JP2012151122A

JP2012151122A - 発光装置、モジュール、電子機器、及び照明装置

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Publication number: JP2012151122A
Application number: JP2012078507A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Hirakata; 吉晴平形
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: CN101030627B; KR101563232B1; KR20130119893A; US8492972B2; EP1830421A2; EP1830421A3; JP5364811B2; TW200738055A; CN101030627A; US20130309933A1; TWI496509B; US20080018231A1; KR101460294B1; KR20140106474A; KR101477267B1; US8968044B2; KR20070090749A

Abstract

【課題】エレクトロルミネッセンス素子などの発光素子の光取り出し効率を向上させる。
【解決手段】基板１０１側から、第１の電極１０３、発光層１０４、第２の電極１０５の
順に積層されている。第１の電極１０３は反射性を有する電極であり、第２の電極１０５
は可視光を透過する電極であり、発光層１０４で発した光は第２の電極１０５から取り出
される。第２の電極１０５の表面に接して、微粒子１０６が多数設けられている。微粒子
１０６の屈折率は第２の電極１０５と同じかそれ以上とする。第２の電極１０５を通過し
た光は微粒子１０６により散乱、屈折されるため、第２の電極１０５と気体１１０との界
面で全反射する光の量が減少し、光取り出し効率が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子、及び発光素子を有する発光装置に関する。また、発光素子の封止
方法や封止に用いられる部材に関するものである。

液晶パネル等のフラットパネルディスプレイの改善が進み、映像の高品位化、低消費電
力化、長寿命化が図られている。エレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子という
）を画素に用いたエレクトロルミネッセンスパネル（以下、ＥＬパネルという）を実用化
するに当たり、自発光パネルである特長を活かすべく、低消費電力化でより鮮やかで明る
い表示を実現することが求められている。この目的のため、ＥＬ素子で使用する材料の電
流輝度特性などの改善により、電力効率の改善が進められている。しかし、上述した方法
では電力効率の改善には限界がある。

ＥＬ素子の発光層で発光した光が外部に取り出される効率（光取り出し効率）が２０％
程度しかない。このように光取り出し効率が低い原因は、発光層で発光した光が、屈折率
の異なる膜の界面を通過するとき全反射が生じ、全反射された光はＥＬ素子内部で吸収さ
れ減衰してしまうこと、もしくは、発光素子の側面、例えば、ガラス基板の端面から放射
されてしまうことによる。

特許文献１には、全反射量を少なくすることにより、光取り出し効率を向上させたＥＬ
素子が記載されている。特許文献１では、粒子を分散させた膜を透明導電膜上に設けるこ
とで、膜内を通過する光を粒子により散乱させて、透明導電膜と低屈折率膜の界面に入射
する光が臨界角を超えた角度で入射する光の割合を減らしている。
特開２００４−３０３７２４号公報

ＥＬパネルの構造は、光を取りだす方向の違いにより、ボトムエミッション構造（下面
発光構造）とトップエミッション構造（上面発光構造）に区別される。ボトムエミッショ
ン構造では、ＥＬ素子が設けられた基板を通してから光が取り出され、トップエミッショ
ン構造はＥＬ素子の上方から光が取り出される。なお、ボトムエミッション構造、トップ
エミッション構造という言葉は、有機ＥＬパネルの構造について用いられることが多いが
、本明細書では、発光素子の種類によらず、光の取り出し方向で、発光素子や発光装置の
構造を区別するのに使用することとする。

ボトムエミッション構造よりもトップエミッション構造の方がＥＬ素子の発光面積に制
限が少ないため、トップエミッション構造を採用することで、アクティブマトリクス型の
ＥＬパネルの開口率を大きくすることができる。そのため、アクティブマトリクス型のＥ
Ｌパネルでは、トップエミッション構造のほうが低消費電力化、映像の高品位化に有利で
ある。

本発明は、上記特許文献１と異なる手段により発光層で発光した光が全反射される量を
減らし、発光素子の光取り出し効率を向上させ、低消費電力化することを課題とする。

本発明の発光素子は、対向する第１の電極と第２の電極と、第１の電極と第２の電極と
の間に少なくとも発光層を有する。第１の電極、発光層、第２の電極の順に積層されて形
成されており、前記発光層で発した光は第２の電極から取り出される。

上記発光素子の第１の電極は、発光層からの光を反射することできる電極である。また
、第２の電極は発光層からの光を透過することができる電極である。

また、本発明の発光素子は、第１の電極と第２の電極の間に少なくとも１層の発光層を
有するものであればよい。電極間に発光層を複数設けてもよい。また、例えば、発光素子
として有機ＥＬ素子を形成した場合、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、ホールブ
ロッキング層、正孔輸送層、正孔注入層等の各層が適宜形成されるが、このような構成の
発光素子も、本発明の範疇に含まれる。また、発光素子として無機ＥＬ素子を形成した場
合、発光層と第１の電極間、発光層と第２の電極間の一方又は双方に、絶縁層を設けるこ
とができる。

本発明の発光素子は、第２の電極の光が取り出される側の表面に接して、複数の微粒子
が設けられ、前記微粒子の屈折率は、前記第２の電極の屈折率と同じかそれ以上であるこ
とを特徴とする。

第２の電極の屈折率とは、第２の電極が単層膜でなるときは、この単層膜の屈折率をい
う。多層膜でなるときは、光取り出し側に最も近い膜の屈折率、つまり表面に微粒子が設
けられている膜の屈折率をいう。

本発明は、所定の屈折率を有する微粒子を複数設けることにより、第２の電極表面の形
状を変化させている。つまり、第２の電極を表面に複数の凸部を有する電極とする。表面
に微粒子を設けることで、第２の電極の表面を通過する光の臨界角が多様になり、従来の
ＥＬ素子では全反射されて取り出せなかった光も通過できるようになる。第２の電極を通
過する光が全反射される量が少なくなり、光取り出し効率を向上させることができる。

微粒子と第２の電極の界面で全反射を起こさないようにするため、微粒子の屈折率は第
２の電極の屈折率と同じかそれ以上とする。

第２の電極の微粒子が設けられた表面に接して、透明導電膜や絶縁膜でなる保護膜を設
けることができる。保護膜と第２の電極の界面で全反射を起こさないようにするため、こ
の保護膜の屈折率は第２の電極と同じかそれ以上とする。

本発明の他の発光素子は、第２の電極の表面に接して保護膜が設けられており、保護膜
の光が取り出される側の表面に接して、複数の微粒子が設けられている。また、保護膜と
第２の電極の界面で全反射を起こさないようにするため、この保護膜の屈折率は第２の電
極と同じかそれ以上であり、微粒子の屈折率は保護膜の屈折率と同じかそれ以上であるこ
とを他の特徴とする。

ここで、保護膜の屈折率とは、保護膜が単層膜でなるときは、単層膜の屈折率をいい、
多層膜でなるときは、光取り出し側に最も近い膜、つまり微粒子が設けられている膜の屈
折率をいう。

上記本発明の発光素子も、第２の電極の表面に微粒子を設ける場合と同様、所定の屈折
率を有する微粒子を保護膜の光が取り出される側の表面に設けることにより、保護膜の表
面の形状を変化させている。その結果、保護膜を通過した光の全反射量が少なくなるので
、発光素子の光取り出し効率が向上する。

