JP2007324024A - 発光素子、発光装置並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い光取り出し効率を有し、且つ良好な結晶状態の発光層を有する発光素子を提供することを目的とする。また、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を容易に得られる発光素子を提供することを目的とする。また、これらの発光素子を用いて、消費電力が低減され、色再現性に優れた発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】基板上に、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、基板と発光層との間には、発光層と接するように下地膜が形成されており、下地膜は、結晶性の高い材料で形成されている発光素子を提供する。
【選択図】図１
【解決手段】基板上に、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、基板と発光層との間には、発光層と接するように下地膜が形成されており、下地膜は、結晶性の高い材料で形成されている発光素子を提供する。
【選択図】図１
Description
本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置及び電気機器に関する。
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められている。この要求を満たすための表示装置として、エレクトロルミネッセン（以下、ＥＬと記す）を利用した発光素子を用いた発光装置が注目されている。ＥＬを利用する発光素子は、自発光であるために液晶素子のようにバックライトを必要としない。また、応答速度が速いことも特徴のひとつである。
ＥＬを利用する発光素子は、その発光材料が有機化合物であるか無機化合物であるかによって区別され、前者を有機ＥＬ素子、後者を無機ＥＬ素子と呼ばれている。
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、蛍光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いがある。しかし、そのメカニズムは共通しており、高電界で加速された電子による母体材料又は発光材料の衝突励起により発光が得られる。
一般的な薄膜型無機ＥＬ素子の構造図を図２に示す。図２において発光素子は、これを支持するための基板２０１上に設けられており、第１の電極２０２と、第１の電極２０２の上に順に積層した第１の誘電体層２０４、発光層２０６、第２の誘電体層２０５、さらにその上に設けられた第２の電極２０３から構成されている。この構造は二重絶縁構造と呼ばれていて、発光層２０６が第１の誘電体層２０４と第２の誘電体層２０５で挟まれているのが特徴である。また、第１の電極２０２と第２の電極２０３は、少なくとも一方は透明電極である。その透明電極を経由して、発光層で生じた光は素子外部に射出される。すなわち光が射出するためには、誘電体層を経由する必要がある。無機ＥＬ素子においては、素子の駆動電圧を低下させるために、誘電体層は誘電率が高い材料を用いるのが望ましい。しかしながら、一般的に誘電率が高い材料は屈折率が高い。そのため高誘電体層を経由して光を取り出そうとすると、取り出し効率は低下してしまう。
また、発光層の結晶状態は素子特性に大きく影響する。結晶粒径が小さい発光層を有する素子は、駆動電圧が上昇してしまう。また、結晶欠陥が多い発光層を有する素子は、低い発光効率を示す。高性能な薄膜型無機ＥＬ素子を作製するためには、結晶性のよい発光層を作製する必要がある。
また、発光装置の多色化を行う方法の一つに、白色発光素子とカラーフィルターの組み合わせがある。この手法は発光層を塗り分けする必要がなく、従来の液晶作製の技術を利用できるという利点がある。しかしながら発光効率を高めるためには、３原色に相当する波長に集中したピークを持つようなスペクトルで発光する白色発光素子が必要である。しかしながら、無機ＥＬ素子では白色に発光するものは存在するが、まだ３原色に相当する波長に集中したピークを持つようなスペクトルの白色発光するものは存在しない。
上記問題に鑑み、本発明は、高い光取り出し効率を有し、且つ良好な結晶状態の発光層を有する発光素子を提供することを目的とする。また、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を容易に得られる発光素子を提供することを目的とする。また、これらの発光素子を用いて、消費電力が低減され、色再現性に優れた発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
本発明の一は、基板上に、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、基板と発光層との間には、発光層と接するように下地膜が形成されており、下地膜は、結晶性の高い材料で形成されていることを特徴とする発光素子である。
本発明の一は、基板上に、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、基板と発光層との間には、発光層と接するように下地膜が形成されており、下地膜は、発光層に含まれる母体材料と格子定数が近い材料で形成されていることを特徴とする発光素子である。
本発明の一は、基板上に、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、基板と発光層との間には、発光層と接するように下地膜が形成されており、下地膜は、ニッケルまたはパラジウムを有する材料で形成されていることを特徴とする発光素子である。
本発明の一は、基板上に、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、基板と発光層との間には、発光層と接するように下地膜が形成されており、下地膜は、異方性を有する材料で形成されていることを特徴とする発光素子である。
上記構成において、発光層は、複数の層が積層した構成となっていてもよい。複数の層とすることにより、任意の発光スペクトルを有する発光素子を作製することができる。例えば、複数の層の各層の発光色が異なる場合、赤色、緑色、青色に発光ピークを有する白色発光を得ることも可能である。また、本発明の発光素子を表示装置に用いる場合、ＮＴＳＣ比が大きくなるように発光色を調整することができる。
また、上記構成において、第１の電極と発光層との間に、第１の誘電体層を設けてもよい。また、上記構成において、第２の電極と発光層との間に、第２の誘電体層を設けてもよい。
