JP2005327745A - 発光装置及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 明るく信頼性の高い発光装置を提供する。
【解決手段】 反射電極１０１上に陽極１０２、ＥＬ層１０３、陰極１０４及び補助電極１０５を順次積層する。また、陽極１０２、陰極１０４及び補助電極１０５は可視光に対して透明もしくは半透明である。このような構造では、ＥＬ層１０３で発生した光は殆どすべてが陰極１０４側に放射されるため、画素の有効発光面積が大幅に向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光性材料からなる薄膜を用いた発光装置に関する。また、その発光装置を表示部もしくは光源として用いた電気器具に関する。

近年、ＥＬ（Electro Luminescence）が得られる発光性材料からなる薄膜（以下、ＥＬ膜という）を用いた発光素子（以下、ＥＬ素子という）を用いた発光装置（以下、ＥＬ発光装置という）の開発が進んでいる。ＥＬ発光装置は、陽極と陰極との間にＥＬ膜を挟んだ構造からなるＥＬ素子を有し、陽極と陰極との間に電圧を加えることで発光を得る。特に、ＥＬ膜として有機膜を用いたものを有機ＥＬ膜という。なお、ＥＬが得られる発光性材料は、一重項励起を経由して発光する発光性材料および三重項励起を経由して発光する発光性材料を含む。

陰極としては仕事関数の小さい金属（代表的には周期表の１族もしくは２族に属する金属）を用いることが多く、陽極としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物膜（ＩＴＯ）のような透明な酸化物導電膜を用いることが多い。従って、得られた発光は陽極を透過して視認される。

最近では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いて各画素に設けられたＥＬ素子の発光を制御するアクティブマトリクス型ＥＬ発光装置の開発が進められており、試作品が発表されるに至った。これらの試作品はいずれも画素電極を陽極としており、ＥＬ素子で発生した発光はＴＦＴ側へ放射される構造となっている。

しかしながら、このような構造ではＴＦＴ及び配線の形成された領域を光が透過しないため、実際に視認しうる発光面積（以下、有効発光面積という）は大幅に減少してしまう。そのため明るい画像を得るには発光輝度を上げるといった必要があり、このことは有機ＥＬ膜の劣化を早める結果となってしまっていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、明るく信頼性の高い発光装置を提供することを課題とする。また、そのような発光装置を表示部もしくは光源として用いた信頼性の高い電気器具を提供することを課題とする。

本発明では、図１に示す構造のＥＬ素子１００を用いることを特徴としている。図１において、１０１は金属膜からなる反射電極である。反射電極１０１は反射率の高い金属膜を用いることが好ましく、アルミニウム膜（アルミニウム合金膜や添加物を含むアルミニウム膜を含む）もしくは銀薄膜を用いると良い。アルミニウムメッキもしくは銀メッキを施した導電膜を用いても良い。

次に、１０２はＥＬ素子１００の陽極であり、可視光に対して透明な導電膜（以下、透明導電膜という）からなる。なお、可視光（可視光域の光）に対して透明とは、可視光を８０〜１００％の透過率で透過することをいう。透明導電膜として酸化物導電膜（代表的には酸化インジウムと酸化スズとの化合物膜もしくは酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物膜）を用いる場合、透明導電膜の膜厚は１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）とすれば良い。

このとき、正孔注入障壁を決定するのは陽極１０２の仕事関数であり、反射電極１０１はＥＬ素子からの発光を反射すると同時に陽極１０２に均一な電圧を印加する。

次に、１０３はＥＬ層であり、単層もしくは複数層のＥＬ膜を含む。なお、ＥＬ膜は有機ＥＬ膜であっても無機ＥＬ膜であっても良いし、有機ＥＬ膜と無機ＥＬ膜を積層して形成しても良い。また、ＥＬ層１０３の構造は公知の如何なる構造であっても良い。即ち、本明細書中においてＥＬ層とは、電荷注入層、電荷輸送層もしくはＥＬ膜（発光層ともいう）を自由に組み合わせて形成した層をいう。勿論、ＥＬ膜は低分子でも高分子でも良い。

次に、１０４はＥＬ素子１００の陰極であり、仕事関数の小さい金属膜（約−３．５〜−３．８ｅＶ）を用いる。このような仕事関数を有する金属膜は周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜を用いれば良い。従って、本発明では周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜を１０〜７０ｎｍ（好ましくは２０〜５０ｎｍ）の膜厚で用いることが望ましい。