本発明により、発光層で発した光が第２の電極や保護膜から取り出されるとき、全反射
する光の量が少なくなるため、光取り出し効率が向上する。光取り出し効率が向上するこ
とによって、発光素子、及び発光素子を用いた発光装置の低消費電力化ができる。特に、
トップエミッション構造を採用することにより、低消費電力化の効果をより顕著なものと
することができる。

発光装置の断面図（実施形態１）発光装置の断面図（実施形態２）発光装置の断面図（実施形態３）発光装置の断面図（実施形態４）発光装置の断面図（実施形態５）発光装置の断面図（実施形態６）発光装置の断面図（実施形態７）発光装置の断面図（実施形態７）発光装置の断面図（実施形態８）発光装置の断面図（実施形態８）発光装置の断面図（実施形態８）発光装置の断面図（実施形態９）発光装置の上面図（実施形態１０）発光装置の画素の回路を説明する図（実施形態１０）発光装置の画素の断面図（実施形態１０）発光装置の駆動方法を説明する図（実施形態１０）発光装置を電子機器に適用した態様を説明する図（実施形態１１）発光装置を平面状の照明機器に適用した態様を説明する図（実施形態１２）

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる
様態で実施することが可能である。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することは当業者であれば容易に理解される。本発明は本実施
の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

また、本発明の趣旨を逸脱することなく、各実施形態を適宜組み合わせることが可能で
ある。異なる実施形態において、共通の要素には同じ符号を付して説明したため、説明を
省略することがある。

（実施形態１）
図１に、本実施形態の発光素子を備えた発光装置の断面図を示す。基板１０１上に発光
素子の下部構造物１０２が設けられ、下部構造物１０２上に３つの発光素子が設けられて
いる。

発光素子は、基板１０１側から第１の電極１０３、発光層１０４、第２の電極１０５の
順に積層されている。第２の電極側から第２の電極１０５の表面に接して、複数の微粒子
１０６が設けられている。なお、発光素子の第２の電極１０５は３つの素子に対して一体
に設けられている。隔壁１０７は、素子を分離するために設けたものであり、絶縁材料で
形成される。隔壁１０７により、第１の電極１０３、発光層１０４は素子ごとに分割され
ている。

基板１０１の周囲を取り囲むように設けたシール材１０８により、封止用の基板１０９
が基板１０１に固定され、発光素子が封止されている。本実施形態では、基板１０１、シ
ール材１０８、基板１０９により気密にされた空間には気体１１０が充填されている。気
体１１０としては、窒素、アルゴンのような不活なガスが好ましい。

基板１０１は発光素子や１０２の支持基体となるものであればよく、石英基板、半導体
基板、ガラス基板、プラスチック基板、可撓性のあるプラスチックフィルムなどを用いる
ことができる。また、基板１０１側から光を取り出す構造となっていないため、透明であ
る必要はなく、着色されていても、不透明であってもよい。

封止用の基板１０９は、発光素子からの光を取り出すため、可視光に対して透過率の高
い基板が用いられる。例えば、石英基板、ガラス基板、プラスチック基板、可撓性のある
プラスチックフィルムなどを用いることができる。封止用の基板１０９にカラーフィルタ
を設けて、発光の色純度を向上させる、または発光素子の発光色を変換してもよい。また
、平板状の基板１０９を用いたが、形状はこれに限定されるものではなく封止ができれば
よい。例えば、封止缶のようなキャップ状のものを用いることができる。

下部構造物１０２は、発光素子を支持する支持体として機能させることができる。下部
構造物１０２は設ける必要がないことがある。発光装置にアクティブマトリクス型の画素
を設けた場合は、下部構造物１０２には、例えば、発光素子の輝度や発光のタイミングを
制御するためのトランジスタ、コンデンサなどの素子、層間絶縁膜、配線等を含む回路が
形成される。

下部構造物１０２上に第１の電極１０３が形成される。第１の電極１０３は、発光層で
発した光を反射する機能を有し、陰極として機能する。第１の電極としては金属、合金で
なる反射性を有する導電膜から形成される。この金属膜としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐ
ｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、
鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ
）、銀（Ａｇ）等があげられる。また、合金膜としては、マグネシウムと銀との合金、ア
ルミニウムとリチウムとの合金等があげられる。これらの第１の電極１０３を形成する膜
はスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。

また、第１の電極１０３としては上記の金属膜、合金膜上に透明導電膜を積層した多層
膜や、上記金属膜、合金膜を２つの透明導電膜で挟んだ多層膜で形成することともできる
。さらに、第１の電極１０３には、屈折率の異なる透明導電膜でなる多層膜を用いること
ができる。光の多重干渉を利用することにより反射率を向上させることができる。

第１の電極１０３を形成した後、隔壁１０７を形成する。隔壁１０７は、絶縁膜を下部
構造物１０２表面に形成し、この絶縁膜に発光素子を形成する箇所をエッチングして開口
部を形成することによって、形成される。隔壁１０７は、アクリル樹脂やシロキサン樹脂
、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等の有機材料や、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素、
酸素を含む窒化珪素等の無機材料や、無機材料と有機膜材料の両方を用いて形成されたも
のでもよい。アクリル等の有機材料膜は、例えば原料溶液を塗布し、焼成することで形成
される。また、無機材料膜はＣＶＤ法やスパッタ法により形成される。

第１の電極１０３上に、蒸着法等により発光層１０４が形成される。発光層１０４は、
発光物質を含む層である。発光層１０４には、公知の材料を用いることができ、低分子系
材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、発光層１０４を形成する
材料には、有機化合物のみからなものだけでなく、有機化合物に無機化合物を混合したも
の、無機化合物のみからなるものを用いることもできる。また、発光層１０４の作製には
、例えば、メタルマスクを用いた蒸着法、メタルマスクを用いない液滴吐出法（代表的に
は、インクジェット法）、スピンコート法、ディップコート法、印刷法など、発光層の材
料によって、乾式法、湿式法の成膜方法が選択される。

発光層１０４上に、第２の電極１０５が形成される。第２の電極１０５は陽極として機
能し、発光層１０４で発した光が透過できる電極である。発光層１０４で生じた光は、直
接または第１の電極１０３で反射されて、第２の電極１０５から取り出される。

第２の電極１０５は、代表的には透明導電膜でなる。特に、発光素子を有機ＥＬ素子と
した場合は、第１の電極１０３側に、仕事関数の調整のため金属などの可視光の透過率が
低い材料を極薄く、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度に形成し、その
上に透明導電膜を積層した導電膜を用いることもできる。この場合、極薄く形成される薄
膜は、金（Ａｕ）、白金、（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（
Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム
（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。これらの薄膜は、例えばスパッタ法や蒸
着法等を用いて形成することができる。