また、上記構成において、発光層は母体材料に発光中心を添加した無機材料から構成されていてもよい。また、発光層は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた構成であってもよい。
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の発光素子は、結晶性の良い発光層を得ることができ、効率良く光を取り出すことができるので、目的の輝度をより少ない電力で得ることができる。また、発光層を多層化し、組み合わせる発光層を選択し、その膜厚を調整することにより、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を容易に得ることができる。
また、本発明の発光装置は、効率良く発光する素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、発光スペクトルの調整が容易であるため、色再現性に優れた発光装置を提供することができる。
また、本発明の電子機器は、効率良く発光する素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、発光スペクトルの調整が容易であるため、色再現性に優れた表示が可能な表示部を有する電子機器を提供することができる。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、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うることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す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）
本実施の形態では交流電圧を印加することによって発光する本発明の薄膜型無機ＥＬ素子について図１を用いて以下に説明する。
本実施の形態では交流電圧を印加することによって発光する本発明の薄膜型無機ＥＬ素子について図１を用いて以下に説明する。
図１において、発光素子は、これを支持するための基板１０１上に設けられており、基板上に形成された下地膜１０７と、第１の電極１０２と、第１の電極１０２と接していない第２の電極１０３と、第１の電極１０２と接して且つ第１の電極１０２と第２の電極１０３間に形成された第１の誘電体層１０４と、第２の電極１０３と接して且つ第１の電極１０２と第２の電極１０３間に形成された第２の誘電体層１０５と、下地膜１０７上で且つ第１の誘電体層１０４と第２の誘電体層１０５の間に形成された発光層１０６から構成されている。
基板１０１としては、例えばガラス、石英、プラスチック等を用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これ以外のものでも用いることができる。
第１の電極１０２及び第２の電極１０３は、反射率が大きい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成されているが好ましい。具体的には銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコンを含有したアルミニウム（ＡｌＳｉ）、チタンを含有したアルミニウム（ＡｌＴｉ）の他、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、または金属材料の酸化物、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等を用いることができる。
第１の誘電体層１０４と第２の誘電体層１０５は、絶縁破壊電界が高く、誘電率の高い材料で形成されていることが望ましい。具体的には、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ５）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等を用いることができる。
発光層１０６は発光性の高い無機材料からなる層である。母体材料に発光中心を添加した無機材料を用いることができる。例えば、マンガンを含有した硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）、テルビウムを含有した硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｔｂ）、ユーロピウムを含有した硫化カルシウム（ＣａＳ：Ｅｕ）、その他にＢａ２ＺｎＳ３：Ｍｎ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｓｍ、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｙ２Ｓ４：Ｅｕ、ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｅｕ、ＣａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｔｍ、ＳｒＳ：Ｃｅ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｃｅ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｐｂ、Ｂａ２ＳｉＳ４：Ｃｅ等を用いることができる。
本発明の薄膜型無機ＥＬ素子において、発光層の膜厚は３００ｎｍから１０００ｎｍ程度、誘電体層の膜厚は２００ｎｍから１０００ｎｍ程度、電極は３００ｎｍから１０００ｎｍ程度であることが好ましい。幅数百ｎｍパターンは既存の光微細加工技術で作製することができる。このことより、電極と誘電体層は発光層を成膜する前に、光微細加工技術で作成することが可能である。
本発明の素子構造では、発光層が電極及び誘電体層上に形成されてもよい。つまり、発光層は電極、誘電体層及び下地膜上全てを覆うように成膜してもいい。発光層の成膜方法としては、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ）、ＭＢＤ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等が挙げられる。
下地膜１０７は、少なくとも発光層１０６と接する領域に形成されていることが好ましい。また、下地膜が第１の電極および第２の電極の両方に接するように形成されている場合、下地膜は電極間で短絡が起きないために絶縁体である必要がある。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａ１２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などが挙げられる。ポリイミド、アクリルなどの有機物を用いてもいい。