また、上記のような薄い膜厚の金属膜は可視光を透過することができるため、陰極１０４は可視光に対して透明な電極として用いることができる。

次に、１０５は陰極に接した透明導電膜からなる電極（以下、補助電極という）である。補助電極１０５としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物膜もしくは酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物膜に代表される酸化物導電膜を用いれば良い。膜厚は１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）で良い。このとき、電子注入障壁を決定するのは陰極１０４の仕事関数であり、補助電極１０５は陰極１０４に均一な電圧を印加する。

以上のような構造からなるＥＬ素子の場合、ＥＬ層（厳密にはＥＬ層に含まれるＥＬ膜）にて発生した光は補助電極１０５側（図１では上方向）から観測される。このことは陽極１０２側に進行した発光の殆どが反射電極１０１によって反射されることを考えれば容易に理解できる。

本発明の効果は、従来、陰極側から取り出すことの困難であったＥＬ発光装置の発光を容易に陰極側から取り出せるようにした点にある。この効果は特にアクティブマトリクス型ＥＬ発光装置を形成する際に顕著である。

本発明では、陽極、陰極及びＥＬ層を含むＥＬ素子において、陰極を可視光に対して透明とし、且つ、ＥＬ素子の下に反射電極を設けることにより陰極側に光を取り出すことを可能としている。その結果、画素の有効発光面積が大幅に向上し、ＥＬ素子の駆動電圧を高くしなくても明るい発光が得られる。

そして、駆動電圧が下げられることからＥＬ層の劣化の抑制及び発光装置の消費電力の低減を図ることができる。即ち、明るく、信頼性の高い発光装置を提供することが可能となる。また、本発明の発光装置を表示部もしくは光源として用いた電気器具の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態について図２を用いて説明する。図２において、２０１は素子を形成する側の基板（以下、素子形成基板という）である。本発明では基板として如何なる材料を用いても良く、ガラス（石英ガラスを含む）、結晶化ガラス、単結晶シリコン、セラミックス、金属もしくはプラスチックを用いることが可能である。

素子形成基板２０１上には画素２０２が形成され、画素２０２はスイッチング用ＴＦＴ２０３及び電流制御用ＴＦＴ２０４を含む構造となっている。なお、図２には三つの画素が示されており、各々赤、緑もしくは青に対応する画素が形成されている。スイッチング用ＴＦＴ２０３はビデオ信号を画素に取り込むためのスイッチとして機能し、電流制御用ＴＦＴ２０４はＥＬ素子に流れる電流を制御するためのスイッチとして機能する。このとき、スイッチング用ＴＦＴ２０３のドレインは電流制御用ＴＦＴ２０４のゲートに電気的に接続されている。

スイッチング用ＴＦＴ２０３及び電流制御用ＴＦＴ２０４の構造に限定はなく、トップゲート型（代表的にはプレーナ型）もしくはボトムゲート型（代表的には逆スタガ型）を用いれば良い。また、どちらのＴＦＴもｎチャネル型ＴＦＴもしくはｐチャネル型を用いれば良い。

また、スイッチング用ＴＦＴ２０３及び電流制御用ＴＦＴ２０４は層間絶縁膜２０５に覆われ、その上には導電体２０６を介して画素電極２０７aと電流制御用ＴＦＴ２０４のドレインとが電気的に接続されている。また、画素電極（図１の反射電極１０１に相当する）２０７aには透明導電膜からなる陽極２０７bが積層されている。なお、導電体２０６としては、金属粒子を分散させて導電性を持たせた樹脂（代表的には異方導電性フィルム）を用いれば良い。勿論、画素電極２０７aを直接電流制御用ＴＦＴ２０４のドレインと接続させても良い。

本実施の形態では、導電体２０６を用いることで画素電極２０７aにコンタクトホールに起因する凹部が形成されない。このような凹部は有機ＥＬ層を劣化させる原因ともなりうるため好ましいものではない。即ち、本実施の形態のように導電体２０６によって画素電極２０７aを平坦化することで有機ＥＬ層の劣化を抑制すると共に、均一な発光を得ることができる。