第２の電極１０５に用いられる透明導電膜の材料は、可視光域（４００〜８００ｎｍ）
の光に対する透過率が高い材料であり、代表的には金属酸化物である。例えば、亜鉛（Ｚ
ｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）から選ばれた元素の酸化物、またこれらの酸化物
にドーパントを添加した化合物がある。酸化亜鉛のドーパントとしては、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ
、Ｉｎ、Ｓｉ等の元素、およびこれら元素から選ばれた元素の酸化物等がある。なお、こ
れらのドーパントを含む酸化亜鉛は、それぞれ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＢＺＯ、ＩＺＯと呼ば
れている。酸化インジウムのドーパントとしてはＳｎ、Ｔｉ等がある。Ｓｎを添加した酸
化インジウムはＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）と呼ばれている。酸化錫の
ドーパントとしてＳｂ、Ｆ等がある。さらに、透明導電膜として、上記の酸化亜鉛、酸化
インジウム、酸化錫、ドーパントを含んだそれらの酸化物から選ばれた２種類の酸化物を
混合した化合物を用いることができる。

次に、液晶パネルのスペーサ散布と同じ要領で、ドライ方式やウエット方式で、第２の
電極１０５表面に微粒子１０６を散布する。ドライ方式とは、気流や静電気の作用により
微粒子１０６を自然落下させる方式である。ウエット方式とは溶媒に微粒子１０６を混入
させた混合物を散布する方式である。ウエット方式で微粒子１０６を含む混合物を散布し
た場合は、微粒子１０６が基板１０１に到達する前に蒸発する溶媒を用いていないときは
、微粒子１０６を含む混合物を散布後、発光層１０４に影響を与えない程度（１００℃以
下）に加熱して、溶媒を蒸発させる。

また、微粒子１０６を第２の電極１０５の表面に設ける他のウエット方式の方法として
は、微粒子１０６とアルコールなどの揮発性の溶媒との混合物を、第２の電極１０５の表
面に塗布し、溶媒を揮発させる方法を用いることもできる。塗布の方法にはキャスト法、
スピンコート法、スプレー法、インクジェット法、印刷法、滴下法などがある。

微粒子を混入させた混合物の溶媒には、水や、エタノール、イソプロパノール（ＩＰＡ
）などのアルコールなど、微粒子１０６の材料によって選択される。

微粒子１０６は、第２の電極１０５の屈折率、またはそれ以上の屈折率を有する材料で
なる。本実施形態では、第２の電極１０５の屈折率は、第２の電極１０５に用いられた透
明導電膜の屈折率である。

発光素子を封止するため、未硬化のシール材１０８を周囲に設けた基板１０９を準備す
る。未硬化のシール材１０８は、印刷方式、ディスペンサ方式等により、所定の形状で基
板１０９の周囲に設けられる。シール材１０８は、微粒子１０６を第２の電極１０５の上
に散布した後、基板１０１側に設けることもできる。

シール材１０８には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などＵＶ光等による光硬化性樹脂や
熱硬化樹脂が利用できる。発光層１０４の材料が加熱により分解しやすいため、シール材
１０８には光硬化性の樹脂が最適である。熱硬化樹脂であれば硬化温度が１００℃以下の
樹脂が好ましい。

微粒子１０６を散布した基板１０１と基板１０９を重ね合わせて、２枚の基板１０１と
基板１０９を貼り合わせる。基板１０１と基板１０９を重ね合わせる前に、加熱処理また
は光照射により未硬化のシール材１０８を若干硬化させる。基板１０１と基板１０９を重
ね合わせた状態で、未硬化のシール材１０８にＵＶ光を照射して完全に硬化させ、基板１
０１と基板１０９を固着する。このとき、必要に応じて基板１０１と基板１０９に圧力を
加える。なお、本明細書において、未硬化とは、完全に硬化されていない状態をいう。も
ちろん、シール材１０８に熱硬化樹脂を用いた場合は、加熱処理をする。また、基板１０
１と基板１０９を重ね合わせ、シール材１０８を完全に硬化させるという一連の作業環境
としては、雰囲気に水分や酸素ができるだけ含まないことが望ましく、例えば、窒素雰囲
気とすればよい。また、この雰囲気を大気圧、または大気圧よりも多少減圧にすることが
できる。後述する固体封止構造の発光装置の作製工程では、この雰囲気を大気圧よりも多
少減圧することが望ましい。

シール材１０８を硬化させることで、基板１０１と基板１０９の間の空間は気密にされ
、気体１１０で充たされている。

基板１０９で基板１０１を封止した後、任意のサイズに基板１０９を分断し、任意のサ
イズの発光装置を得る。

本実施形態では、第２の電極１０５の光取り出し側の表面に複数の微粒子１０６を設け
ることで、第２の電極１０５表面の形状を変化させることを特徴とする。複数の微粒子１
０６により第２の電極１０５の表面は複数の凸部を有するものとなり、第２の電極１０５
と気体１１０の界面に入射する光の臨界角は場所ごとに変わることとなる。すなわち、こ
の場合では通常、全反射されていた入射角を持つ光でも全反射されずに、微粒子１０６に
より屈折、散乱されて、第２の電極１０５を通過することができるようになる。このよう
に、微粒子１０６を第２の電極１０５の表面に接して設けることにより、第２の電極１０
５と気体１１０の界面で全反射する光の量が少なくなり、光取り出し効率が向上する。

なお、上記特許文献１には、微粒子を分散させた粒子含有透明電極層３’を透明電極層
３上に設けることで、光取り出し効率を向上させることが記載されている（図２とその説
明参照）。つまり、特許文献１では、粒子含有透明電極層３’内で微粒子により光を散乱
させることにより、光の角度を全反射しないような角度に変えることで、取り出し効率を
改善するものであり、透明電極層３から取り出される光の全反射の条件（臨界角）を変え
るものではない。一方、本明細書で提案する発明は、第２の電極１０５と気体１１０界面
の形状を変えることにより、界面自体の全反射条件を変えて、光取り出し効率を改善する
ものであって、本明細書で提案する発明は本質的な原理が特許文献１と全く異なるもので
ある。

微粒子１０６の材料としては、有機材料、無機材料のいずれの材料でもよい。酸化錫（
ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩＴＯ等、上記第２の電極１０５の透明導電膜材料と
して列記した酸化物およびドーパントを含む酸化物や、酸化ストロンチウム（Ｓｒ₃Ｏ₂）
、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃
）、酸化セリウム（ＣｅＯ₂、ＣｅＯ₂Ｃｅ₂Ｏ₃）などの金属酸化物があげられる。また、
各種強誘電体材料を用いることができる。例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、
ＫＮｂＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃などの酸化物強誘電体材料がある。また、酸化珪素、窒化珪素、
窒化酸化珪素（ＳｉＮ_xＯ_y、０＜ｘ＜４／３、０＜ｙ＜２、０＜３ｘ＋２ｙ≦４）、ジル
コニア、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、カーボンナノチューブ等の無機材料を
用いることができる。

微粒子１０６の大きさ（粒径）は、上述した効果が得られる大きさである必要があり、
２ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上とする。また、微粒子１０６の大きさは、可視
光域の波長を超えないことが好ましく、上限は８００ｎｍとする。発光素子の光学設計を
考慮すると、１００ｎｍを上限とするのが好ましい。