下地膜の結晶性、配向性は、発光層と接しているために発光層の結晶性に大きな影響を与える。発光層の結晶性を高めるためにも、下地膜は結晶性の高いものを用いるのが好ましい。また、発光層の母体材料と格子定数が近い材料を用いると尚良い。具体的には、格子定数の差が０．１Å以下、好ましくは、０．０５Å以下であることが望ましい。両者の格子定数の差が僅かであれば良質な結晶を得やすいが、差が大きいと格子不整合によりミスフィット転移と呼ばれる結晶を生じやすい。
結晶粒の大きさは、結晶種の密度と結晶成長の早さによって決まる。下地膜に結晶種を任意的に配置することによって、結晶粒の大きさを調整することができる。結晶種としては、触媒作用があるニッケル、パラジウムなどが好ましいが、結晶種として機能するものであれば、これ以外のものでも用いることができる。
また、下地膜として有機物を用い、有機物を成膜した後にラビング成膜処理を行い、下地膜に異方性を持たせてもいい。
上述のような下地膜上に発光層を成膜することで結晶性の高い発光層を得ることができる。
以上のような素子構造を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０３に交流電圧を印加することで、発光層から光を生じる。既存の無機ＥＬ素子は、光を発光素子外部に射出する際、光が高誘電体層を経由しないとならない。高誘電体層は一般的に、屈折率が高いために、発光層と高誘電体層の界面での反射が大きく、従来の無機ＥＬ素子では光の取り出し効率が低かった。しかしながら、本発明の発光素子においては、発光層で生じた光は高誘電体層を経由せずに、基板上側及び基板下側から射出することができる。そのため光の取り出し効率が高い。
また、上述の素子構造に反射膜を用いて片側のみから光が射出してもよい。例えば、基板上側に射出する場合は下地膜１０７下に反射膜を形成し、基板下側に進む光を反射することによって基板上側から取り出すことも可能である。反射膜は反射率が高い材料が好ましい。例えば、銀やアルミニウム等が適している。この場合、基板は透明である必要がないので、シリコン基板やセラミック基板等を使用できる。
反対に、基板下側から光を取り出す場合は発光層上に反射膜を形成すればよい。ただ、反射膜に銀などの導電性物質を用いる場合は、発光層と反射膜の間に絶縁膜を形成する必要がある。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、直流電圧を印加することによって発光する本発明の薄膜型無機ＥＬ素子について説明する。
本実施の形態では、直流電圧を印加することによって発光する本発明の薄膜型無機ＥＬ素子について説明する。
図３において、発光素子は、これを支持するための基板１０１上に設けられており、基板上に形成された下地膜１０７と、第１の電極１０２と、第１の電極１０２と接していない第２の電極１０３と、下地膜１０７上で且つ第１の電極１０２と第２の電極１０３間に形成された発光層１０６から構成されている。なお、本実施の形態では、第１の電極１０２を陽極として機能し、第２の電極１０３を陰極として機能するものとして以下説明する。
第１の電極１０２及び第２の電極１０３は、実施の形態１と同様に、反射率が大きい金属、反射率が大きい合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成されていることが好ましい。また、第２の電極１０３よりも第１の電極１０２の方が、仕事関数が大きくなるように材料を選択することが好ましい。
図３に示すように、直流電圧を印加する無機ＥＬ素子の場合では誘電体層は設けなくともよい。つまり、電極に直接発光層が接する構造であってもよい。
下地膜１０７は、実施の形態１と同様に、少なくとも発光層１０６と接する領域に形成されていることが好ましい。また、下地膜が第１の電極および第２の電極の両方に接するように形成されている場合、下地膜は電極間で短絡が起きないために絶縁体である必要がある。結晶性を制御することができる下地膜を用いることにより、実施の形態１で示したように、結晶性の高い発光層を得ることができる。
良好な結晶状態を有する発光層では直流電圧を印加することによって発光を得ることができる。非常に良好な結晶状態を有する発光層では１０Ｖ以下の低電圧でも発光を示す。本発明の発光素子では下地膜１０７を設けることにより良好な結晶状態を有する発光層が作製することができる。
以上のような素子構造を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０３に直流電圧を印加することで、発光層から光を生じる。生じた光は、基板上側、基板下側の少なくとも一方から外部へ取り出すことができる。その他の構造は実施形態１と同様である。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の分散型無機ＥＬ素子について説明する。
本実施の形態では、本発明の分散型無機ＥＬ素子について説明する。
図４において、発光素子は、これを支持するための基板１０１上に設けられており、基板上に形成された下地膜１０７と、第１の電極１０２と、第１の電極１０２と接していない第２の電極１０３と、第１の電極１０２と接して且つ第１の電極１０２と第２の電極１０３間に形成された第１の誘電体層１０４と、下地膜１０７上で且つ第１の誘電体層１０４と第２の電極１０３の間に形成された発光層１１０から構成されている。
発光層１１０は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた構成となっている。発光材料としては、Ｄ−Ａペア蛍光体と呼ばれる、電子とホールの再結合より発光する材料が用いられる。例えば、銅と塩素を含有した硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ）、銅とアルミニウムを含有した硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ）、銀と塩素を含有した硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ）、銅と塩素とマンガンを含有した硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、Ｍｎ）等が挙げられる。バインダとしては有機物のものがよく使われており、例えばシアノレジン、シアノエチルセルノーズ等が挙げられる。
この発光層はウエットプロセスで成膜される。具体的には、スクリーン印刷法、吹き付け法、塗布法、インクジェット法などである。一般的な分散型無機ＥＬ素子の発光層の膜厚は２０μｍから１００μｍ程度とかなり厚めだが、均一な膜厚であることは重要である。均一でないと、輝度ムラ等が起こり、発光特性に悪影響を示す。
本発明の発光素子では、発光層を成膜する前に電極、誘電体層は形成されているので、発光層の膜厚は必ず均一になり、輝度ムラ等の発生を抑制することができる。
