JP2005208603A

JP2005208603A - 発光装置

Info

Publication number: JP2005208603A
Application number: JP2004366951A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kawakami; 貴洋川上; Kaoru Tsuchiya; 薫土屋; Takeshi Nishi; 毅西
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】本発明は、発光取り出し面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が低減された発光装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の発光装置は、トランジスタと、前記トランジスタを覆う絶縁層と、前記絶縁層の開口部に設けられた発光素子とを有することを特徴としている。前記トランジスタと前記発光素子とは接続部を介して電気的に接続している。また、接続部は、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを通って、トランジスタに接続している。なお、前記絶縁層は、単層のものでもよいし、異なる物質から成る層が複数積層された多層のものでもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブマトリクス型の発光装置に関し、特に発光を取り出す部分の構造に関する。

エレクトロルミネッセンス素子（発光素子）からの発光を利用した発光装置は、高視野角、低消費電力の表示用装置として注目されている装置である。

主に表示用として利用されている発光装置の駆動方法には、アクティブマトリクス型と、パッシブマトリクス型とがある。アクティブマトリクス型の駆動方式の発光装置は、発光素子ごとに発光・非発光等を制御できる。そのため、パッシブマトリクス型の発光装置よりも低消費電力で駆動でき、携帯電話等の小型電化製品の表示部としてのみならず、大型のテレビ受像機等の表示部として実装するのにも適している。

また、アクティブマトリクス型の発光装置においては、発光素子ごとに、それぞれの発光素子の駆動を制御するための回路が設けられている。回路と発光素子とは、発光の外部への取り出しが当該回路によって妨げられないように、基板上に配置されている。また、発光素子と重畳する部分には透光性を有する絶縁層が積層して設けられており、発光は当該絶縁層中を通って外部に射出する。これらの絶縁層は、回路の構成要素であるトランジスタや容量素子等の回路素子、若しくは配線を形成するために設けられたものである。

ところで、積層された絶縁膜中を発光が通るとき、それぞれの絶縁層の屈折率の違いに起因して、発光が多重干渉することがある。その結果、発光取り出し面を見る角度に依存して発光スペクトルが変わり、発光装置において表示した画像の視認性が悪くなるという問題が生じる。

また、各層の屈折率の違いに起因して生じる画像の視認性の低下は、パッシブマトリクス型の発光装置においても生じる。例えば特許文献１では、発光素子を構成する各層の屈折率の違いに起因して外光及び発光が界面で反射し、視認性が悪くなるといった問題を提起し、それを解決できるように素子構造を工夫した発光素子を提案している。

特開平７−２１１４５８号公報

本発明は、発光取り出し面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が低減された発光装置を提供することを課題とする。

本発明の発光装置は、トランジスタと、前記トランジスタを覆う絶縁層と、前記絶縁層の開口部に設けられた発光素子とを有することを特徴としている。

ここで、前記トランジスタと前記発光素子とは接続部を介して電気的に接続している。また、接続部は、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを通って、トランジスタに接続している。

なお、前記絶縁層は、単層のものでもよいし、異なる物質から成る層が複数積層された多層のものでもよい。

本発明の発光装置は、トランジスタと、発光素子と、前記トランジスタを覆う絶縁層と、前記絶縁層を覆う隔壁層とを有する。前記絶縁層には、第１の開口部が設けられている。また、前記隔壁層には、第２の開口部が設けられている。前記第２の開口部は前記第１の開口部の内側に設けられており、前記第２の開口部には前記発光素子が設けられている。

ここで、前記トランジスタと、前記発光素子とは接続部を介して電気的に接続している。また、接続部は、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを通って、トランジスタに接続している。

本発明の発光装置は、トランジスタと、前記トランジスタを覆う絶縁層とを有する。前記絶縁層は第１の開口部を有し、前記第１の開口部を覆うように第１の電極が設けられている。さらに、前記絶縁層を覆う隔壁層が設けられている。隔壁層は第２の開口部を有する。前記第２の開口部において、前記第１の電極の一部が露出している。そして、前記第２の開口部から露出した前記第１の電極の上には、発光層が設けられており、さらに前記発光層の上には第２の電極が設けられている。

ここで、前記トランジスタと、前記発光素子とは接続部を介して電気的に接続している。また、接続部は、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを通って、トランジスタに接続している。また、第１の電極は透光性を有する導電物で形成されている。

本発明の発光装置は、発光素子とトランジスタとを有する。前記発光素子は、第１の絶縁層上に、第１の電極と第２の電極との間に発光層を挟んで成る。また、前記トランジスタは、前記第１の絶縁層上に設けられた第２の絶縁層上に、半導体層と第３の電極との間に第３の絶縁層を挟んで成る。また、前記トランジスタは、第４の絶縁層に覆われている。前記第３の絶縁層は開口部を有し、前記開口部において発光素子が設けられている。また、前記第１の電極と前記半導体層とは同じ層に設けられている。