次に、２０８は隣接する画素電極２０７a間の隙間に設けた絶縁膜であり、画素電極２０７aの端部に形成される段差を覆うように形成される。絶縁膜２０８には画素電極２０７aの端部から有機ＥＬ層を遠ざけることで画素電極２０７aの端部における電界集中の影響を抑制する作用がある。

なお、本明細書中ではこの絶縁膜２０８をバンクと呼ぶ。バンク２０８としては樹脂または酸化シリコン膜、窒化シリコン膜もしくは酸化窒化シリコン膜を用いることができる。特に、樹脂は比誘電率が低いため画素電極２０７aの端部における電界集中を効果的に抑制することができる。

次に、２０９は赤色に発光する有機ＥＬ層、２１０は緑色に発光する有機ＥＬ層、２１１は青色に発光する有機ＥＬ層である。有機ＥＬ層２０９〜２１１の構造は公知の構造で良い。本実施の形態のように、画素ごとに有機ＥＬ層を作り分ける場合は蒸着法を用いて形成することが好ましい。

また、有機ＥＬ層２０９〜２１１を覆うようにして設けられた陰極２１２はアルミニウムとリチウムとを共蒸着した合金膜（以下、Ａｌ−Ｌｉ膜という）であり、膜厚は１０〜７０ｎｍ（代表的には２０〜５０ｎｍ）とする。さらに、その上には１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）の補助電極２１３が設けられている。

また、素子形成基板に対向させて設けられた基板（以下、対向基板という）２１４には樹脂からなるスペーサー２１５及びパッシベーション膜２１６が設けられ、シール材（図示せず）により素子形成基板２０１に貼り合わせられている。スペーサー２１５の高さは特に制限はないが１〜３μmもあれば良い。また、パッシベーション膜２１６は、スペーサー２１５からの脱ガスを抑制しうる透過率の高い絶縁膜が好ましく、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化タンタル膜もしくは炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を用いる。

また、素子形成基板２０１と対向基板２１４との間に形成された空間２１７には窒素ガスもしくは希ガスを封入しておくことが好ましい。この空間２１７には吸着剤（吸湿性を有する物質）を設け、空間２１７に混入した水、酸素もしくは樹脂から発生したガスを吸着させることが望ましい。

このようにして形成されたＥＬ素子２１８の詳細な構造を図２（Ｂ）に示す。画素電極２０７aは反射電極を兼ねており、図１に示した本発明のＥＬ素子と同様の構造となっている。

本実施の形態に示した構造とすると、ＥＬ素子２１８で発生した発光は矢印の方向（光の放射方向と示されている方向）に向かって放射される。そのため、画素に占めるＴＦＴ及び配線の面積が大きくても、有効発光面積は画素電極２０７aの面積で規定され、十分に大きく確保することが可能である。即ち、発光輝度を高くしなくても十分に明るい画像が得られる。

このことは、ＥＬ素子の駆動電圧を低く設定してＥＬ発光装置の消費電力を低減しうることを意味する。また、同様に駆動電圧を低く設定することで有機ＥＬ膜の劣化を抑制し、ＥＬ発光装置の信頼性を高くしうることを意味する。

本実施例について図３〜５を用いて説明する。なお、図３、４に示したのは画素部における作製工程を示す断面図である。また、本実施例によって作製される画素の上面図（但し陽極を形成した時点での上面図）を図５（Ａ）に、最終的な画素の回路図を図５（Ｂ）に示す。なお、図５に用いた符号は図３、４で用いた符号に対応している。

まず、図３（Ａ）に示すように、素子形成基板としてガラス基板３０１を用意し、その上に酸化シリコン膜からなる絶縁膜３０２を２００ｎｍの厚さに形成する。絶縁膜３０２の形成は減圧熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法もしくは蒸着法を用いれば良い。

次に、絶縁膜３０２の上に結晶質シリコン膜３０３を５０ｎｍの厚さに形成する。結晶質シリコン膜３０３の形成方法としては公知の手段を用いることが可能である。固体レーザーもしくはエキシマレーザーを用いて非晶質シリコン膜をレーザー結晶化させても良いし、非晶質シリコン膜を加熱処理（ファーネスアニール）により結晶化させても良い。本実施例ではＸｅＣｌガスを用いたエキシマレーザーを照射することにより結晶化させる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、結晶質シリコン膜３０３をパターニングして島状の結晶質シリコン膜（以下、活性層という）３０４、３０５を形成する。そして活性層を覆って酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜３０６を８０ｎｍの厚さに形成する。さらに、ゲート絶縁膜３０６の上にゲート電極３０７、３０８を形成する。本実施例ではゲート電極３０７、３０８の材料として、３５０ｎｍ厚のタングステン膜もしくはタングステン合金膜を用いる。勿論、ゲート電極の材料としては他の公知の材料を用いることができる。