微粒子１０６の形状は、光を効果的に集光する、または散乱する形状が好ましく、例え
ば、柱状、多面体状、三角錐等の多角錐状、円錐状、凹レンズ状、凸レンズ状、かまぼこ
状、プリズム状、球状、半球状などである。

微粒子１０６は多数、第２の電極１０５の表面に設けられるが、全ての微粒子１０６に
ついて、材料、大きさ、形状が同じである必要はなく、それぞれが異なっていてもよい。

本発明の発光素子は、図１などに示す構造に限定されるものではなく、２つの電極間に
少なくとも１層の発光層を有するものであればよい。エレクトロルミネセンスを利用する
発光素子は、発光層に含まれる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、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。

例えば、有機ＥＬ素子を発光素子とした場合には、発光層以外に、電子注入層、電子輸
送層、ホールブロッキング層、正孔輸送層、正孔注入層等、機能性の層を自由に組み合わ
せてもよい。また、電極間に発光層を複数設けてもよい。

また、無機ＥＬ素子を発光素子として形成することもできる。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、発光材料の薄膜からなる発
光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通で
ある。なお、発光のメカニズムは二つ受け入れられている。一つはとしては、ドナー準位
とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型メカニズムである。もう一
つは、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在メカニズムである。一般的に、分散型無
機ＥＬではドナー−アクセプター再結合型メカニズム、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型メ
カニズムである場合が多い。

無機ＥＬ素子は、発光層を挟持する一対の電極層間に電圧を印加することで発光が得ら
れ、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。

（実施形態２）
図２を用いて本実施形態を説明する。実施形態１では、基板１０１と基板１０９の間の
気密な空間に気体を充填していたが、本実施形態の発光装置は、この空間に液相の材料を
充填し、この液相の材料を硬化することで形成された固体が充填されている。このように
、基板と基板の間に固体が設けられた発光装置の封止構造を固体封止構造と呼び、気体が
充填された構造と区別するのに用いられることがある。本明細書中でも、気体が充填され
た構造と区別するために、この用語を使用することとする。

実施形態１で説明した工程により、第２の電極１０５の表面に微粒子１０６を散布した
基板１０１を用意する（図２（ａ））。

次に、実施形態１と同様、印刷方式、ディスペンサ方式等により、未硬化のシール材１
０８を所定の形状で基板１０１の周囲に設ける（図２（ｂ））。

本実施形態では、シール材１０８により気密にされる基板１０１と基板１０９の空間に
充填材２０１を設ける。充填材２０１の材料としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂のよ
うなＵＶ光硬化樹脂、可視光硬化樹脂、熱硬化樹脂が用いられる。発光層１０４の材料が
有機材料の場合は、有機材料の低い耐熱性を考慮し、ＵＶ光硬化樹脂、可視光硬化樹脂が
好ましい。熱硬化樹脂を用いる場合は、硬化温度が１００℃以下の樹脂を選択するように
する。シール材１０８を設けた後、シール材１０８で囲まれた領域内に未硬化（液相）の
充填材２０１を滴下する（図２（ｃ））。

次に未硬化のシール材１０８及び充填材２０１が用意された基板１０１に基板１０９を
重ね合わせる。基板１０１と基板１０９に圧力を加えながら、未硬化のシール材１０８及
び充填材２０１に光を照射する、または加熱して、それぞれを硬化させ、基板１０９を基
板１０１に固着する。硬化した充填材２０１は、第２の基板の表面及び前記第２の電極１
０５表面に接した状態で設けられて、基板１０９を基板１０１に固定している。さらに、
充填材２０１により、微粒子１０６が第２の電極１０５表面に固定される。シール材１０
８、充填材２０１を硬化させた後、基板１０９を分断し、任意のサイズの発光装置を形成
とする（図２（ｄ））。

（実施形態３）
図３を用いて本実施形態を説明する。本実施形態も、実施形態２同様、固体封止構造の
発光装置を示す。

実施形態１で説明した工程により、下部構造物１０２上に第１の電極１０３、発光層１
０４、第２の電極１０５でなる発光素子を形成した基板１０１を準備する。そして、微粒
子を散布する前に、実施形態１で示したように基板１０１の周囲にシール材１０８を設け
る（図３（ａ））。

微粒子１０６を分散させた未硬化（液相）の充填材３０２を用意する。充填材３０２の
材料としては、実施形態２の充填材２０１と同様である。シール材１０８で囲われた領域
内に、微粒子１０６を分散させた未硬化の充填材３０２を滴下する（図３（ｂ））。なお
、未硬化の充填材３０２を滴下する前に、ＵＶ光の照射処理または加熱処理により、予め
未硬化のシール材１０８の若干硬化させる。

基板１０１に基板１０９を重ね合わせて、基板１０１と基板１０９を貼り合わせる。そ
して、充填材３０２中の微粒子１０６ができるだけ多く第２の電極１０５の表面と接触す
るように、基板１０１を静置する。しかる後、ＵＶ光の照射または加熱によりシール材１
０８及び充填材３０２を完全に硬化し、固体封止構造の発光装置を得る（図３（ｃ））。
なお、必要に応じて基板１０１と基板１０９に圧力を加えながら、シール材１０８及び充
填材３０２を完全に硬化させる。

本実施形態では、微粒子１０６を第２の電極１０５表面に設けるために、充填材３０２
の材料中に微粒子１０６を分散させ、それを第２の電極１０５表面に滴下したものである
。本実施形態の発光装置では、微粒子１０６は充填材３０２中にも分散しているものが存
在しており、この点が、本実施形態と実施形態２とを区別するものである。

（実施形態４）
本実施形態を図４に示す。本実施形態は、固体封止構造の発光装置である。実施形態３
では、発光素子を設けた基板側に、微粒子を分散させた充填材を滴下している。一方、本
実施形態では、他方の封止用の基板に滴下する。

印刷方式、ディスペンサ方式等により、所定の形状で基板１０９の周囲にシール材１０
８を設ける（図４（ａ））。

微粒子１０６を分散させた未硬化（液相）の充填材３１２を用意する。充填材３１２の
材料は実施形態２の充填材２０１と同様である。シール材１０８で囲われた領域内に、微
粒子１０６を分散させた未硬化の充填材３１２を滴下する（図４（ｂ））。なお、未硬化
の充填材３１２を滴下する前に、予め未硬化のシール材１０８を若干硬化させる。

実施形態１で説明した工程により、下部構造物１０２上に第１の電極１０３、発光層１
０４、第２の電極１０５でなる発光素子を形成した基板１０１を準備する。基板１０９に
基板１０１を重ね合わせる（図４（ｃ））。

基板１０９に基板１０１を重ね合わせて、基板１０１と基板１０９を貼り合わせる。そ
の後、天地を入れ替え、基板１０１側を下にする。そして、基板１０１を静置して、充填
材３１２中の微粒子１０６を沈殿させる。しかる後、ＵＶ光の照射または加熱によりシー
ル材１０８及び充填材３１２を完全に硬化し、固体封止構造の発光装置を得る（図４（ｄ
））。