ここで、前記半導体層と、前記第１の電極とは接続部を介して電気的に接続している。また、接続部は、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを通って、トランジスタに接続している。また、第１の電極は透光性を有する導電物で形成されている。

なお、前記第３の絶縁層は、単層のものでもよいし、異なる物質から成る層が複数積層された多層のものでもよい。

本発明によって、発光取り出し面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が低減された発光装置を得ることができる。

また、発光取り出し面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が低減されることによって、視認性に優れた画像を提供できる表示装置等を得ることができる。

以下、本発明の一態様について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の発光装置について、図１を用いて説明する。

基板１１上には、絶縁層１２ａおよび絶縁層１２ｂの二層から成る絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２ｂ上には、半導体層１４ａとゲート絶縁層１５とゲート電極１６とを含んで成るスタガ型のトランジスタ１７が設けられている。また、トランジスタ１７は、絶縁層１８に覆われている。

ここで基板１１はガラスや石英等の透光性を有するものを用いる。また、プラスチック等の可撓性を有するものを基板１１として用いてもよい。この他、透光性を有し、トランジスタ１７や発光素子２４を支えるための支持体として機能するものであれば基板１１として用いることができる。

また、本形態において、絶縁層１２ａ、１２ｂは、基板１１から拡散する不純物がトランジスタ１７に混入するのを阻止するために設けられており、それぞれ別の物質から成る。なお、絶縁層１２ａ、１２ｂは、酸化珪素や、窒化珪素、或いは酸素を含む窒化珪素等から成る層であることが好ましい。但し、この他の材料から成る層であってもよい。なお、本形態では、絶縁層１２は多層であるが、単層でも構わない。また、基板１１からの不純物の混入が十分に抑制されている場合は、絶縁層１２は特に設けなくてもよい。

発光素子２４は、第１の電極２０と第２の電極２３との間に発光層２２を挟んで成り、絶縁層１２ａ上に設けられている。第１の電極２０と、絶縁層１２ａとは接している。なお、絶縁層１２ａは、前述のように不純物の拡散を阻止する機能をもつ膜であると共に、第１の電極２０と同程度若しくは第１の電極２０よりも屈折率の小さい物質から成ることがより好ましい。

なお、第１の電極２０と第２の電極２３とは、いずれか一方が陽極、他方が陰極として機能する。また、第１の電極２０は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電物から成ることが好ましい。なお、ＩＴＯ以外に、酸化珪素を含有するＩＴＯや、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）等を用いてもよい。

また、発光層２２は、発光物質を含み、単層または多層で構成される。なお、発光層２２は、有機物若しくは無機物のいずれから成るものであってもよいし、又は無機物と有機物の両方を含むものであってもよい。

トランジスタ１７と発光素子２４とは、導電体から成る接続部１９ａを介して電気的に接続している。なお、接続部１９ａは、絶縁層１８上に設けられており、さらに絶縁層１８を貫通するコンタクトホールを通って半導体層１４に至る。また、接続部１９ａの一部または全体は、第１の電極２０と接している。

また、絶縁層１８には、絶縁層１２ａの一部が露出するように、第１の開口部が設けられている。そして当該第１の開口部を覆うように第１の電極２０が設けられている。なお、開口部から露出した絶縁層１２ａを覆うように第１の電極２０が設けられていれば、必ずしも開口部全体を第１の電極２０で覆う必要はない。さらに、第１の電極２０の一部を露出するように第２の開口部を有する隔壁層２１が設けられている。なお、その他の部分（接続部１９ａや、配線１９ｂ、絶縁層１８等）は隔壁層２１によって覆われている。

当該第２の開口部において、第１の電極２０上には、発光層２２が設けられており、さらに発光層２２上には第２の電極２３が設けられている。このように第１の電極２０と発光層２２と第２の電極２３とが積層した部分は発光素子２４として機能する。

また図１の発光装置では、接続部１９ａは、絶縁層１８の側壁上において、第１の電極２０と積層している。このような構成とすることによって、第１の電極２０または接続部１９ａのいずれかが絶縁層１８の側壁上を十分に被覆できない場合であっても、第１の電極２０と接続部１９ａとの接続を保つことができる。また、図１の発光装置のように、接続部１９ａと同じ層に形成された膜１９ｄが絶縁層１８の側壁全体を覆うように設けられていてもよい。なお、接続部１９ａと膜１９ｄとは一体となって形成されていてもよいし、そうでなくてもよい。

なお、絶縁層１８は、複数の層から成る多層構造のものでもよいし単層構造のものでもよい。また、絶縁層１８は、酸化珪素やシロキサン若しくは窒化珪素等の無機物、またはアクリルやポリイミド等の有機物のいずれから成るものであってもよいし、または無機物または有機物の両方を含むものであってもよい。いずれにしても絶縁体であればよい。