なお、本実施例では、このとき同時に接続配線３０９も形成する。接続配線３０９は後に電流制御用ＴＦＴのソースと電流供給線とを電気的に接続するための配線である。

次に、図３（Ｃ）に示すように、ゲート電極３０７、３０８をマスクとして周期表の１３族に属する元素（代表的にはボロン）を添加する。添加方法は公知の手段を用いれば良い。こうしてｐ型の導電型を示す不純物領域（以下、ｐ型不純物領域という）３１０〜３１４が形成される。また、ゲート電極の直下にはチャネル形成領域３１５a、３１５b、３１６が画定する。なお、ｐ型不純物領域３１０〜３１４はＴＦＴのソース領域もしくはドレイン領域となる。

次に、加熱処理を行って添加された周期表の１３族に属する元素の活性化を行う。この活性化はファーネスアニール、レーザーアニールもしくはランプアニールにより行うか、又はそれらを組み合わせて行えば良い。本実施例では５００℃４時間の加熱処理を窒素雰囲気で行う。

但し、この活性化工程では処理雰囲気中の酸素濃度を１ｐｐｍ以下（好ましくは０．１ｐｐｍ以下）にすることが望ましい。酸素濃度が高いとゲート電極３０７、３０８、接続配線３０９の表面が酸化されてしまい、後に形成するゲート配線や電流供給線との電気的接触が難しくなってしまうからである。

なお、活性化が終了したら、水素化処理を行うと効果的である。水素化処理は公知の水素アニール技術もしくはプラズマ水素化技術を用いれば良い。

次に、図３（Ｄ）に示すように、接続配線３０９に接するようにして電流供給線３１７を形成する。このような構造（上面図は図５（Ａ）の５０１で示される領域に示す）とすることで接続配線３０９と電流供給線３１７が電気的に接続される。なお、図示していないが、このときゲート配線（図５（Ａ）の５０２で示される配線）も同時に形成され、ゲート電極３０７と電気的に接続される。この上面図は図５（Ａ）の５０３で示される領域に示す。

この５０３で示される領域において、ゲート配線５０２が凸部を有しているのはゲート電極３０７を乗り越えない部分を確保しておくための冗長設計である。こうすることでゲート配線５０２がゲート電極３０７を乗り越える部分で断線したとしてもゲート配線５０２がそこで電気的に断線してしまうことを避けることができる。また、ゲート電極３０７をコの字型に加工しているのも、確実に両方のゲート電極に電圧が印加されるようにするための冗長設計である。

この電流供給線３１７及びゲート配線５０２は接続配線３０９やゲート電極３０７よりも低抵抗な金属膜で形成される。好ましくはアルミニウム、銅もしくは銀を含む金属膜を用いると良い。即ち、微細なパターン精度を要求されるゲート電極には加工性の高い金属膜を用い、抵抗率の低さを要求されるバスライン（本実施例ではゲート配線や電流供給線）には低抵抗な金属膜を用いる。

ゲート配線５０２及び電流供給線３０９を形成したら、酸化シリコン膜からなる第１層間絶縁膜３１８を８００ｎｍの厚さに形成する。形成方法としてはプラズマＣＶＤ法を用いれば良い。第１層間絶縁膜３１８としては他の無機絶縁膜を用いても良いし、樹脂（有機絶縁膜）を用いても良い。

次に、図３（Ｅ）に示すように、第１層間絶縁膜３１８にコンタクトホールを形成して配線３１９〜３２２を形成する。本実施例では配線３１９〜３２２としてチタン／アルミニウム／チタンの三層構造からなる金属配線を用いる。勿論、導電膜であれば如何なる材料を用いても良い。配線３１９〜３２２はＴＦＴのソース配線もしくはドレイン配線となる。