なお、実施形態２〜４に示すように周辺にシール材を設けた固体封止構造においては、
硬化された充填材は、シール材に囲まれた領域全体に設けられていなくともよく、硬化さ
れた充填材によって、基板１０１上の発光素子が設けられた領域（発光層１０４や第２の
電極１０５が設けられた領域）が少なくとも覆われていればよい。

（実施形態５）
本実施形態を図５に示す。本実施形態は、固体封止構造の発光装置である。実施形態２
〜４では、液相の材料を硬化した固体を設けた固体封止構造を示した。本実施形態では、
フィルム基材上に設けられたシート状（フィルム状ともいう）のシール材を硬化した固体
を用いた固体封止構造を示す。

実施形態１で説明したように、第２の電極１０５の表面に微粒子１０６を散布した基板
１０１を用意する（図５（ａ））。

基板１０９を基板１０１に固着するために、シート状のシール材５０１を用意する。未
硬化のシート状のシール材５０１は、接着機能のある樹脂材料でなるシート状のシール材
である。樹脂材料には、ＵＶ光硬化樹脂、可視光硬化樹脂、熱硬化樹脂を用いることがで
きる。接着面を保護するため、その両面がフィルム基材５０２で覆われている。シール材
５０１の一方の面のフィルム基材５０２を剥離し、その面を基板１０１の表面と重ねる（
図５（ｂ））。

次に、他方の面のフィルム基材を剥離する。その後、基板１０９を基板１０１に重ね合
わせる。基板１０１、基板１０９に圧力を加えながら、ＵＶ光を照射する、又は加熱する
ことでシート状のシール材５０１を硬化し、基板１０９を基板１０１に固着する。また、
硬化されたシール材５０１により、微粒子１０６が強固に第２の電極１０５に固定される
。（図５（ｃ））。

このようにシート状のシール材５０１を用いることにより、基板１０９を基板１０１に
固着すること、固体封止構造の発光装置を形成すること、また微粒子１０６を固定するこ
とという効果を得ることができる。

図５（ｂ）に示す工程で、シート状のシール材５０１を基板１０１ではなく、封止用の
基板１０９側に設けることもできる。この場合、第２の電極の表面に微粒子１０６を散布
する代わりに、基板１０９に設けたシール材５０１の表面に微粒子１０６を散布すること
ができる。

（実施形態６）
本実施形態を図６に示す。本実施形態は、実施形態５同様、シート状のシール材を用いた
固体封止構造の発光装置である。

未硬化のシート状のシール材５１１を用意する。未硬化のシート状のシール材５１１は
、接着機能のある樹脂層でなり、その両面がフィルム基材５１２で覆われた状態となって
いる。シート状のシール材５１１を構成する樹脂層としては、ＵＶ光硬化樹脂、可視光硬
化樹脂、熱硬化樹脂が用いられる。（図６（ａ））

一方の面のフィルム基材５１２を剥離し、その面に、微粒子１０６を設ける。実施形態
１で示したしたようなドライ方式またはウェット方式の散布法、或いはグラビア印刷法な
どの印刷法を用いることで、シール材５１１の一方の表面に微粒子１０６を設け、微粒子
１０６付きのシート状シール材５１１を用意する（図６（ｂ））。

実施形態１で説明したように、発光素子を形成した基板１０１を用意する。この基板１
０１の表面に、微粒子１０６付きのシート状のシール材５１１を配置する。このとき、シ
ール材５１１の微粒子１０６のある面を第２の電極１０５と接触させる（図６（ｃ））。

シール材５１１からもう一方のフィルム基材５１２を剥離し、その表面に基板１０９を
重ね合わせる。基板１０１と基板１０９に圧力を加えながら、ＵＶ光を照射する、又は加
熱することでシート状のシール材５１１を硬化し、基板１０９を基板１０１に固着する（
図６（ｄ））。

微粒子１０６付きのシール材５１１を基板１０９の表面に設けてから、基板１０９と基
板１０１とを重ねることもできる。このときも、シール材５１１は微粒子１０６が散布さ
れていない表面側が基板１０９側となるようにする。

図６（ｂ）に示した微粒子１０６付きのシート状のシール材５１１は、基板１０９を基
板１０１に固着すること、固体封止構造の発光装置を形成すること、また微粒子１０６を
固定することという効果と共に、発光素子の光取り出し効率を向上させる効果を有するも
のである。このように、微粒子付きのシート状のシール材は、発光素子の光を発光素子の
上方から取り出す発光装置の部材として非常に有用である。

なお、実施形態５、６で示したような、シート状のシール材により固体封止構造の発光
装置を形成する場合、シート状のシール材は、基板１０１や基板１０９の全表面を覆わな
くともよい。シート状のシール材は、基板１０１上の発光素子が設けられた領域（発光層
１０４や第２の電極１０５が設けられた領域）を少なくとも覆えばよい。

（実施形態７）
図７、図８を用いて本実形態を説明する。本実施形態では、微粒子を第２の電極と透明
導電膜などで挟んだ発光素子を備えた発光装置を例示する。

実施形態１で説明したように、第２の電極１０５の表面に微粒子１０６を散布した基板
１０１を用意する。

微粒子１０６が設けられた第２の電極１０５の表面は透明導電膜でなる。この透明導電
膜上に、さらに保護膜６０１を形成する。これにより、第２の電極１０５表面の透明導電
膜と保護膜６０１とに微粒子１０６が挟まれた構造となる。これにより、保護膜６０１が
ない構成よりも、微粒子１０６が第２の電極の表面により強固に固定される。（図７）

保護膜６０１の材料としては、第２の電極１０５の表面を形成する透明導電膜と屈折率
が同じか、それ以上の材料を選択する。これは、第２の電極１０５と保護膜６０１の界面
での全反射を抑制するためである。具体的には、実施形態１で説明した透明導電膜の材料
を選択することができる。

例えば、保護膜６０１を実施形態１で説明した透明導電膜で形成する。これらの透明導
電膜はスパッタ法、蒸着法で形成できる。

また、保護膜６０１には、透明導電膜の他、酸化珪素（ＳｉＯ_y、０＜ｙ≦２）、窒化
珪素（ＳｉＮ_x、０＜ｘ≦４／３）、窒化酸化珪素（ＳｉＮ_xＯ_y、０＜ｘ＜４／３、０＜
ｙ＜２、０＜３ｘ＋２ｙ≦４）、ＤＬＣ、窒化アルミニウムなどを用いることができる。
これらの膜は、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法により形成できる。保護膜６０１の屈折率
の調整は、例えば、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素などをプラズマＣＶＤ法で形成す
るとき、原料ガスの比率や種類、処理温度などを調節し、堆積される膜の比誘電率を調整
することで行うことができる。

保護膜６０１として第２の電極１０５の表面と同じ透明導電膜を用い、第２の電極１０
５と保護膜６０１の屈折率が同じようにすることで、発光装置の光学設計が容易になる。
保護膜６０１に、透明導電膜よりも水の透過性が低い窒化珪素膜や、窒素の組成比が酸素
よりも高い窒化酸化珪素膜を用いると、水分による発光素子の劣化を抑える点で有利であ
る。