なお、本発明の発光装置では、トランジスタ１７と発光素子２４とはいずれも絶縁層１２ａや絶縁層１２ｂ等の絶縁体上に設けられている。そして、特に図１では、半導体層１４ａ、１４ｂは絶縁層１２ｂ上に設けられ、第１の電極２０は絶縁層１２ａ上に設けられている。このように、半導体層１４ａ、１４ｂと第１の電極２０とは、別の層上に設けられていてもよいし、又は同じ層上に設けられていてもよい。例えば、半導体層１４ａ、１４ｂが、絶縁層１２ａ上に設けられていてもよいし、又は、第１の電極２０が、絶縁層１２ｂ上に設けられていてもよい（図３）。なお、図３のように基板１１と第１の電極２０の間に絶縁層１２ａ、１２ｂを有する場合、基板１１および絶縁層１２ａ、１２ｂは、いずれも同程度の屈折率であるように選択するか、または、順に屈折率が低くなり、基板１１の屈折率が最も小さくなるように積層されていることが好ましい。いずれにしても、トランジスタ１７および発光素子２４が絶縁体上に設けられており、基板１１からトランジスタ１７への不純物の拡散が阻止できるような構成であればよい。

また、膜１９ｄは必ずしも設ける必要はなく、例えば、図４の発光装置のように膜１９ｄが設けられていない発光装置であってもよい。図１の発光装置では半導体層１４ａと同じ層に半導体層１４ｂが第１の電極２０を囲むように設けられているが、例えば図５の発光装置のように、第１の電極２０を囲む半導体層１４ｂを有しない構造の発光装置であってもよい。

なお、トランジスタ１７の構造については、特に限定されない。シングルゲート型でもよいし、マルチゲート型でもよい。また、シングルドレイン構造でもよいし、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）構造、若しくはＬＤＤ領域とゲート電極とがオーバーラップしたような構造でもよい。

また、図２は、本発明の発光装置の上面図である。なお、図２において、破線Ａ−Ａ’で表される部分の一部の断面が図１の断面図で表されている。従って、図１で表したものに対応するものについては、図１と同様の記号を付している。つまり、１４は半導体層であり、１６はゲート電極であり、１９ｂは配線であり、１９ａは接続部である。また、２０は第１の電極であり、２１は隔壁層である。さらに、図１には示されていないが、１９ｃ、２９ａ、２９ｂは配線であり、２７，２８はトランジスタである。

上記の発光装置において、発光素子２４からの発光は、第１の電極２０、絶縁層１２および基板１１を通って外部に射出する。

以上に示した本発明の発光装置では、発光素子からの発光を外部に取り出す際に、発光が通過する層数が低減されている。従って、層と層との界面において、発光素子からの発光が反射する回数または反射量が軽減され、結果として、反射光に起因した多重干渉が抑制される。

このように本発明の発光装置は、多重干渉を抑制できるような構造を有するものであり、発光取り出し面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が低減された、視認性が良好な発光装置である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、図１、２に示す本発明の発光装置の作製方法について図６、図７を用いて説明する。

基板１１上に絶縁層１２ａ、１２ｂを順に積層した後、さらに半導体層１４を絶縁層１２ｂ上に積層する。

次に、半導体層１４を所望の形状に加工し、半導体層１４ａ、１４ｂを形成する。なお、加工は、レジストマスクを用いて半導体層１４をエッチングして行えばよい。

次に、半導体層１４ａ、１４ｂおよび絶縁層１２ｂ等を覆うゲート絶縁層１５を形成し、さらにゲート絶縁層１５上に導電層を積層する。

次に、当該導電層を所望の形状に加工し、ゲート電極１６を形成する。ここで、ゲート電極１６と共に配線２９ａ、２９ｂ（図２）も形成する。なお、加工は、レジストマスクを用いて当該導電層をエッチングして行えばよい。

次に、ゲート電極１６をマスクとして、半導体層１４ａに高濃度の不純物を添加する。これによって、半導体層１４ａ、ゲート絶縁層１５およびゲート電極１６を含むトランジスタ１７が作製される。

なお、トランジスタ１７の作製工程については、特に限定されず所望の構造のトランジスタを作製できるように、適宜変更すればよい。

次に、ゲート電極１６、配線２９ａ、２９ｂ、ゲート絶縁層１５等を覆う絶縁層１８を形成する。本形態では、絶縁層１８は、シロキサン等の自己平坦性を有する無機物をもちいて形成している。但し、これに限らず、自己平坦性を有する有機物を用いて形成してもよい。また、絶縁層１８は、必ずしも自己平坦性を有する物質で形成しなくてもよく、自己平坦性を有しない物質のみから成るものであってもよい。さらに、絶縁層１８は、自己平坦性を有する物質から成る層と自己平坦性を有しない物質から成る層とを組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。