また、電流制御用ＴＦＴのドレイン配線３２２は接続配線３０９と電気的に接続される。その結果、電流制御用ＴＦＴ４０２のドレインと電流供給線３１７とが電気的に接続される。

この状態でスイッチング用ＴＦＴ４０１及び電流制御用ＴＦＴ（ＥＬ駆動用ＴＦＴ）４０２が完成する。本実施例ではどちらのＴＦＴもｐチャネル型ＴＦＴで形成される。但し、スイッチング用ＴＦＴ４０１はゲート電極が活性層を二カ所で横切るように形成されており、二つのチャネル形成領域が直列に接続された構造となっている。このような構造とすることでオフ電流値（ＴＦＴがオフされた時に流れる電流）を効果的に抑制することができる。

また、画素内では図５（Ａ）に示すように保持容量５０４が形成される。保持容量５０４は電流制御用ＴＦＴ４０２のドレインに電気的に接続された半導体層５０５、ゲート絶縁膜３０６及び容量配線５０６で形成される。容量配線５０６はゲート配線５０２や電流供給線３１７と同時に形成され、ゲート電極３０８と接続配線５０７とを電気的に接続する配線も兼ねる。なお、接続配線５０７はスイッチング用ＴＦＴ４０１のドレイン配線（ソース配線として機能する場合もある）３２０に電気的に接続されている。

配線３１９〜３２２を形成したら、窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜からなるパッシベーション膜３２３を２００ｎｍの厚さに形成する。このパッシベーション膜３２３を形成する前もしくは後に水素化処理を行うことでＴＦＴの電気特性を向上させることができる。

次に、図４（Ａ）に示すように、第２層間絶縁膜３２４としてアクリルを１μmの厚さに形成し、コンタクトホール３２５を開けた後、異方導電性膜３２６を形成する。本実施例では異方導電性膜３２６として銀粒子を分散させたアクリルを用いる。また、異方導電性膜３２６はコンタクトホール３２５を平坦化することができる程度に十分な厚さで形成することが望ましい。本実施例では、１．５μmの厚さでスピンコーティング法により形成する。

次に、異方導電性膜３２６を、酸素ガスを用いたプラズマによりエッチングする。このプロセスは第２層間絶縁膜３２４が露呈するまで続けられる。エッチングが終了すると、図４（Ｂ）に示すような形状で導電体３２７が形成されることになる。

導電体３２７を形成したら、スカンジウムもしくはチタンを添加したアルミニウム膜及びＩＴＯ膜（酸化インジウムと酸化スズとの化合物膜）を積層し、一括でエッチングして画素電極３２８及び陽極３２９を形成する。本実施例では、アルミニウム膜の膜厚は２００ｎｍとし、ＩＴＯ膜の膜厚は１００ｎｍとする。また、ＩＴＯ膜はＩＴＯ−０４Ｎ（関東化学株式会社のＩＴＯ膜用エッチング溶液の商品名）でエッチング可能であり、アルミニウム膜は四塩化炭素（ＳｉＣｌ₄）と塩素（Ｃｌ₂）を混合したガスを用いたドライエッチング法によりエッチング可能である。

こうして得られた図４（Ｂ）の断面構造は、図５（Ａ）においてＡ−Ａ’で切断した断面構造に相当する。

次に、図４（Ｃ）に示すように、絶縁膜からなるバンク３３０を形成する。本実施例ではアクリルを用いてバンク３３０を形成するが、酸化シリコン膜を用いて形成することも可能である。バンク３３０を形成したら陽極３２９に対して酸素雰囲気中で紫外光を照射し、陽極３２９の表面処理を行う。これは陽極３２９の仕事関数を大きくする作用があり、さらに表面汚染を除去する作用もある。

そして、有機ＥＬ層３３１、３３２を各々５０ｎｍの厚さに形成する。なお、有機ＥＬ層３３１は青色に発光する有機ＥＬ層であり、有機ＥＬ層３３２は赤色に発光する有機ＥＬ層である。なお、図示しないが同時に緑色に発光する有機ＥＬ層も形成する。本実施例では、シャドーマスクを用いた蒸着法により画素ごとに有機ＥＬ層を作り分ける。勿論、印刷法やインクジェット法を用いて作り分けることも可能である。