保護膜６０１の屈折率が第２の電極と同じ場合には、保護膜６０１を通過する光の全反
射を抑制するため、保護膜６０１の表面にも微粒子１０６による凹凸が生じるようにする
。例えば、微粒子１０６の大きさを大きくすればこの目的が達成される。一方、保護膜６
０１の屈折率が第２の電極１０５の屈折率よりも大きい場合は、保護膜６０１の表面が微
粒子１０６による凹凸が顕著にならなくともよい。

実施形態１、２、５で説明したように基板１０９を基板１０１に固着して、発光素子を
封止する。実施形態１、２、５の封止工程を行った発光装置を図８（ａ）〜（ｃ）に示す
。図８（ａ）が実施形態１に、図８（ｂ）が実施形態２に、図８（ｃ）が実施形態５に対
応する。

（実施形態８）
図９〜図１１を用いて本実形態を説明する。本実施形態では、第２の電極上に保護膜を
設けた発光素子を備えた発光装置を示す。

実施形態１で説明した工程により、第１の電極１０３、発光層１０４、第２の電極１０
５でなる発光素子を形成した基板１０１を準備する。そして、第２の電極１０５表面に接
して、保護膜６１１を形成する。そして、保護膜６１１上に微粒子１０６を設ける。微粒
子１０６を設けるには、実施形態１と同様、微粒子１０６をドライ方式又はウエット方式
で散布すればよい。

保護膜６１１には可視光に対する透過率が高い膜が用いられる、具体的には、酸化珪素
（ＳｉＯ_y、０＜ｙ≦２）、窒化珪素（ＳｉＮ_x、０＜ｘ≦４／３）、窒化酸化珪素（Ｓｉ
Ｎ_xＯ_y、０＜ｘ＜４／３、０＜ｙ＜２、０＜３ｘ＋２ｙ≦４）、ＤＬＣ、窒化アルミニウ
ムなどを用いることができる。また保護膜６１１を形成するには、蒸着法、スパッタ法、
プラズマＣＶＤ法、原料を溶媒に溶かした原料溶液から膜を形成する塗布法など、保護膜
６１１の材料に合わせて選択される。

第２の電極１０５と保護膜６１１との界面で全反射を起こさないようにするため、保護
膜６１１の材料には、第２の電極１０５と屈折率が同じか、それより大きい屈折率を有す
る材料を選択するのが好ましい。保護膜６１１の屈折率を調整するには、例えば、酸化珪
素、窒化珪素、窒化酸化珪素などをプラズマＣＶＤ法で形成するとき、原料ガスの比率や
種類、処理温度などを調節し、堆積される膜の比誘電率を調整することで行うことができ
る。

微粒子１０６は、第２の電極１０５と保護膜６１１との界面での全反射を起こさないよ
うにするため第２の電極１０５と屈折率が同じか、それより大きい屈折率を有する材料を
選択するのが好ましい。

次に、実施形態１、２、５で説明したように、基板１０１に基板１０９を固着する。ま
た、実施形態６で説明したように微粒子１０６付きのシート状のシール材で封止を行うこ
ともできる。実施形態１、２、５及び６の封止工程を行った発光装置を図１０（ａ）〜（
ｃ）に示す。図１０（ａ）が実施形態１に、図１０（ｂ）が実施形態２に、図１０（ｃ）
が実施形態５及び６に対応する。

また、微粒子１０６を散布する代わりに、実施形態３、４で示したように、微粒子を分
散させた未硬化の充填材を滴下する方法を採用することができる。実施形態３、４の方法
を採用して作製した発光装置を図１１に示す。

本実施形態の発光素子も、実施形態１で説明した原理と同様の原理で発光素子からの光
取り出し効率を向上させることができる。すなわち、保護膜６１１の光取り出し側の表面
に複数の微粒子１０６を設けることで、保護膜６１１の表面の形状が変化するため、通常
、第２の電極１０５と微粒子１０６の界面での全反射を導く入射角を持つもつ光でも、全
反射されずに、保護膜６１１により屈折、散乱されて微粒子１０６を通過することができ
るようになる。このように、保護膜６１１の表面に接して複数の微粒子を設けることによ
り、第２の電極１０５と保護膜６１１の界面で全反射する光の量が少なくなり、光取り出
し効率が向上する。

（実施形態９）
図１２を用いて本実施形態を説明する。図１では、微粒子１０６は多面体状で、形状、
大きさが異なる場合を例示した。微粒子の形状によって、レンズやプリズムの作用が顕著
になる。例えば、図１２（ａ）に示すように、微粒子７０１の形状を球体とする。球体の
微粒子７０１を通過させることにより、第２の電極１０５を通過した光を集光させること
ができる。なお、固体封止の場合は、球体の微粒子７０１は、基板１０１と基板１０９を
固着するときに加えた圧力により、第２の電極１０５の表面に押しつけられた状態で固定
されている。

また、図１２（ｂ）に示すように、微粒子７０２の形状を三角形錐または三角柱とし、
微粒子７０２にプリズムの作用を持たせることもできる。微粒子７０２を通過させること
で、光が散乱するので、視野角を広げることができる。また、球体の微粒子７０１を通過
させることにより、第２の電極１０５を通過した光を集光させることができる。

また、図１２（ｃ）に示すように、球状の微粒子７０１と三角形錐または三角柱状の微
粒子７０２を共に設けてもよい。

なお、図１２（ａ）〜（ｃ）では、微粒子７０１、７０２の大きさが不揃いであるが、
同じ大きさとしてもよい。また、図１２（ａ）〜（ｃ）では、例示として発光装置の構造
に実施形態２の構造を採用したが、他の実施形態の構造を採用できることはもちろんであ
る。

（実施形態１０）
図１３〜図１６を用いて本実施形態を説明する。本実施形態は、発光装置として、表示
機能を有するアクティブマトリクス型ＥＬパネルに用いた例について説明する。

図１３はアクティブマトリクス型ＥＬパネルを正面からみたときの模式図である。基板
８００に封止用の基板８０１がシール材８０２により固着されている。基板８００と基板
８０１の間の空間を気密なものとしている。また、本実施形態では、ＥＬパネルの封止構
造を固体封止構造とし、この空間には、樹脂でなる充填材を充填している。

基板８００には、画素部８０３と、書込用ゲート信号線駆動回路部８０４と、消去用ゲ
ート信号線駆動回路部８０５、ソース信号線駆動回路部８０６とが設けられている。駆動
回路部８０４〜８０６は、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレ
キシブルプリントサーキット）８０７と接続している。そして、ソース信号線駆動回路部
８０６と、書込用ゲート信号線駆動回路部８０４と、消去用ゲート信号線駆動回路部８０
５とは、それぞれ、ＦＰＣ８０７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。またＦＰＣ８０７にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）８０８が取り付
けられている。

画素部８０３及び駆動回路部８０４〜８０６のトランジスタは、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）で形成されている。なお、駆動回路部８０４〜８０６は、上記のように必ずしも画
素部８０３と同一基板８００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上に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。また、各駆動回路８０４〜８０６の一部を基板８００上に設け、一部を
基板８００外部に設けてもよい。