次に、絶縁層１８を貫通して半導体層１４ａに至るコンタクトホール及び半導体層１４ｂに至る第１の開口部を形成する。

次に、絶縁層１８等を覆う導電層１９を形成した後、当該導電層１９を所望の形状に加工し、接続部１９ａ、配線１９ｂ、１９ｃ、膜１９ｄ等を形成する。この時、第１の開口部においては、絶縁層１２ａが露出されるように、半導体層１４ｂの一部および絶縁層１２ｂの一部をエッチングして除去する。本形態では、半導体層１４ｂは、エッチング速度を調節するための層として用いている。従って、半導体層１４ｂがなくてもエッチング速度を調節できるのであれば、図５の発光装置のように半導体層１４ｂは特に設ける必要がない。

次に、透光性を有する導電層を接続部１９ａ等を覆うように形成した後、当該導電層を加工し、第１の電極２０を形成する。ここで、第１の電極２０は、一部が接続部１９ａと接し、また絶縁層１８に設けられた開口部を覆うような形状に加工する。

次に、第１の電極２０の一部が露出されるように開口部を有する、接続部１９ａや絶縁層１８等を覆う隔壁層２１を形成する。ここで、隔壁層２１は、感光性の樹脂材料を露光・現像によって所望の形状に加工して形成してもよいし、または、感光性を有しない無機物または有機物からなる層を形成した後これらをエッチングして所望の形状に加工して形成してもよい。

次に、隔壁層２１から露出した第１の電極２０を覆う発光層２２を形成する。発光層２２は、蒸着法やインクジェット法、スピンコート法等、いずれの方法を用いて形成しても構わない。なお、絶縁層１２ａ上に凹凸が形成されている場合は、ＰＥＤＯＴ等の高分子材料から成る層を発光層２２の一部に設けることによって、当該凹凸を緩和することができる。

次に、発光層２２を覆う第２の電極２３を形成する。これによって、第１の電極２０と発光層２２と第２の電極２３とから成る発光素子２４を作製できる。

以上のようにして、図１に示すような本発明の発光装置を作製することができる。

本実施例では、本発明の効果について調べた実験の実験結果について説明する。

本発明を適用した発光装置の構造を図８（Ａ）に、比較例の発光装置の構造を図８（Ｂ）に示す。

なお、本実施例では、発光装置のうち特に発光の取り出しを行う部分の構造について比較することを目的としているため、発光素子を駆動するためのトランジスタは設けず作製工程を簡略化して作製した発光装置について評価を行った。

図８（Ａ）において、ガラスから成る基板１０１上には、絶縁層１０２ａと絶縁層１０２ｂとが順に積層して設けられている。なお、絶縁層１０２ａは酸素を含む窒化珪素から成り、絶縁層１０２ｂは酸化珪素から成る。

絶縁層１０２ｂ上には、珪素から成る半導体層１０３が設けられている。また半導体層１０３を覆うように酸化珪素から成る絶縁層１０４が設けられている。

さらに、絶縁層１０４上には、絶縁層１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃが設けられており、これらの層は順に積層している。また絶縁層１０４と絶縁層１０５ａとは接している。ここで、絶縁層１０５ａは酸素を含む窒化珪素から成り、絶縁層１０５ｂはシロキサンから成り、絶縁層１０５ｃは窒化珪素から成る。

また、絶縁層１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ上には配線１０６が設けられており、配線１０６は、絶縁層１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを貫通して半導体層１０３に至るコンタクトホールを通って半導体層１０３と接続している。さらに、配線１０６は発光素子１１１の構成要素である第１の電極１０８と接している。

また、絶縁層１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには、絶縁層１０２ａが露出するように、第１の開口部が設けられている。そして当該第１の開口部を覆うように第１の電極１０８が設けられている。つまり、絶縁層１０２ａと第１の電極１０８とは接している。さらに、配線１０６を覆い、また第１の電極１０８の一部を露出するように第２の開口部を有する隔壁層１０７が設けられている。なお、第１の電極１０８は、酸化珪素を含むＩＴＯから成り、隔壁層１０７は感光性のポリイミドから成る。

当該第２の開口部において、第１の電極１０８上には、発光層１０９が設けられており、さらに発光層１０９上には第２の電極１１０が設けられている。このように第１の電極１０８と発光層１０９と第２の電極１１０とが積層した部分は発光素子１１１として機能する。

図８（Ａ）に示す発光装置において、発光は、第１の電極１０８と絶縁層１０２ａと基板１０１とを通って発光装置外部に射出する。

なお、半導体層１０３はトランジスタに含まれる半導体層に、絶縁層１０４はトランジスタに含まれるゲート絶縁層に該当する。従って、発光素子１１１が設けられている部分の積層構造については、本発明の発光装置と同様になっている。

また、図８（Ｂ）では、絶縁層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃに図８（Ａ）で示されているような開口部がなく、絶縁層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ上に発光素子２１１が設けられている。その他の構成については、図８（Ａ）に示すものと同様である。なお、２０１は基板、２０２ａ、２０２ｂは絶縁層、２０３は半導体層、２０４、２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃは絶縁層、２０６は配線、２０７は隔壁層、２０８は第１の電極、２０９は発光層、２１０は第２の電極であり、それぞれ、図８（Ａ）に示す発光装置と同じ物質で形成されている。