また、本実施例では有機ＥＬ層３３１、３３２を積層構造で形成し、具体的には正孔注入層としてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を用いる。この場合、まず全て銅フタロシアニン膜を形成し、その後、赤色、緑色及び青色に対応する画素ごとに各々赤色に発光する発光層、緑色に発光する発光層及び青色に発光する発光層を形成する。

なお、緑色の発光層を形成する時は、発光層の母体材料としてＡｌｑ₃（トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体）を用い、キナクリドンもしくはクマリン６をドーパントとして添加する。また、赤色の発光層を形成する時は、発光層の母体材料としてＡｌｑ₃を用い、ＤＣＪＴ、ＤＣＭ１もしくはＤＣＭ２をドーパントとして添加する。また、青色の発光層を形成する時は、発光層の母体材料としてＢＡｌｑ₃（２−メチル−８−キノリノールとフェノール誘導体の混合配位子を持つ５配位の錯体）を用い、ペリレンをドーパントとして添加する。

勿論、本発明では上記有機材料に限定する必要はなく、公知の低分子系有機ＥＬ材料、高分子系有機ＥＬ材料もしくは無機ＥＬ材料を用いることが可能である。高分子系有機ＥＬ材料を用いる場合は塗布法を用いることもできる。

以上のようにして有機ＥＬ層３３１、３３２を形成したら、陰極３３３として２０ｎｍの厚さのＭｇＡｇ膜（マグネシウム（Ｍｇ）に１〜１０％の銀（Ａｇ）を添加した金属膜）を形成し、さらに補助電極３３４として１５０ｎｍの厚さのＩＴＯ膜を形成する。こうして陽極３２９、有機ＥＬ層３３２及び陰極３３３からなるＥＬ素子４００が形成される。本実施例ではこのＥＬ素子が発光素子として機能する。

次に、図４（Ｄ）に示すように、対向基板３３５上に樹脂からなるスペーサー３３６、酸化タンタル膜もしくはダイヤモンドライクカーボン膜からなる対向側パッシベーション膜３３７を形成し、図示しないシール材を用いて素子形成基板３０１と対向基板３３５とを貼り合わせる。対向側パッシベーション膜３３７は樹脂からなるスペーサー３３６からの脱ガスを防止する効果をもつ。なお、本実施例では、基板上に形成された素子も含めて素子形成基板と呼んでいる。また、基板上に形成されたスペーサーや対向側パッシベーション膜も含めて対向基板と呼んでいる。

なお、貼り合わせ工程はアルゴン雰囲気中で行う。その結果、空間３３８にはアルゴンが封入される。勿論、封入するガスは不活性ガスであれば良く、窒素ガスもしくは希ガスを用いれば良い。また、空間３３８には酸素もしくは水を吸着する物質を設けることが好ましい。また、空間にするのではなく、樹脂を充填させることも可能である。

以上に示した作製工程によって、画素内にスイッチング用ＴＦＴ（本実施例ではｐチャネル型ＴＦＴ）４０１及び電流制御用ＴＦＴ（本実施例ではｐチャネル型ＴＦＴ）４０２が形成される。本実施例では全てのＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴとするため、作製工程が非常に簡便である。勿論、スイッチング用ＴＦＴ及び／もしくは電流制御用ＴＦＴとしてｎチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。ｎチャネル型ＴＦＴの作製は公知の技術を用いれば良いし、構造も特に限定はない。

また、第２層間絶縁膜３２４により段差の平坦化を行い、さらに電流制御用ＴＦＴ４０２のドレイン配線３２１と画素電極３２８とを、コンタクトホール３２５に埋め込まれた導電体３２７を用いて電気的に接続しているため、画素電極３２８の平坦性が高い。従って、有機ＥＬ層３３２の膜厚の均一性を高めることができるので画素の発光を均一なものとすることができる。

そして、本発明の最大の特徴は、対向基板３３５側に向かってＥＬ素子４００からの発光が放射される点にある。これにより画素のほぼ全域が有効発光領域となり、実質的に画素電極３２８の面積が有効発光面積を決定する。従って、８０〜９５％といった高い開口率を実現することが可能となる。

本実施例では、図２に示したＥＬ発光装置とは異なる構造の画素を有したＥＬ発光装置について図６を用いて説明する。なお、本実施例は図２の構造に多少の変更を加えるだけで作製可能であり、図２と異なる点に注目して説明する。従って、図２と同一の符号が付されている部分の説明は「発明の実施の形態」を参照すれば良い。