図１４は、一画素を動作するための回路を表した図である。画素部８０３には画素が複
数平面状に配列されている。１画素には、第１のトランジスタ８１１と第２のトランジス
タ８１２と発光素子８１３とが含まれている。さらに、列方向に延びたソース信号線８１
４及び電流供給線８１５と、並びに行方向に延びたゲート信号線８１６が設けられている
。発光素子８１３はトップエミッション構造のＥＬ素子であり、基板８０１側から光が取
り出される。

第１のトランジスタ８１１と、第２のトランジスタ８１２とは、それぞれ、ゲート電極
と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領
域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタ
の構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域である
かを限定することが困難である。そこで、本明細書においては、トランジスタの３つ端子
をゲート電極、第１電極、第２電極と表記して区別する。

書込用ゲート信号線駆動回路部８０４において、スイッチ８１８を介してゲート信号線
８１６が書込用ゲート信号線駆動回路８１９と電気的に接続されている。スイッチ８１８
を制御することにより、ゲート信号線８１６は書込用ゲート信号線駆動回路８１９と電気
的に接続または非接続の状態が選択される。

消去用ゲート信号線駆動回路部８０５において、スイッチ８２０を介してゲート信号線
８１６が消去用ゲート信号線駆動回路８２１と電気的に接続されている。スイッチ８２０
を制御することにより、ゲート信号線８１６は消去用ゲート信号線駆動回路８２１と電気
的に接続または非接続の状態が選択される。

ソース信号線駆動回路部８０６において、ソース信号線８１４は、スイッチ８２２によ
ってソース信号線駆動回路８２３または電源８２４のいずれかに電気的に接続される。

第１のトランジスタ８１１は、ゲート電極がゲート信号線８１６に電気的に接続し、第
１電極がソース信号線８１４に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ８１２の
ゲート電極と電気的に接続している。

第２のトランジスタ８１２は、ゲート電極が上記のとおり、第１のトランジスタの第２
電極と電気的に接続し、第１電極が電流供給線８１５と電気的に接続し、第２電極は発光
素子８１３の第１の電極と電気的に接続している。発光素子８１３の第２の電極は、電位
が一定にされている。

図１５を用いて、本実施形態の画素の構造を説明する。本実施形態では固体封止構造の
ＥＬパネルであるため、基板８００と封止用の基板８０１間の気密な空間に樹脂でなる充
填材８３０が充填されている。基板８００には、下部構造物８３１及び、発光素子８１３
が形成される。下部構造物８３１として、下地膜８３２上に、図１４に示す第１のトラン
ジスタ８１１、第２のトランジスタ８１２が形成されている。下部構造物８３１は、発光
素子の支持体として機能させることができる。第１のトランジスタ８１１、第２のトラン
ジスタ８１２上に層間絶縁膜８３３が形成され、層間絶縁膜８３３上に発光素子８１３と
、絶縁材料でなる隔壁８３４が形成されている。

第１のトランジスタ８１１、第２のトランジスタ８１２は、チャネル形成領域が形成さ
れる半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型の薄膜ト
ランジスタである。第１、第２のトランジスタ８１１、８１２の薄膜トランジスタ構造に
ついては、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの
場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型
）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネル
エッチ型）でもよい。

また、第１、第２のトランジスタ８１１、８１２のチャネル形成領域が形成される半導
体層は、結晶性半導体、非晶質半導体のいずれのものでもよい。

半導体層が結晶性半導体の具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いは珪素
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。

半導体層が非晶質の半導体、例えばアモルファス珪素で形成される場合には、画素部８
０３を構成する全てＮチャネル型の薄膜トランジスタであることが好ましい。それ以外に
ついては、画素部８０３には、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
スタで構成されたものでもよいし、両方のトランジスタで構成してもよい。

また、駆動回路部８０４〜８０６に用いられるトランジスタについても、画素部８０３
の第１、第２のトランジスタ８１１、８１２と同様である。駆動回路部８０４〜８０６に
ついては、トランジスタの性能に合わせて、全てを薄膜トランジスタで構成する、又は回
路の一部を薄膜トランジスタにより構成し、残りをＩＣチップで構成することができる。
また、駆動回路部８０４〜８０６のトランジスタは、全てを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ものでもよいし、両方のトランジスタで構
成してもよい。

図１５において、発光素子８１３は、第１の電極８３５、と第２の電極８３６との間に
発光層８３７を有する。層間絶縁膜８３３上に第１の電極８３５、発光層８３７、第２の
電極８３６の順に積層されて形成される。第１の電極８３５は反射性を有する電極であり
、陰極として機能する。第２の電極８３６は透光性を有する電極であり、陽極として機能
する。発光層８３７で発した光は第２の電極８３６から取り出される。

第１の電極８３５は、層間絶縁膜８３３に設けられたコンタクトホールによって、トラ
ンジスタ８１２の第２電極に接続されている。

第２の電極８３６の表面に接して、複数の微粒子８３８が設けられる。この微粒子によ
り、第２の電極８３６と充填材８３０の界面に入射する光が全反射する量が減るため、発
光素子８１３の光取り出し効率を向上させることができる。

本実施形態では、ＥＬパネルの封止構造を実施形態２で示した固体封止構造を適用した
が、他の実施形態の封止構造を適用できることはいうまでもない。

図１６を用いて、本実施形態のＥＬパネルの駆動方法について説明する。図１６は時間
経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図１６において、横方向は時間
経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。

本実施形態のＥＬパネルを用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書
き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はない
が、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程
度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行
う期間を１フレーム期間という。

１フレームは、図１６に示すように、書込み期間８４１ａ、８４２ａ、８４３ａ、８４
４ａと保持期間８４１ｂ、８４２ｂ、８４３ｂ、８４４ｂとを含む４つのサブフレーム８
４１、８４２、８４３、８４４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発
光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期
間の長さの比は、第１のサブフレーム８４１：第２のサブフレーム８４２：第３のサブフ
レーム８４３：第４のサブフレーム８４４＝２³：２²：２¹：２⁰＝８：４：２：１となっ
ている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数
はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行える
ようにしてもよい。

１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム８４１において、１行
目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書込み期間の開始時
間が異なる。書込み期間８４１ａが終了した行から順に保持期間８４１ｂへと移る。当該
保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となってい
る。また、保持期間８４１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム８４２へ移り、サブ
フレーム８４１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。

以上のような動作を繰り返し、サブフレーム８４４の保持期間８４４ｂ迄を終了する。
サブフレーム８４４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブ
フレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光
時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることに
よって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。

サブフレーム８４４のように、最終行目までの書き込みが終了する前に、既に書き込み
を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期
間８４４ｂの後に消去期間８４４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御する
ことが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の
状態を保つ（この期間を非発光期間８４４ｄとする。）。そして、最終行目の書込み期間
が終了したら直ちに、一行目から順に次の（またはフレーム）の書込み期間に移行する。
これによって、サブフレーム８４４の書込み期間と、その次のサブフレームの書込み期間
とが重畳することを防ぐことができる。

なお、本形態では、サブフレーム８４１乃至８４４は保持期間の長いものから順に並ん
でいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いもの
から順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに
並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよ
い。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい
。