なお、図８（Ａ）で表されるような構造を有する発光装置は、赤色系の発光を呈するものと、緑色系の発光を呈するものと、青色系の発光を呈するものとをそれぞれ作製した。また、図８（Ｂ）で表されるような構造を有する発光装置についても、赤色系の発光を呈するものと、緑色系の発光を呈するものと、青色系の発光を呈するものとをそれぞれ作製した。

図９（Ａ）、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）は、図８（Ａ）に表されるような構造を有する発光装置から得られる発光の発光スペクトルを発光スペクトル分析装置で測定した結果について示す図である。また、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）は、図８（Ｂ）に表されるような構造を有する発光装置から得られる発光の発光スペクトルを発光スペクトル分析装置で測定した結果について示す図である。図９（Ａ）、（Ｂ）、図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）において、横軸はスペクトル（ｎｍ）を表し、縦軸は発光の強度を表している。また、発光スペクトルは基板面（発光取り出し面）の法線方向に対し０°の傾きを有する方向から測定した場合と、測定した場合と、基板面（発光取り出し面）の法線方向に対し２０°の傾きを有する方向から測定した場合と、基板面（発光取り出し面）の法線方向に対し４０°の傾きを有する方向から測定した場合とについてそれぞれ示されている。

また、図９（Ａ）、（Ｂ）は、発光層に４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピランを含み、赤色系の発光を呈する発光装置からの発光を測定したものである。また、図１０（Ａ）、（Ｂ）は、発光層にＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンを含み、緑色系の発光を呈する発光装置からの発光を測定したものである。また、図１１（Ａ）、（Ｂ）は、発光層に２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンを含み、青色系の発光を呈する発光装置からの発光を測定したものである。

図９（Ａ）より、本発明を適用した発光装置は、いずれの角度から測定した場合でも、同様の形状の赤色系の発光スペクトルが得られていることが分かる。一方、図９（Ｂ）より、比較例の発光装置は、発光を測定するときの角度によって、発光スペクトルが異なっていることが分かる。

また、図１０（Ａ）より、本発明を適用した発光装置は、いずれの角度から測定した場合でも、同様の形状の緑色系の発光スペクトルが得られていることが分かる。一方、図１０（Ｂ）より、比較例の発光装置は、発光を測定するときの角度によって、発光スペクトルが異なっていることが分かる。

さらに、図１１（Ａ）より、本発明を適用した発光装置は、いずれの角度から測定した場合でも、同様の形状の青色系の発光スペクトルが得られていることが分かる。一方、図１１（Ｂ）より、比較例の発光装置は、発光を測定するときの角度によって、発光スペクトルが異なっていることが分かる。

以上のように、本発明を適用することによって、赤色系、緑色系、青色系のいずれの発光についても、発光取り出し面をみる角度に依存した発光スペクトルの変化が低減された発光装置を得られることが分かる。

本実施例では、本発明を適用した発光装置について説明する。但し、本発明の発光装置の構造および発光装置を構成する物質等は、本実施例に示すものに限定されない。

本実施例の発光装置は、図１で表される本発明の発光装置である。

本実施例において、発光素子２４の構成要素である発光層２２は、複数の層から成る。複数の層は、キャリア輸送性の高い物質とキャリア注入性の高い物質とから選ばれた物質から成る層を組み合わせて構成されたものであり、一部に発光性の高い物質を含むものである。なお、発光物質としては、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル） −４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル） −４Ｈ−ピラン（略称：ＤＰＡ）、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることができる。また、この他の物質でもよい。キャリア輸送性の高い物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ₃）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ₂）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また正孔輸送性の高い物質としては、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物が挙げられる。また、キャリア注入性の高い物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ₃のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。また、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物が挙げられる。また、この他、フタロシアニン（略称：Ｈ₂Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物が挙げられる。

また、トランジスタ１７は、スタガ型のものであるが、この他、逆スタガ型のものでもよい。さらに、逆スタガ型の場合、半導体層の上に保護層を有する所謂チャネル保護型のものでもよいし、または半導体層の一部がエッチングされている所謂チャネルエッチ型のものでもよい。

また、半導体層１４ａ、１４ｂは、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。

なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることができる。この珪化物気体をＨ₂、又は、Ｈ₂とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０²⁰/cm³以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³以下とする。なお、セミアモルファスな半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ²／Ｖｓｅｃとなる。

また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。

なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１７およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。

隔壁層２１は、図１のようにエッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層２１は、アクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む物質）、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層２１は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。

発光素子２４において、第１の電極２０および第２の電極２３がいずれもインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のような透光性を有する物質で構成されている場合、図１２（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極２０側と第２の電極２３側の両方から発光を取り出すことができる。また、第１の電極２０のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図１２（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極２０側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極２３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第２の電極２３の上方に設けられていることが好ましい。

