JP2021057349A - アクティブマトリクス型発光装置 - Google Patents

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舜平 山崎
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Abstract

【課題】色バランスの良好なカラー表示を可能とする発光装置を提供する。【解決手段】カラー表示を行うための発光装置において、赤色に発光するＥＬ素子の発光層１５としてトリプレット化合物を用い、緑色に発光するＥＬ素子の発光層１６および青色に発光するＥＬ素子の発光層１７としてシングレット化合物を用いることを特徴とする。これにより赤色発光のＥＬ素子の動作電圧を緑色発光のＥＬ素子および青色発光のＥＬ素子に揃えることができ、色バランスの良好なカラー表示を可能とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電極間に発光性材料を挟んだ素子（以下、発光素子という）を有する装置（
以下、発光装置という）に関する。特に発光性材料としてＥＬ（Electro Luminescence）
が得られる有機化合物を用いた発光素子（以下、ＥＬ素子という）を有する発光装置に関
する。なお、有機ＥＬディスプレイや有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Em
itting Diode）は本発明の発光装置に含まれる。
また、本発明に用いることのできる発光性材料は、一重項励起もしくは三重項励起また
は両者の励起を経由して発光（燐光および／または蛍光）するすべての発光性材料を含む
。
近年、有機ＥＬ膜を発光層として用いたＥＬ素子の開発が進み、様々な有機ＥＬ膜を用
いたＥＬ素子が提案されている。そして、そのようなＥＬ素子を発光素子として用いた発
光装置を使ってフラットパネルディスプレイを実現する試みがなされている。
ＥＬ素子を用いた発光装置には、パッシブマトリクス型とアクティブマトリクス型が知
られている。パッシブマトリクス型は、ストライプ状の陽極および陰極を互いに直交する
ように設け、その間にＥＬ膜を挟んだ構造からなるＥＬ素子を用いた発光装置である。ま
た、アクティブマトリクス型は画素ごとに薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと呼ぶ）を設
け、ＥＬ素子の陽極もしくは陰極の片方に接続したＴＦＴでＥＬ素子に流れる電流を制御
する方式である。
また、ＥＬ素子を用いた発光装置をカラー表示させる方式として様々な方法が提案され
ているが、赤色に発光する画素、緑色に発光する画素および青色に発光する画素の三つの
画素を一つの単位として、発光を混色させることによりカラー表示を行う方式が知られて
いる。
同方式は、明るいカラー表示を得やすいことから注目されるが、各色に発光するＥＬ素
子は各々異なる有機ＥＬ膜を発光層として用いることになるため、発光層の輝度特性（動
作電圧に対する輝度の関係）が異なる。その結果、所望の輝度を得るに必要な動作電圧が
ＥＬ素子ごとに異なることになり、さらには発光層の信頼性（寿命）がＥＬ素子ごとに異
なることになる。
以上のことは、発光装置に必要な電源の種類が増えるだけでなく、ＥＬ素子の寿命（劣
化率）の違いによる色バランスのずれを生じる可能性を招くという問題が懸念されていた
。
T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Processes in Organized Molecular Systems, ed.K.Honda, (Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437. M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shoustikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Nature 395 (1998) p.151. M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (1999) p.4. T.Tsutsui, M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamura, T.Watanabe, T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi, Jpn.Appl.Phys., 38 (12B) (1999) L1502.
