質的に防止することができ
る。
【００３２】また、実施例では、上記したように、電子
注入層６を、陰極４および画素分離層５の上面の全面を
覆うように形成することによって、陰極４上にのみ選択
的に電子注入層６を形成する場合に比べて、製造プロセ
スを簡略化することができる。また、基板１から遠い側
の陽極８に透明電極を用いるとともに、導電率の低い金
属膜からなる電子注入層６を基板１側に形成することに
よって、トップエミッション型の逆構造のアクティブマ
トリクス型表示装置を形成することができる。このよう
にして、高い開口率と高い透過率を有する、逆構造のア
クティブマトリクス型表示装置を、簡単な製造プロセス
により形成することが可能になる。
注入層６を、陰極４および画素分離層５の上面の全面を
覆うように形成することによって、陰極４上にのみ選択
的に電子注入層６を形成する場合に比べて、製造プロセ
スを簡略化することができる。また、基板１から遠い側
の陽極８に透明電極を用いるとともに、導電率の低い金
属膜からなる電子注入層６を基板１側に形成することに
よって、トップエミッション型の逆構造のアクティブマ
トリクス型表示装置を形成することができる。このよう
にして、高い開口率と高い透過率を有する、逆構造のア
クティブマトリクス型表示装置を、簡単な製造プロセス
により形成することが可能になる。
【００３３】また、実施例では、上記したように、電子
注入層６にＬｉを含有させることにより、Ｌｉは電子注
入効率が高いので、発光効率を高くすることができる。
注入層６にＬｉを含有させることにより、Ｌｉは電子注
入効率が高いので、発光効率を高くすることができる。
【００３４】なお、今回開示された実施例は、すべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は、上記した実施例の説明では
なく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れる。
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は、上記した実施例の説明では
なく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れる。
【００３５】たとえば、上記実施例では、アクティブマ
トリクス型有機ＥＬ表示装置について説明したが、本発
明はこれに限らず、他の有機ＥＬ表示装置や発光素子に
本発明を適用してもよい。
トリクス型有機ＥＬ表示装置について説明したが、本発
明はこれに限らず、他の有機ＥＬ表示装置や発光素子に
本発明を適用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高い開
口率を有する逆構造の素子を簡単な製造プロセスにより
形成することが可能な発光素子およびアクティブマトリ
クス型表示装置を提供することができる。
口率を有する逆構造の素子を簡単な製造プロセスにより
形成することが可能な発光素子およびアクティブマトリ
クス型表示装置を提供することができる。
【図１】本発明の実施例により作製したアクティブマト
リクス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
リクス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
【図２】図１に示した実施例によるアクティブマトリク
ス型表示装置の電子注入層の詳細を示した拡大平面図で
ある。
ス型表示装置の電子注入層の詳細を示した拡大平面図で
ある。
【図３】図１に示した実施例によるアクティブマトリク
ス型表示装置の発光層として用いたＡｌｑ３の原子構造
を示した構造図である。
ス型表示装置の発光層として用いたＡｌｑ３の原子構造
を示した構造図である。
【図４】図１に示した実施例によるアクティブマトリク
ス型表示装置のホール輸送層として用いたα−ＮＰＢの
原子構造を示した構造図である。
ス型表示装置のホール輸送層として用いたα−ＮＰＢの
原子構造を示した構造図である。
【図５】比較例により作製したアクティブマトリクス型
表示装置の１画素分を示した断面図である。
表示装置の１画素分を示した断面図である。
【図６】実施例および比較例で作製した表示装置の発光
輝度測定の実験結果を示したグラフである。
輝度測定の実験結果を示したグラフである。
【図７】従来のトップエミッション構造のアクティブマ
トリクス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
トリクス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
【図８】陰極および電子注入層を基板側に形成した逆構
造からなるトップエミッション型のアクティブマトリク
ス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
造からなるトップエミッション型のアクティブマトリク
ス型表示装置の１画素分を示した断面図である。
【図９】図８に示した逆構造の表示装置において、電子
注入層を、陰極および画素分離層の上面の全面を覆うよ
うに形成した場合を示した断面図である。
注入層を、陰極および画素分離層の上面の全面を覆うよ
うに形成した場合を示した断面図である。
１ 基板
３ ＴＦＴ（トランジスタ）
４ 陰極（第１電極）
５ 画素分離層（絶縁膜）
６ 電子注入層
７ 有機層
８ 陽極（第２電極）
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成された第１電極と、 前記第１電極を取り囲むように形成された絶縁膜と、 前記第１電極および前記絶縁膜を覆うように形成され、
島状または極薄状の電子注入層と、 前記第１電極上に前記電子注入層を介して形成され、電
流注入により発光する有機層と、 前記有機層上および前記電子注入層上に形成された第２
電極とを備えた、発光素子。 - 【請求項２】 前記電子注入層は、Ｌｉを含有する、請
求項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】 前記電子注入層は、５ｎｍ以下の膜厚を
有する、請求項１または２に記載の発光素子。 - 【請求項４】 前記電子注入層は、１．５ｎｍ程度の膜
厚を有する、請求項３に記載の発光素子。 - 【請求項５】 前記有機層からの光の放出方向は、前記
基板と逆方向である、請求項１〜４のいずれか１項に記
載の発光素子。 - 【請求項６】 基板上にマトリクス状に配置されたトラ
ンジスタと、 前記トランジスタに接続された第１電極と、 前記第１電極を取り囲むように形成された絶縁膜と、 前記第１電極および前記絶縁膜を覆うように形成され、
島状または極薄状の電子注入層と、 前記第１電極上に前記電子注入層を介して形成され、電
流注入により発光するとともに、前記基板と逆方向に光
を放出する有機層と、 前記有機層上および前記電子注入層上に形成された第２
電極とを備えた、アクティブマトリクス型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002071149A JP3819792B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 発光素子およびアクティブマトリクス型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002071149A JP3819792B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 発光素子およびアクティブマトリクス型表示装置 |
Publications (2)
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