また、発光素子２４は、第１の電極２０が陽極として機能し、第２の電極２３が陰極として機能する構成であってもよいし、或いは第１の電極２０が陰極として機能し、第２の電極２３が陽極として機能する構成であってもよい。但し、前者の場合、トランジスタ１７はＰチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１７はＮチャネル型トランジスタである。

以上のような、本発明の発光装置は、発光取り出し面をみる角度に依存した発光スペクトルの変化が低減されたものである。

本実施例では、本発明の発光装置において発光素子を駆動するために画素部に設けられている回路について説明する。但し、発光装置を駆動するための回路は、本実施例で示すものには限定されない。

図１３に示すように、発光素子３０１には、各々の発光素子を駆動するための回路が接続されている。当該回路は、それぞれ、映像信号によって発光素子３０１の発光・非発光を決定する駆動用トランジスタ３２１と、前記映像信号の入力を制御するスイッチング用トランジスタ３２２と、前記映像信号に関わらず発光素子３０１を非発光状態にする消去用トランジスタ３２３とを有する。ここで、スイッチング用トランジスタ３２２のソース（又はドレイン）はソース信号線３３１と接続し、駆動用トランジスタ３２１のソース及び消去用トランジスタ３２３のソースはソース信号線３３１と並列するように延びた電流供給線３３２と接続し、スイッチング用トランジスタ３２２のゲートは第１の走査線３３３と接続し、第１の走査線３３３と並列に延びた消去用トランジスタ３２３のゲートは第２の走査線３３４と接続している。また、駆動用トランジスタ３２１と発光素子３０１とは直列に接続している。

発光素子３０１が発光するときの駆動方法について説明する。書き込み期間において第１の走査線３３３が選択されると、第１の走査線３３３にゲートが接続されているスイッチング用トランジスタ３２２がオンになる。そして、ソース信号線３３１に入力された映像信号が、スイッチング用トランジスタ３２２を介して駆動用トランジスタ３２１のゲートに入力さることによって電流供給線３３２から発光素子３０１へ電流が流れ、緑の発光をする。この時、発光素子３０１へ流れる電流の大きさによって発光の輝度が決まる。

なお、発光素子３０１は図１における発光素子２４に対応し、駆動用トランジスタ３２１は図１におけるトランジスタ１７に対応する。また、消去用トランジスタ３２３は図２におけるトランジスタ２７に対応し、スイッチング用トランジスタ３２２は図２におけるトランジスタ２８に対応する。さらに、ソース信号線３３１は図２における配線１９ｃに対応し、電流供給線３３２は図２における配線１９ｂに対応し、第１の走査線３３３は図２における配線２９ａに対応し、第２の走査線３３４は図２における配線２９ｂに対応する。

また、各々の発光素子に接続する回路の構成は、ここで述べたものに限定されず、図１４で表されるような、上記と異なる構成のものであってもよい。

次に、図１４で表される回路について説明する。

図１４に示すように、発光素子８０１には、各々の発光素子を駆動するための回路が接続されている。当該回路は、映像信号によって発光素子８０１の発光・非発光を決定する駆動用トランジスタ８２１と、前記映像信号の入力を制御するスイッチング用トランジスタ８２２と、前記映像信号に関わらず発光素子８０１を非発光状態にする消去用トランジスタ８２３と、発光素子８０１に供給される電流の大きさを制御するための電流制御用トランジスタ８２４とを有する。ここで、スイッチング用トランジスタ８２２のソース（又はドレイン）はソース信号線８３１と接続し、駆動用トランジスタ８２１のソース及び消去用トランジスタ８２３のソースはソース信号線８３１と並列するように延びた電流供給線８３２と接続し、スイッチング用トランジスタ８２２のゲートは第１の走査線８３３と接続し、第１の走査線８３３と並列に延びた消去用トランジスタ８２３のゲートは第２の走査線８３４と接続している。また、駆動用トランジスタ８２１と発光素子８０１と間に電流制御用トランジスタ８２４を挟み、直列に接続している。電流制御用トランジスタ８２４のゲートは、電源線８３５に接続している。なお、電流制御用トランジスタ８２４は、電圧−電流（Ｖｄ−Ｉｄ）特性における飽和領域において電流が流れるように構成、制御されたものであり、これによって、電流制御用トランジスタ８２４に流れる電流値の大きさを決定することができる。

発光素子８０１が発光するときの駆動方法について説明する。書き込み期間において第１の走査線８３３が選択されると、第１の走査線８３３にゲートが接続されているスイッチング用トランジスタ８２２がオンになる。そして、ソース信号線８３１に入力された映像信号が、スイッチング用トランジスタ８２２を介して駆動用トランジスタ８２１のゲートに入力さる。さらに、駆動用トランジスタ８２１と、電源線８３５からの信号を受けてオン状態になった電流制御用トランジスタ８２４とを介して電流供給線８３２から発光素子８０１へ電流が流れ、発光に至る。このとき、発光素子へ流れる電流の大きさは、電流制御用トランジスタ８２４によって決まる。