本発明は、発光装置をカラー表示させるにあたって、赤色発光のＥＬ素子、緑色発光の
ＥＬ素子および青色発光のＥＬ素子の動作電圧を揃えるための技術を提供することを課題
とする。そして、色バランスの良好なカラー表示を可能とする発光装置を提供することを
課題とする。
さらに、色バランスの良好なカラー表示を可能とする発光装置を表示部に用いることで
画質の良好な表示部を有した電気器具を提供することを課題とする。
本発明では、発光層として一重項励起子（シングレット）により発光する有機化合物（
以下、シングレット化合物と呼ぶ）および三重項励起子（トリプレット）により発光する
有機化合物（以下、トリプレット化合物と呼ぶ）を併用する点に特徴がある。なお、本明
細書中において、シングレット化合物とは一重項励起のみを経由して発光する化合物を指
し、トリプレット化合物とは三重項励起を経由して発光する化合物を指す。
トリプレット化合物としては以下の論文に記載の有機化合物が代表的な材料として挙げ
られる。
（１）非特許文献１
（２）非特許文献２
この論文には次の式で示される有機化合物が開示されている。
（３）非特許文献３
（４）非特許文献４
また、本発明者は、上記論文に記載された発光性材料だけでなく、次の分子式で表され
る発光性材料（具体的には金属錯体もしくは有機化合物）を用いることが可能であると考
えている。
Figure 2021057349
Figure 2021057349
上記分子式において、Ｍは周期表の８〜１０族に属する元素である。上記論文では、白
金、イリジウムが用いられている。また、本発明者はニッケル、コバルトもしくはパラジ
ウムは、白金やイリジウムに比べて安価であるため、発光装置の製造コストを低減する上
で好ましいと考えている。特に、ニッケルは錯体を形成しやすいため、生産性も高く好ま
しい。
上記トリプレット化合物は、シングレット化合物よりも発光効率が高く、同じ発光輝度
を得るにも動作電圧（ＥＬ素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可能である
。本発明ではこの特徴を利用する。
本発明の発光装置における画素部の断面構造を図１に示す。図１において、１０は絶縁
体、１１は電流制御ＴＦＴ、１２は画素電極（陽極）、１３は画素電極上に開口部を有し
た絶縁膜（以下、バンクという）、１４は正孔注入層、１５は赤色に発光する発光層、１
６は緑色に発光する発光層、１７は青色に発光する発光層、１８は電子輸送層、１９は陰
極である。
なお、図１では電流制御ＴＦＴとしてボトムゲート型ＴＦＴ（具体的には逆スタガ型Ｔ
ＦＴ）を用いる例を示しているが、トップゲート型ＴＦＴでも良い。また、正孔注入層１
４、赤色に発光する発光層１５、緑色に発光する発光層１６、青色に発光する発光層１７
もしくは電子輸送層１８は各々公知の有機化合物もしくは無機化合物を用いることが可能
である。
このとき本実施例では、赤色に発光する発光層１５としてトリプレット化合物を用い、
緑色に発光する発光層１６および青色に発光する発光層１７としてシングレット化合物を
用いる。即ち、赤色に発光するＥＬ素子としてトリプレット化合物を用いたＥＬ素子を用
い、緑色もしくは青色に発光するＥＬ素子としてシングレット化合物を用いたＥＬ素子を
用いる。
低分子の有機化合物を発光層として用いる場合、現状では赤色に発光する発光層の寿命
が他の色に発光する発光層よりも短い。これは発光効率が他の色よりも劣るため、他の色
と同じ発光輝度を得るためには動作電圧を高く設定しなければならず、その分劣化の進行
も早いためである。
しかしながら、本発明では赤色に発光する発光層１５として発光効率の高いトリプレッ
ト化合物を用いているため、緑色に発光する発光層１６や青色に発光する発光層１７と同
じ発光輝度を得ながらも動作電圧を揃えることが可能である。従って、赤色に発光する発
光層１５の劣化が極端に早まることはなく、色バランスのずれ等の問題を起こさずにカラ
ー表示を行うことが可能となる。また、動作電圧を低く抑えることができることは、トラ
ンジスタの耐圧のマージンを低く設定できる点からも好ましいことである。
なお、本発明では、赤色に発光する発光層１５としてトリプレット化合物を用いた例を