本実施例では層間絶縁膜２０５にコンタクトホールを形成したら、その状態で画素電極６０１a及び陽極６０１bを形成し、コンタクトホールによる凹部を埋めるように絶縁膜６０２を形成する。本実施例ではこの絶縁膜６０２を埋め込み絶縁膜と呼ぶ。埋め込み絶縁膜６０２はバンク２０８と同時に形成することができるため、特に工程を増加させることはない。

この埋め込み絶縁膜６０２は、図２の導電体２０６と同様にコンタクトホールによる凹部に起因する有機ＥＬ層の劣化を抑制するためのものである。このとき、埋め込み絶縁膜６０２の頂上と陽極６０１bとの間の高さは１００〜３００ｎｍとすることが好ましい。この高さが３００ｎｍを超えるとその段差が有機ＥＬ層の劣化を促進させる原因となる場合がある。また、１００ｎｍ以下になると同時に形成されるバンク２０８の作用（画素電極のエッジ部における電界集中の影響を抑制する作用）が低下してしまう恐れがある。

本実施例では、陽極６０１aを形成した後、スピンコーティング法によりアクリルを５００ｎｍの厚さに形成し、酸素ガスをプラズマ化してアクリルの膜厚（但しコンタクトホール外での膜厚）が２００ｎｍとなるまでエッチングする。こうして膜厚を薄くした後にパターニングしてバンク２０８及び埋め込み絶縁膜６０２を形成する。

ここで本実施例の画素の上面構造を図７に示す。図７において、Ａ−Ａ’で切断した断面図が図６に相当する。なお、図７に対向基板２１４、スペーサー２１５は図示していない。また、基本的な画素構造は図５と同一であるので詳細な説明は省略する。

図７において、バンク２０８は画素電極６０１a、陽極６０１bの端部の段差を隠すように形成され、埋め込み絶縁膜６０２はバンク２０８の一部が突出して形成されている。この突出した絶縁膜が画素電極６０１aのコンタクトホールによる凹部を埋め込む構造となっている。

なお、本実施例のＥＬ発光装置は、実施例１の作製方法に上記埋め込み絶縁膜の形成方法を組み合わせることで容易に作製することができる。

実施例１に示したＥＬ発光装置では、画素部の構造しか示していないが、画素部を駆動するための駆動回路を同一基板上に一体形成しても良い。その際、駆動回路をｎＭＯＳ回路、ｐＭＯＳ回路もしくはＣＭＯＳ回路で形成することが可能である。勿論、画素部のみをＴＦＴで形成し、外付けの駆動回路としてＩＣチップを含む駆動回路を用いても良い。

また、実施例１では画素部をｐチャネル型ＴＦＴだけで形成して作製工程を削減しているが、この場合はｐＭＯＳ回路で駆動回路を形成し、ｐＭＯＳで作製できない駆動回路としてＩＣチップを含む駆動回路を用いることもできる。

なお、本実施例の構成は実施例１または実施例２の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。

本実施例では、画素部に形成するスイッチング用ＴＦＴ及び電流制御用ＴＦＴの活性層として非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜）を用いる例を示す。非晶質シリコン膜を用いたＴＦＴとしては逆スタガ型ＴＦＴが知られているが、本実施例ではそのようなＴＦＴを用いることができる。

非晶質シリコン膜を用いてＴＦＴは作製工程が簡便である一方、素子サイズが大きくなってしまうという欠点もあったが、本発明のＥＬ発光装置ではＴＦＴのサイズが画素の有効発光面積に影響しない。従って、非晶質シリコン膜を活性層として用いることでより安価なＥＬ発光装置を作製することができる。

なお、本実施例の構成は実施例１〜実施例３のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。ただし、実施例３と組み合わせる場合、非晶質シリコン膜を用いたＴＦＴで動作速度の速い駆動回路を作製することが困難であるため、ＩＣチップを含む駆動回路を外付けすることが望ましい。

実施例１〜実施例４では、アクティブマトリクス型ＥＬ発光装置について説明してきたが、本発明はパッシブマトリクス型ＥＬ発光装置のＥＬ素子に対して実施することも可能である。