なお、本発明によって、発光取り出し面を見る角度に依存した発光スペクトルや発光強度の変化が低減されることによって、視認性に優れた画像を提供できる表示装置等を得ることができる。本実施例では、本発明によって視認性が改善された電子機器の具体例について説明する。

本発明を適用した発光装置は、外部入力端子の装着および封止後、各種電子機器に実装される。

本実施例では、本発明を適用した発光装置およびその発光装置を実装した電子機器について図１５、１６、１７を用いて説明する。但し、図１５、１６、１７に示したものは一実施例であり、発光装置の構成はこれに限定されるものではない。

図１５は封止後の発光装置の断面図である。トランジスタ６５０４および発光素子６５０５とが封じ込められるように基板６５００および封止基板６５０１とがシール材６５０２によって貼り合わされている。また基板６５００の端部には外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３が装着されている。なお、基板６５００と封止基板６５０１とに封じ込められた内部領域は、窒素などの不活性ガスまたは樹脂材料で充填された状態となっている。

図１６は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図１６において、点線で示された６５１０は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６５１１は画素部、６５１２は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。画素部６５１１には本発明の発光素子が設けられている。駆動回路部６５１０および６５１２は外部入力端子であるＦＰＣ６５０３と基板６５００上に形成された配線群を介して接続している。ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取ることによって駆動回路部６５１０及び駆動回路部６５１２に信号が入力される。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５１３が取り付けられている。駆動回路部６５１０には、シフトレジスタ６５１５、スイッチ６５１６、メモリ（ラッチ）６５１７，６５１８が設けられており、駆動回路部６５１２にはシフトレジスタ６５１９、バッファ６５２０が設けられている。なお、これら以外の機能を備えられていてもよい。また、駆動回路部は必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ状にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。

本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図１７に示す。

図１７（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。

図１７（Ｂ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。

なお、本実施例では、ノート型のパーソナルコンピュータについて述べているが、この他に携帯電話、カーナビゲイション、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。

本発明の発光装置の構造について説明する図。本発明の発光装置の構造について説明する図。本発明の発光装置の構造について説明する図。本発明の発光装置の構造について説明する図。本発明の発光装置の構造について説明する図。本発明の発光装置の作製方法について説明する図。本発明の発光装置の作製方法について説明する図。本発明の有効性について検討する実験に用いたサンプルの構造について説明する図。本発明の有効性について検討する実験に用いたサンプルにおける発光スペクトル特性を示す図。本発明の有効性について検討する実験に用いたサンプルにおける発光スペクトル特性を示す図。本発明の有効性について検討する実験に用いたサンプルにおける発光スペクトル特性を示す図。本発明の発光装置について説明する図。本発明の発光装置を駆動するための回路について説明する図。本発明の発光装置を駆動するための回路について説明する図。封止後の本発明の発光装置について説明する図。本発明の発光装置全体を表す模式図。本発明を適用した電子機器について説明する図。

符号の説明

１１基板
１２絶縁層
１２ａ絶縁層
１２ｂ絶縁層
１４半導体層
１４ａ半導体層
１４ｂ半導体層
１５ゲート絶縁層
１６ゲート電極
１７トランジスタ
１８絶縁層
１９導電層
１９ａ接続部
１９ｂ配線
１９ｃ配線
１９ｄ膜
２０第１の電極
２１隔壁層
２２発光層
２３第２の電極
２４発光素子
２７トランジスタ
２８トランジスタ
２９ａ配線
２９ｂ配線
１０１基板
１０２ａ絶縁層
１０２ｂ絶縁層
１０３半導体層
１０４絶縁層
１０５絶縁層
１０５ａ絶縁層
１０５ｂ絶縁層
１０５ｃ絶縁層
１０６配線
１０７隔壁層
１０８第１の電極
１０９発光層
１１０第２の電極
１１１発光素子
２０１基板
２０２ａ絶縁層
２０２ｂ絶縁層
２０３半導体層
２０４絶縁層
２０５絶縁層
２０５ａ絶縁層
２０５ｂ絶縁層
２０５ｃ絶縁層
２０６配線
２０７隔壁層
２０８第１の電極
２０９発光層
２１０第２の電極
２１１発光素子
３０１発光素子
３２１駆動用トランジスタ
３２２スイッチング用トランジスタ
３２３消去用トランジスタ
３３１ソース信号線
３３２電流供給線
３３３第１の走査線
３３４第２の走査線
８０１発光素子
８２１駆動用トランジスタ
８２２スイッチング用トランジスタ
８２３消去用トランジスタ
８２４電流制御用トランジスタ
８３１ソース信号線
８３２電流供給線
８３３第１の走査線
８３４第２の走査線
８２４電流制御用トランジスタ
８３５電源線
６５００基板
６５０１封止基板
６５０２シール材
６５０３ＦＰＣ
６５０４トランジスタ
６５０５発光素子
６５１０駆動回路部
６５１１画素部
６５１２駆動回路部
６５１３プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１５シフトレジスタ
６５１６スイッチ
６５１７メモリ（ラッチ）
６５１９シフトレジスタ
６５２０バッファ
５５２１本体
５５２２筐体
５５２３表示部
５５２４キーボード
５５３１表示部
５５３２筐体
５５３３スピーカー