示しているが、さらに緑色に発光する発光層１６もしくは青色に発光する発光層１７にト
リプレット化合物を用いることで各々のＥＬ素子の動作電圧を揃えることは可能である。
次に、本発明の発光装置における画素部の回路構成を図２に示す。なお、ここでは赤色
に発光するＥＬ素子を含む画素（画素（赤））２０a、緑色に発光するＥＬ素子を含む画
素（画素（緑））２０bおよび青色に発光するＥＬ素子を含む画素（画素（青））２０cの
三つを図示しているが、いずれも回路構成は同一である。
図２（Ａ）において、２１はゲート配線、２２a〜２２cはソース配線（データ配線）、
２３a〜２３cは電流供給線である。電流供給線２３a〜２３cはＥＬ素子の動作電圧を決定
する配線であり、赤色発光の画素２０a、緑色発光の画素２０bおよび青色発光の画素２０
ｃのいずれの画素においても同じ電圧が印加される。従って、配線の線幅（太さ）も全て
同一設計で良い。
また、２４a〜２４cはスイッチングＴＦＴ（電流制御ＴＦＴのゲートに入力される信号
を制御するためのＴＦＴ）であり、ここではｎチャネル型ＴＦＴで形成されている。なお
、ここではソース領域とドレイン領域との間に二つのチャネル形成領域を有した構造を例
示しているが、一つもしくは三つ以上であっても構わない。
また、２５a〜２５cは電流制御ＴＦＴ（ＥＬ素子に流れる電流を制御するためのＴＦＴ
）であり、電流制御ＴＦＴ２５a〜２５cのゲート電極はスイッチングＴＦＴ２４a〜２４c
のいずれかに、ソース領域は電流供給線２３a〜２３cのいずれかに、ドレイン領域はＥＬ
素子２６a〜２６cのいずれかに接続される。なお、２７a〜２７cはコンデンサであり、各
々電流供給線２５a〜２５cのゲート電極に印加される電圧を保持する。但し、コンデンサ
２７a〜２７cは省略することも可能である。
なお、図２（Ａ）ではｎチャネル型ＴＦＴからなるスイッチングＴＦＴ２４a〜２４cお
よびｐチャネル型ＴＦＴからなる電流制御ＴＦＴ２５a〜２５cを設けた例を示しているが
、図２（Ｂ）に示すように、画素（赤）３０a、画素（緑）３０bおよび画素（青）３０c
の各々に、ｐチャネル型ＴＦＴからなるスイッチングＴＦＴ２８a〜２８cおよびｎチャネ
ル型ＴＦＴからなる電流制御ＴＦＴ２９a〜２９cを設けることも可能である。
さらに、図２（Ａ）、（Ｂ）では一つの画素内に二つのＴＦＴを設けた例を示している
が、ＴＦＴの個数は三つ以上（代表的には三つ〜六つ）であっても良い。その場合におい
ても、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとをどのように組み合わせて設けても構
わない。
図２（Ａ）、（Ｂ）では、ＥＬ素子２６aが赤色発光のＥＬ素子であり、発光層として
トリプレット化合物を用いている。また、ＥＬ素子２６bが緑色発光のＥＬ素子、ＥＬ素
子２６cが青色発光のＥＬ素子であり、いずれも発光層としてシングレット化合物を用い
ている。
以上のようにトリプレット化合物とシングレット化合物を使い分けることで赤色に発光
するＥＬ素子、緑色に発光するＥＬ素子および青色に発光するＥＬ素子の動作電圧をすべ
て同一（１０Ｖ以下、好ましくは３〜１０Ｖ）とすることが可能となる。従って、ＥＬ素
子の寿命の違いによる色バランスのずれを抑制することができ、さらに発光装置に必要な
電源を例えば３Ｖもしくは５Ｖで統一することができるため、回路設計が容易となる利点
がある。
本発明を実施することにより、赤色発光のＥＬ素子、緑色発光のＥＬ素子および青色発
光のＥＬ素子の動作電圧を揃えることが可能となり、色バランスの良好なカラー表示を可
能とする発光装置を提供することができる。
また、色バランスの良好なカラー表示を可能とする発光装置を表示部に用いることで画
質の良好な表示部を有した電気器具を提供することができる。
発光装置の画素部における断面構造を示す図。 発光装置の画素部の回路構成を示す図。 発光装置の画素部における断面構造を示す図。 発光装置の画素部における断面構造を示す図。 発光装置の画素部の回路構成を示す図。 発光装置の画素部における断面構造を示す図。 発光装置の画素部の回路構成を示す図。 発光装置の画素部における断面構造を示す図。 発光装置の画素部における断面構造を示す図。 駆動回路内蔵型発光装置の構造を示す図。 駆動回路外付け型発光装置の構造を示す図。 コントローラー外付け型発光装置の構造を示す図。 電気器具の具体例を示す図。 電気器具の具体例を示す図。