以上のような素子構造を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０３に交流電圧を印加することで、発光層から光を生じる。生じた光は、基板上側、基板下側の少なくとも一方から射出する。その他の構造は実施形態１と同じである。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態４）
本実施例では、発光層を積層した無機ＥＬ素子について説明する。
本実施例では、発光層を積層した無機ＥＬ素子について説明する。
図５において、発光素子は、これを支持するための基板１０１上に設けられており、基板上に形成された下地膜１０７と、第１の電極１０２と、第１の電極１０２と接していない第２の電極１０３と、第１の電極１０２と接して且つ第１の電極１０２と第２の電極１０３間に形成された第１の誘電体層１０４と、第２の電極１０３と接して且つ第１の電極１０２と第２の電極１０３間に形成された第２の誘電体層１０５と、下地膜１０７上で且つ第１の誘電体層１０４と第２の誘電体層１０５の間に形成された第１の発光層１０６と、第１の発光層１０６上に形成させた第２の発光層１０８と、第２の発光層１０８上に形成された第３の発光層１０９から構成されている。その他の構造は実施形態１と同様である。
第１の発光層１０６及び第２の発光層１０８及び第３の発光層１０９は発光性の高い無機材料からなる層である。使用できる材料は実施の形態１と同様である。本発明の素子構造は発光層を多層化することで、一つ画素から容易に任意の発光色を、特に白色を得ることができる。例えば、赤色、緑色、青色に発光する発光層を積層することで、赤色、緑色、青色に発光ピークを有する白色発光を得ることができる。各色の発光強度は各発光層の基板対して垂直方向の膜厚で調整できる。成膜時に膜厚を最適化することで、最適なピーク比率を有するスペクトルの発光を得ることができる。
この積層する層の数は幾つでもいい。例えば４層の場合は、赤、緑、青の発光する層にシアンを発光する層を混ぜてもいい。この発光素子と、赤、緑、青、シアンの領域をもつカラーフィルターを組み合わせることでＮＴＳＣ比の高いディスプレイを作製することができる。
上記構造は、薄膜型無機ＥＬ素子、分散型無機ＥＬ素子においても利用できる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態５）
本実施例では、本発明の発光素子を有するパッシブマトリックス型の発光装置の構成について説明する。本実施の形態では、直流電圧を印加することにより発光する薄膜型無機ＥＬ素子を有する場合について説明するが、交流電圧を印加することにより発光する薄膜型無機ＥＬ素子、分散型無機ＥＬ素子においても利用できる。
本実施例では、本発明の発光素子を有するパッシブマトリックス型の発光装置の構成について説明する。本実施の形態では、直流電圧を印加することにより発光する薄膜型無機ＥＬ素子を有する場合について説明するが、交流電圧を印加することにより発光する薄膜型無機ＥＬ素子、分散型無機ＥＬ素子においても利用できる。
図６にパッシブマトリックス型の発光装置の１つの画素を上部から見た図を表す。また、図６をＡ−Ａ’で切断した断面に相当する断面図を図７に、図６をＢ−Ｂ’で切断した断面に相当する断面図を図８に表す。
図６、図７、図８において、発光装置の画素は、これを指示するための基板１０１上に設けられており、基板上に形成された絶縁膜１１１と、絶縁膜１１１上に形成された下地膜１０７と、第１の電極１０２と、第１の電極１０２と接していない第２の電極１０３と、下地膜１０７上で且つ第１の電極１０２と第２の電極１０３の間に形成された発光層１０６と、絶縁膜１１１の下に形成された引き回し線１１２と、第１の電極１０２と引き回し線１１２のコンタクト部１１３から構成されている。第１の電極１０２と第２の電極１０３は基板と平行な電源が生じるように配置されている。具体的には、図６のように、電極が櫛歯状に形成される。この形状は一例であって、電極間距離が等しくなるような配置であれば、これ以外のものでも用いることができる。好ましくは、発光領域ができるだけ大きくなるような配置がよい。本実施の形態で示す発光装置はパッシブマトリックス型の発光装置であるため、第１の電極１０２と第２の電極１０３それぞれ、ライン状でつながっている。
本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態１〜４で示した発光素子を有する。実施の形態１〜４で示した発光素子は、高い発光効率を実現することができる。よって、消費電力を低減されたパッシブマトリックス型の発光装置を得ることができる。
また、実施の形態４で示した発光素子は、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる。よって、カラーフィルターと組み合わせることで色再現性に優れたパッシブマトリックス型の発光装置を得ることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有するアクティブマトリックス型の発光装置について説明する。
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有するアクティブマトリックス型の発光装置について説明する。
本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について図３を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、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）６０９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。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図３（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、半導体材料についても特に限定されず、無機化合物を用いてもよいし、有機化合物を用いてもよい。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
第１の電極６１３、無機ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ並列に形成されている。第１の電極６１３はそれぞれに対応するトランジスタにつながっており、第２の電極６１７は全ての画素間でつながっている。画素内の配置は、実施の形態５と同様に、電極間距離が等しくなるような配置であればいい。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置を得ることができる。