Claims

トランジスタと、
前記トランジスタを覆い、開口部を有する絶縁層と、
前記開口部に設けられた発光素子と
を有することを特徴とする発光装置。
請求項１に記載の発光装置において、
前記トランジスタと前記発光素子とは、
前記絶縁層を貫通するように設けられた接続部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする発光装置。
トランジスタと、
発光素子と、
前記トランジスタを覆い、第１の開口部を有する絶縁層と
前記絶縁層を覆い第２の開口部を有する隔壁層と
を有し、
前記第２の開口部は、前記第１の開口部の内側に設けられ、
前記第２の開口部に前記発光素子が設けられている
ことを特徴とする発光装置。
請求項３に記載の発光装置において、
前記トランジスタと前記発光素子とは、
前記絶縁層を貫通するように設けられた接続部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする発光装置。
トランジスタと、
前記トランジスタを覆い、第１の開口部を有する絶縁層と、
前記絶縁層に設けられた第１の開口部を覆う第１の電極と、
前記絶縁層を覆うと共に、前記第１の電極が露出するように設けられた第２の開口部を有する隔壁層と、
前記第２の開口部において露出した前記第１の電極上に設けられた発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と
を有する
ことを特徴とする発光装置。
請求項５に記載の発光装置において、
前記トランジスタと前記第１の電極とは、
前記絶縁層を貫通するように設けられた接続部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする発光装置。
請求項５又は請求項６に記載の発光装置において、前記第１の電極は透光性を有する導電物から成ることを特徴とする発光装置。
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられた第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に設けられたトランジスタと、
前記トランジスタを覆うと共に第１の開口部を有する第３の絶縁層と、
前記第１の開口部に、前記第１の絶縁層と接するように設けられた前記第１の電極と、
前記第２の絶縁層を覆うと共に、前記第２の開口部を有する隔壁層と、
前記第２の開口部において露出した前記第１の電極に接する発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と
を有する
ことを特徴とする発光装置。
請求項８に記載の発光装置において、
前記トランジスタと前記第１の電極とは、
前記第３の絶縁層を貫通するように設けられた接続部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする発光装置。
請求項８又は請求項９に記載の発光装置において、前記第１の電極は透光性を有する導電物から成ることを特徴とする発光装置。
基板と、
前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられた第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に設けられたトランジスタと、
前記トランジスタを覆うと共に第１の開口部を有する第３の絶縁層と、
前記第１の開口部に、前記第１の絶縁層と接するように設けられた前記第１の電極と、
前記第２の絶縁層を覆うと共に、前記第２の開口部を有する隔壁層と、
前記第２の開口部において露出した前記第１の電極に接する発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と
を有する
ことを特徴とする発光装置。
請求項１１に記載の発光装置において、
前記トランジスタと前記第１の電極とは、
前記第３の絶縁層を貫通するように設けられた接続部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする発光装置。
請求項１１又は請求項１２に記載の発光装置において、前記第１の電極は透光性を有する導電物から成ることを特徴とする発光装置。
請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記基板は前記第１の絶縁層よりも屈折率が小さく、
前記第１の絶縁層は前記第１の電極よりも屈折率が小さい
ことを特徴とする発光装置。
基板と、
前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられた第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に設けられたトランジスタと、
前記トランジスタを覆うと共に第１の開口部を有する第３の絶縁層と、
前記第１の開口部に、前記第１の絶縁層と接するように設けられた前記第１の電極と、
前記第２の絶縁層を覆うと共に第２の開口部を有する隔壁層と、
前記第２の開口部において露出した前記第１の電極に接する発光層と、
前記発光層上に設けられた第２の電極と
を有し、
前記トランジスタは、半導体層と第４の絶縁層と第３の電極とを含んで成り、
前記第３の電極は前記第２の絶縁層に接する
ことを特徴とする発光装置。
請求項１５に記載の発光装置において、
前記トランジスタと前記半導体層とは、
前記第３の絶縁層を貫通するように設けられた接続部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする発光装置。
請求項１５又は請求項１６に記載の発光装置において、前記第１の電極は透光性を有する導電物から成ることを特徴とする発光装置。
請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光装置において、
前記基板は前記第１の絶縁層よりも屈折率が小さく、
前記第１の絶縁層は前記第１の電極よりも屈折率が小さい
ことを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光装置を表示部として用いていることを特徴とする表示装置。
請求項１９に記載の表示装置を含む電子機器。