本発明の実施の形態について、以下に示す実施例を用いて詳細な説明を行うこととする
。
本実施例では、本発明の発光装置として、同一の絶縁体上に画素部とそれを駆動する駆
動回路を有した発光装置の例（但し封止前の状態）を図３に示す。なお、駆動回路１５０
には基本単位となるＣＭＯＳ回路を示し、画素部１５１には一つの画素を示す。但し、実
際には画素部１５１の構造は図１に示すように複数の画素が集合してなる。
図３において、１００は絶縁体（絶縁基板、絶縁膜もしくは絶縁膜を表面に有した基板
を含む）であり、その上にはｎチャネル型ＴＦＴ２０１、ｐチャネル型ＴＦＴ２０２、ｎ
チャネル型ＴＦＴからなるスイッチングＴＦＴ２０３およびｐチャネル型ＴＦＴからなる
電流制御ＴＦＴ２０４が形成されている。このとき、画素部１５１の回路構成は図２（Ａ
）に示す構造となっている。また、本実施例では、ＴＦＴはすべて逆スタガ型ＴＦＴで形
成されている。
まず、ｎチャネル型ＴＦＴ２０１およびｐチャネル型ＴＦＴ２０２の構造について説明
する。
ｎチャネル型ＴＦＴ２０１において、１０１はゲート電極、１０２はゲート絶縁膜、１
０３はソース領域、１０４はドレイン領域、１０５aおよび１０５bはＬＤＤ（ライトドー
プドレイン）領域、１０６はチャネル形成領域、１０７はチャネル保護膜、１０８は第１
層間絶縁膜、１０９はソース配線、１１０はドレイン配線である。
ｐチャネル型ＴＦＴ２０２において、１１１はゲート電極、１０２はゲート絶縁膜、１
１２はソース領域、１１３はドレイン領域、１１４はチャネル形成領域、１１５はチャネ
ル保護膜、１０８は第１層間絶縁膜、１１６はソース配線、１１０はドレイン配線である
。このドレイン配線１１０はｎチャネル型ＴＦＴ２０１と共通の配線となっている。
スイッチングＴＦＴ２０３はソース領域およびドレイン領域の間に二つのチャネル形成
領域を有した構造となっているが、ｎチャネル型ＴＦＴ２０１の構造の説明を参照すれば
容易に理解できるので説明は省略する。また、電流制御ＴＦＴ２０４はｐチャネル型ＴＦ
Ｔ２０２の構造の説明を参照すれば容易に理解できるので説明は省略する。
そして、ｎチャネル型ＴＦＴ２０１、ｐチャネル型ＴＦＴ２０２、スイッチングＴＦＴ
２０３および電流制御ＴＦＴ２０４を覆って第２層間絶縁膜（平坦化膜）１１９が設けら
れている。
なお、第２層間絶縁膜１１９が設けられる前に、電流制御ＴＦＴ２０４のドレイン領域
１１７の上には第１層間絶縁膜１０８にコンタクトホール１１８が設けられている。これ
は第２層間絶縁膜１１９にコンタクトホールを形成する際に、エッチング工程を簡単にす
るためである。
また、第２層間絶縁膜１１９にはドレイン領域１１７に到達するようにコンタクトホー
ルが形成され、ドレイン領域１１７に接続された画素電極１２０が設けられている。画素
電極１２０はＥＬ素子の陽極として機能し、仕事関数の大きい導電膜、代表的には酸化物
導電膜が用いられる。酸化物導電膜としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛もし
くはそれらの化合物を用いれば良い。
次に、１２１はバンクであり、画素電極１２０の端部を覆うように設けられた絶縁膜で
ある。バンク１２１は珪素を含む絶縁膜もしくは樹脂膜で形成すれば良い。樹脂膜を用い
る場合、樹脂膜の比抵抗が１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０
10Ωｍ）となるようにカーボン粒子もしくは金属粒子を添加すると、成膜時の絶縁破壊を
抑えることができる。
次に、１２２はＥＬ層である。なお、本明細書中では発光層に対して正孔注入層、正孔
輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層もしくは電子阻止層を組み合わせた積層体
をＥＬ層と定義する。この発光層としてシングレット化合物とトリプレット化合物を併用
する点が本発明の特徴である。
なお、本実施例では、赤色発光のＥＬ素子に用いる有機化合物としてトリプレット化合
物を用い、緑色発光のＥＬ素子および青色発光のＥＬ素子に用いる有機化合物としてシン