書込み期間および消去期間における、図１４で示す回路の動作について説明する。まず
書込み期間における動作について説明する。書込み期間において、ｎ行目（ｎは自然数）
のゲート信号線８１６は、スイッチ８１８により書込用ゲート信号線駆動回路８１９と電
気的に接続される。他方、スイッチに８２０により消去用ゲート信号線駆動回路８２１と
は非接続とされる。

ソース信号線８１４はスイッチ８２２を介してソース信号線駆動回路８２３と電気的に
接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線８１６に接続した第１のト
ランジスタ８１１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ８１１はオンとなる。
この時、１列目から最終列目迄のソース信号線８１４に同時に映像信号が入力される。な
お、各列のソース信号線８１４から入力される映像信号は互いに独立したものである。

ソース信号線８１４から入力された映像信号は、各々のソース信号線８１４に接続した
第１のトランジスタ８１１を介して第２のトランジスタ８１２のゲート電極に入力される
。そして、その電流値に依存して発光素子８１３は発光または非発光が決まる。例えば、
第２のトランジスタ８１２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ８１２のゲ
ート電極にＬｏｗＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子８１３が発光す
る。一方、第２のトランジスタ８１２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ
８１２のゲート電極にＨｉｇｈＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子８
１３に電流が流れて、発光素子８１３が発光する。

次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数
）のゲート信号線８１６は、スイッチ８２０を介して消去用ゲート信号線駆動回路８２１
と電気的に接続される。他方、書込用ゲート信号線駆動回路８１９とスイッチ８１８によ
りは非接続とされる。ソース信号線８１４はスイッチ８２２により電源８２４と電気的に
接続される。ｎ行目のゲート信号線８１６に接続した第１のトランジスタ８１１のゲート
に信号が入力され、第１のトランジスタ８１１はオンとなる。この時、１列目から最終列
目迄のソース信号線８１４に同時に消去信号が入力される。

ソース信号線８１４から入力された消去信号は、各々のソース信号線８１４に接続した
第１のトランジスタ８１１を介して第２のトランジスタ８１２のゲート電極に入力される
。第２のトランジスタ８１２に入力された信号によって、電流供給線８１５から発光素子
８１３への電流の供給が阻止され、発光素子８１３は強制的に非発光となる。例えば、第
２のトランジスタ８１２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ８１２のゲー
ト電極にＨｉｇｈＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子８１３は非発光
となる。一方、第２のトランジスタ８１２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジ
スタ８１２のゲート電極にＬｏｗＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子
８１３は非発光となる。

消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって
消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、
他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込み期間となる場合がある。この
ような場合、同じ列のソース信号線８１４を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行
目には書き込みの為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させる
ことが好ましい。

先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子８１３が非発光となっ
た後、直ちに、ゲート信号線８１６と消去用ゲート信号線駆動回路８２１とを非接続の状
態とすると共に、スイッチ８２２を切り替えてソース信号線８１４とソース信号線駆動回
路８２３と接続させる。そして、スイッチ８１８によりゲート信号線８１６と書込用ゲー
ト信号線駆動回路８１９とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路８１９か
らｍ行目のゲート信号線８１６に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタ８１１が
オンすると共に、ソース信号線駆動回路８２３からは、１列目から最終列目迄のソース信
号線８１４に書き込みの為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は
、発光または非発光となる。

以上のようにしてｍ行目について書込み期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期
間に移行する。そのために、スイッチ８１８によりゲート信号線８１６と書込用ゲート信
号線駆動回路８１９を非接続とすると共に、スイッチ８２０により消去用ゲート信号線駆
動回路８２１と接続状態する。また、スイッチ８２２を切り替えてソース信号線８１４を
電源８２４に接続する。消去用ゲート信号線駆動回路８２１からｎ＋１行目のゲート信号
線８１６に信号を入力して、第１のトランジスタ８１１をオンすると共に、電源８２４か
ら消去信号が入力される。以下、同様に、消去期間と書込み期間とを繰り返し、最終行目
の消去期間まで動作させればよい。

（実施形態１１）
実施形態１〜８に示す発光装置への発光素子は光取り出し効率を向上させることにより
、低消費電力化を実現することができる。よって、これら発光装置を表示部として実装す
ることによって、低消費電力で鮮やかで明るい表示をさせることができる。

実施形態１〜９の発光装置は、バッテリー駆動する電子機器の表示部や、大画面の表示
装置や、電子機器の表示部に好適に用いることができる。例えば、テレビジョン装置（テ
レビ、テレビジョン受信機）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（
携帯電話機）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、モニター、コンピュータ、カ
ーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が
挙げられる。その具体例について、図１７を参照して説明する。表示部に用いられる発光
装置は、アクティブマトリクス型、パッシブ型のいずれも構造でもよい。

図１７（Ａ）に示す携帯情報端末機器の表示部９１１に発光装置が用いられる。

図１７（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラのファインダ９１４、撮影した映像を表示す
るため表示部９１３に発光装置が用いられる。

図１７（Ｃ）に示す携帯電話機の表示部９１５に発光装置を適用することができる。

図１７（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置の表示部９１６に上記実施形態の発光装
置が用いられる。

図１７（Ｅ）に示すノート型またはラップトップ型のコンピュータの表示部９１７に上
記実施形態の発光装置を適用することができる。

図１７（Ｆ）に示すテレビジョン装置の表示部９１８に本発明の発光装置を適用するこ
とができる。なお、テレビジョン装置には、図１７（Ｄ）に示した携帯電話機などの携帯
端末に搭載する小型のもの、持ち運びをすることができる中型のもの、および大型のもの
（例えば４０インチ以上）があるが、これら様々な画面サイズのテレビジョン装置の表示
部に、上記実施形態の発光装置を適用することができる。

（実施形態１２）
本実施形態では、発光装置を平面状の照明装置に適用した態様を説明する。実施形態１
〜９の発光装置は表示部の他、面状の照明機器としても使用できる。例えば、上記実施形
態で例示した電子機器の表示部に液晶パネルを用いた場合、液晶パネルのバックライトと
して上記実施形態の発光装置を実装することができる。照明装置として用いるときは、パ
ッシブ型の発光装置が好ましい。

図１８は、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１８に
示した液晶表示装置は、筐体９２１、液晶層９２２、バックライト９２３、筐体９２４を
有し、液晶層９２２は、ドライバＩＣ９２５と接続されている。また、バックライト９２
３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９２６により、電流が供給されている。

また、本実施形態のバックライトを備えた液晶表示装置を、実施形態１１で示したよう
な各種の電子機器の表示部として用いることができる。

本発明を適用した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、明
るくかつ低消費電力のバックライトが得られる。また、本発明を適用した発光装置は、面
発光の照明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、発光装置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。

１０１基板
１０２下部構造物
１０３第１の電極
１０４発光層
１０５第２の電極
１０６微粒子
１０７隔壁
１０８シール材
１０９基板（封止用）
１１０気体

Claims

順に積層された第１の電極、発光層、第２の電極と、
前記第２の電極の上面に接する複数の微粒子と、を有し、
前記発光層で発した光は前記第２の電極の前記微粒子が設けられた上面を通じて取り出され、
前記微粒子の屈折率は、前記第２の電極の屈折率と同じかそれ以上であることを特徴とする発光素子。