本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態１〜４で示した発光素子を有する。実施の形態１〜４で示した発光素子は、高い発光効率を実現することができる。よって、消費電力を低減されたアクティブマトリックス型の発光装置を得ることができる。
また、実施の形態４で示した発光素子は、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる。よって、カラーフィルターと組み合わせることで色再現性に優れたアクティブマトリックス型の発光装置を得ることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態１〜４に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態３〜５で示した発光素子を有する。よって、発光効率の高い発光素子を有するため、消費電極の低減された電子機器を提供することが可能である。また、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる発光素子を有するため、カラーフィルターと組み合わせることで色再現性に優れた表示部を有する電子機器を提供することが可能である。
本実施の形態では、実施の形態１〜４に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態３〜５で示した発光素子を有する。よって、発光効率の高い発光素子を有するため、消費電極の低減された電子機器を提供することが可能である。また、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる発光素子を有するため、カラーフィルターと組み合わせることで色再現性に優れた表示部を有する電子機器を提供することが可能である。
本発明を適用して作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、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）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。
図１０（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。また、本発明の発光素子は、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有するテレビ装置を提供することが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
図１０（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。また、本発明の発光素子は、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有するコンピュータを提供することが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供することができる。
図１０（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。また、本発明の発光素子は、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有する携帯電話を提供することが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
図１０（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。また、本発明の発光素子は、任意の波長にピークを有するスペクトルの発光を実現することができる発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有するカメラを提供することが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。また、色再現性に優れた表示部を有する電子機器を提供することが可能である。
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１１を用いて説明する。
図１１は、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１１に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９０６により、電圧が印加されている。
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、高輝度で長寿命のバックライトが得られるので、表示装置としての品質が向上する。また、本発明の発光装置は、面発光の発光装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光素子は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
また、本発明を適用した発光装置は高輝度の発光が可能であるため、自動車、自転車、船などのヘッドライトとして用いることが可能である。図１２は、本発明を適用した発光装置を自動車のヘッドライトとして用いた例である。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のヘッドライト１０００の部分を拡大した断面図である。図１２（Ｂ）において、光源１０１１として本発明の発光装置が用いられている。光源１０１１から出た光は、反射板１０１２により反射され、外部へ取り出される。図１２（Ｂ）に示すように、複数の光源を用いることで、より高輝度の光を得ることができる。また、図１２（Ｃ）は、円筒形状に作製した本発明の発光装置を光源として用いた例である。光源１０２１からの発光は反射板１０２２により反射され、外部へ取り出される。
図１３は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１３に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、高輝度の発光が可能であるため、細かい作業をする場合など、手元を明るく照らすことが可能である。
図１４は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図１０（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。
照明装置としては、図１２、図１３、図１４で例示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ 第２の電極