グレット化合物を用いる。このときトリプレット化合物としては、前述の有機化合物を用
いれば良く、シングレット化合物としては蛍光色素を共蒸着したＡｌｑ3（アルミキノリ
ラト錯体）を用いれば良い。
次に、１２３はＥＬ素子の陰極であり、仕事関数の小さい導電膜が用いられる。仕事関
数の小さい導電膜としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む導電膜を用い
れば良い。本実施例では、リチウムとアルミニウムとの化合物からなる導電膜を用いる。
なお、画素電極（陽極）１２０、ＥＬ層１２２および陰極１２３からなる積層体２０５
がＥＬ素子である。ＥＬ素子２０５で生成された発光は、絶縁体１００側（図中矢印の方
向）へと放射される。また、本実施例のように電流制御ＴＦＴ２０４にｐチャネル型ＴＦ
Ｔを用いる場合、電流制御ＴＦＴ２０４のドレイン領域１１７にはＥＬ素子２０５の陽極
を接続することが好ましい。
なお、ここでは図示しないが陰極１２３を形成した後、ＥＬ素子２０５を完全に覆うよ
うにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、
炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もし
くは組み合わせた積層で用いる。
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素
膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜
は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低いＥＬ層１２２の
上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果
が高く、ＥＬ層１２２の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止
工程を行う間にＥＬ層１２２が酸化するといった問題を防止できる。
以上の構造の画素部および駆動回路を有した本発明の発光装置は、ＥＬ素子にシングレ
ット化合物とトリプレット化合物とを使い分けているため、ＥＬ素子の動作電圧を揃える
ことができ、色バランスに優れた良好なカラー表示を行うことが可能である。
また、ＥＬ素子の動作電圧をすべて１０Ｖ以下（典型的には３〜１０Ｖ）とすることが
できるため、回路設計が容易になるという利点が得られる。
本実施例では、本発明の発光装置として、同一の絶縁体上に画素部とそれを駆動する駆
動回路を有した発光装置の例（但し封止前の状態）を図４に示す。なお、駆動回路２５０
には基本単位となるＣＭＯＳ回路を示し、画素部２５１には一つの画素を示す。但し、実
際には画素部２５１の構造は図１に示すようになっている。また、図３と同一の符号が付
してある部分は実施例１の説明を参照すれば良い。
図４において、１００は絶縁体であり、その上にはｎチャネル型ＴＦＴ２０１、ｐチャ
ネル型ＴＦＴ２０２、ｐチャネル型ＴＦＴからなるスイッチングＴＦＴ２０６およびｎチ
ャネル型ＴＦＴからなる電流制御ＴＦＴ２０７が形成されている。このとき、画素部２５
１の回路構成は図２（Ｂ）に示す構造となっている。また、本実施例では、ＴＦＴはすべ
て逆スタガ型ＴＦＴで形成されている。
ｎチャネル型ＴＦＴ２０１およびｐチャネル型ＴＦＴ２０２の説明は実施例１を参照す
れば良いので省略する。また、スイッチングＴＦＴ２０６はソース領域およびドレイン領
域の間に二つのチャネル形成領域を有した構造となっているが、ｐチャネル型ＴＦＴ２０
２の構造の説明を参照すれば容易に理解できるので説明は省略する。また、電流制御ＴＦ
Ｔ２０７はｎチャネル型ＴＦＴ２０１の構造の説明を参照すれば容易に理解できるので説
明は省略する。
本実施例の場合、ＥＬ素子の構造が実施例１と異なる。電流制御ＴＦＴ２０７のドレイ
ン領域３０１には、画素電極３０２が接続されている。画素電極３０２はＥＬ素子２０８
の陰極として機能する電極であり、周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む導電膜