パッシブマトリクス型ＥＬ発光装置は互いに直交するようにストライプ状に設けた陽極及び陰極の間に有機ＥＬ層を挟んだ構造を含んで形成される。この際に図１に示した構造を用いれば良い。

なお、本実施例の構成は実施例１〜実施例３のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。ただし、実施例３と組み合わせる場合はＩＣチップを含む駆動回路を外付けすることになる。

本実施例では、液晶ディスプレイや蛍光表示灯に用いられるバックライト用の光源として本発明のＥＬ発光装置を用いる例を示す。この場合、ＥＬ素子を画素ごとに区切る必要はなく、面状に発光する発光素子として本発明を実施したＥＬ素子を用いれば良い。

また、基板面内において、複数のエリアに区切ってエリアごとに異なる色の発光が得られるようにしても良い。ＥＬ素子の作り分けは、実施例１の有機ＥＬ層の作製工程を参考にすれば良い。

なお、本実施例のＥＬ素子は基本的には実施例１において一画素が大きくなった場合に相当するから、陽極の端部を絶縁膜で覆うなどの工夫は実施例１を参考にして行うことが望ましい。

本発明を実施して形成した発光装置は様々な電気器具の表示部として用いることができる。例えば、ＴＶ放送等を鑑賞するには対角２０〜６０インチの本発明の発光装置を筐体に組み込んだディスプレイを用いるとよい。なお、発光装置を筐体に組み込んだディスプレイには、パソコン用ディスプレイ、ＴＶ放送受信用ディスプレイ、広告表示用ディスプレイ等の全ての情報表示用ディスプレイが含まれる。

また、その他の本発明の電気器具としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音楽再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、画像再生装置（記録媒体に記録された画像を再生し、その画像を表示する表示部を備えた装置）が挙げられる。それら電気器具の具体例を図８、図９に示す。

図８（Ａ）は発光装置を筐体に組み込んだディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３等を含む。本発明の発光装置は表示部２００３に用いることができる。このようなディスプレイは自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。

図８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明の発光装置は表示部２１０２に用いることができる。

図８（Ｃ）は頭部取り付け型のＥＬディスプレイの一部（右片側）であり、本体２２０１、信号ケーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０５、発光装置２２０６等を含む。本発明は発光装置２２０６に用いることができる。

図８（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２３０１、記録媒体（ＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５等を含む。表示部（ａ）は主として画像情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明の発光装置はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。

図８（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、カメラ部２４０２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を含む。本発明の発光装置は表示部２４０５に用いることができる。

図８（Ｆ）はパーソナルコンピュータであり、本体２５０１、筐体２５０２、表示部２５０３、キーボード２５０４等を含む。本発明の発光装置は表示部２５０３に用いることができる。

なお、将来的に発光輝度がさらに高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズや光ファイバー等で拡大投影してフロント型もしくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。

また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音楽再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。

ここで図９（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６を含む。本発明の発光装置は表示部２６０４に用いることができる。なお、表示部２６０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。

また、図９（Ｂ）は音楽再生装置、具体的にはカーオーディオであり、本体２７０１、表示部２７０２、操作スイッチ２７０３、２７０４を含む。本発明の発光装置は表示部２７０２に用いることができる。また、本実施例では車載用のカーオーディオを示すが、携帯型や家庭用の音楽再生装置に用いても良い。なお、表示部２７０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型の音楽再生装置において特に有効である。

また、液晶表示装置（液晶モジュール）のバックライト用光源として本発明の発光装置を用いることが可能である。液晶表示装置は、本発明の発光装置と同様に上記全ての電気器具において表示部として用いることが可能である。本発明の発光装置は、液晶表示装置と共に電気器具に備えられる。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に用いることが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜６に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。

ＥＬ素子の断面構造を示す図。 発光装置の断面構造を示す図。 発光装置の作製工程を示す図。 発光装置の作製工程を示す図。 発光装置の画素の上面構造及び回路構成を示す図。 発光装置の断面構造を示す図。 発光装置の上面構造を示す図。 電気器具の例を示す図。 電気器具の例を示す図。

Claims (1)

1. 酸化物導電膜でなる陽極、陰極、前記陽極及び前記陰極の間のＥＬ層並びに前記陽極に接した反射電極を含むことを特徴とする発光装置。

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