１０４ 第１の誘電体層
１０５ 第２の誘電体層
１０６ 発光層
１０７ 下地膜
１０８ 発光層
１０９ 発光層
１１０ 発光層
１１１ 絶縁膜
１１２ 引き回し線
１１３ コンタクト部
２０１ 基板
２０２ 第１の電極
２０３ 第２の電極
２０４ 第１の誘電体層
２０５ 第２の誘電体層
２０６ 発光層
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 無機ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
１０００ ヘッドライト
１０１１ 光源
１０１２ 反射板
１０２１ 光源
１０２２ 反射板
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
１０２ 第１の電極
１０３ 第２の電極
１０４ 第１の誘電体層
１０５ 第２の誘電体層
１０６ 発光層
１０７ 下地膜
１０８ 発光層
１０９ 発光層
１１０ 発光層
１１１ 絶縁膜
１１２ 引き回し線
１１３ コンタクト部
２０１ 基板
２０２ 第１の電極
２０３ 第２の電極
２０４ 第１の誘電体層
２０５ 第２の誘電体層
２０６ 発光層
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 無機ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
１０００ ヘッドライト
１０１１ 光源
１０１２ 反射板
１０２１ 光源
１０２２ 反射板
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
Claims (12)
- 基板上に、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、
前記基板と前記発光層との間には、前記発光層と接するように下地膜が形成されており、
前記下地膜は、結晶性の高い材料で形成されていることを特徴とする発光素子。 - 基板上に、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、
前記基板と前記発光層との間には、前記発光層と接するように下地膜が形成されており、
前記下地膜は、発光層に含まれる母体材料と格子定数が近い材料で形成されていることを特徴とする発光素子。 - 基板上に、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、
前記基板と前記発光層との間には、前記発光層と接するように下地膜が形成されており、
前記下地膜は、ニッケルまたはパラジウムを有する材料で形成されていることを特徴とする発光素子。 - 基板上に、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた発光層とを有し、
前記基板と前記発光層との間には、前記発光層と接するように下地膜が形成されており、
前記下地膜は、異方性を有する材料で形成されていることを特徴とする発光素子。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発光層は、複数の層が積層した構成となっていることを特徴とする発光素子。 - 請求項５において、
前記複数の層の各層の発光色は異なることを特徴とする発光素子。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第１の電極と前記発光層との間に、第１の誘電体層を設けることを特徴とする発光素子。 - 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第２の電極と前記発光層との間に、第２の誘電体層を設けることを特徴とする発光素子。 - 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記発光層は母体材料に発光中心を添加した無機材料から構成されていることを特徴とする発光素子。 - 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記発光層は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた構成であることを特徴とする発光素子。 - 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。
- 表示部を有し、
前記表示部は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006154505A JP2007324024A (ja) | 2006-06-02 | 2006-06-02 | 発光素子、発光装置並びに電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006154505A JP2007324024A (ja) | 2006-06-02 | 2006-06-02 | 発光素子、発光装置並びに電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007324024A true JP2007324024A (ja) | 2007-12-13 |
| JP2007324024A5 JP2007324024A5 (ja) | 2009-07-02 |
Family
ID=38856641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006154505A Withdrawn JP2007324024A (ja) | 2006-06-02 | 2006-06-02 | 発光素子、発光装置並びに電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007324024A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019002057A (ja) * | 2017-06-19 | 2019-01-10 | 日本電信電話株式会社 | ＥｕドープＺｎＧａ２Ｏ４蛍光体膜の形成方法 |
-
2006
- 2006-06-02 JP JP2006154505A patent/JP2007324024A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019002057A (ja) * | 2017-06-19 | 2019-01-10 | 日本電信電話株式会社 | ＥｕドープＺｎＧａ２Ｏ４蛍光体膜の形成方法 |
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