を用いて形成されている。本実施例では、リチウムとアルミニウムとの化合物からなる導
電膜を用いる。
また、ＥＬ素子２０８は画素電極（陰極）３０２、ＥＬ層３０３および陽極３０４から
なる。なお、本実施例では、赤色発光のＥＬ素子に用いる有機化合物としてトリプレット
化合物を用い、緑色発光のＥＬ素子および青色発光のＥＬ素子に用いる有機化合物として
シングレット化合物を用いる。このときトリプレット化合物としては、前述の有機化合物
を用いれば良く、シングレット化合物としては蛍光色素を共蒸着したＡｌｑ3（アルミキ
ノリラト錯体）を用いれば良い。
また、本実施例では、陽極３０４として酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した酸化物導電
膜を用いる。この酸化物導電膜は可視光を透過するため、ＥＬ素子２０８で生成された発
光は陽極３０４の上面側（図中矢印の方向）に向かって放射される。なお、本実施例のよ
うに電流制御ＴＦＴ２０７にｎチャネル型ＴＦＴを用いる場合、電流制御ＴＦＴ２０７の
ドレイン領域３０１にはＥＬ素子２０８の陰極を接続することが好ましい。
なお、ここでは図示しないが陽極３０４を形成した後、ＥＬ素子２０８を完全に覆うよ
うにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、
炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もし
くは組み合わせた積層で用いる。
以上の構造の画素部および駆動回路を有した本発明の発光装置は、ＥＬ素子にシングレ
ット化合物とトリプレット化合物とを使い分けているため、ＥＬ素子の動作電圧を揃える
ことができ、色バランスに優れた良好なカラー表示を行うことが可能である。
また、ＥＬ素子の動作電圧をすべて１０Ｖ以下（典型的には３〜１０Ｖ）とすることが
できるため、回路設計が容易になるという利点が得られる。
なお、本実施例の構成は、実施例１に記載された構成を組み合わせて実施することが可
能である。
本実施例では、本発明の発光装置において、画素部および駆動回路をすべてｎチャネル
型ＴＦＴで形成する場合について説明する。なお、本実施例の画素の回路構成は図５に示
すような構造となる。また、図２と同一の符号を付した部分については図２の説明を参照
すれば良い。
図５に示すように、画素（赤）３５a、画素（緑）３５b、画素（青）３５cの各々に設
けられたスイッチングＴＦＴ２４a〜２４cおよび電流制御ＴＦＴ３６a〜３６cはすべてｎ
チャネル型ＴＦＴで形成されている。
ここで本実施例の発光装置の断面構造（但し封止前の状態）を図６に示す。なお、駆動
回路３５０には基本単位となるＣＭＯＳ回路を示し、画素部３５１には一つの画素を示す
。但し、実際には画素部３５１の構造は図１に示すようになっている。また、図３もしく
は図４と同一の符号が付してある部分は実施例１もしくは実施例２の説明を参照すれば良
い。
図６において、１００は絶縁体であり、その上にはｎチャネル型ＴＦＴ２０１、ｎチャ
ネル型ＴＦＴ２０９、ｎチャネル型ＴＦＴからなるスイッチングＴＦＴ２０３およびｎチ
ャネル型ＴＦＴからなる電流制御ＴＦＴ２０７が形成されている。このとき、画素部３５
１の回路構成は図５に示す構造となっている。
また、本実施例では、ＴＦＴはすべてｎチャネル型の逆スタガ型ＴＦＴで形成されてい
る。このときｎチャネル型ＴＦＴはすべてエンハンスメント型ＴＦＴであっても良いし、
すべてデプレッション型ＴＦＴであっても良い。勿論、両者を作り分けて組み合わせて用
いることも可能である。エンハンスメント型にするかデプレッション型にするかは、チャ
ネル形成領域にＮ型またはＰ型の不純物を添加することで選択することができる。
ｎチャネル型ＴＦＴ２０１およびｎチャネル型ＴＦＴ２０９は同一の構造であり、説明
は実施例１を参照すれば良いので省略する。また、スイッチングＴＦＴ２０３はソース領
域およびドレイン領域の間に二つのチャネル形成領域を有した構造となっているが、ｎチ
ャネル型ＴＦＴ２０１の構造の説明を参照すれば容易に理解できるので説明は省略する。
また、電流制御ＴＦＴ２０７はｎチャネル型ＴＦＴ２０１の構造の説明を参照すれば容易
に理解できるので説明は省略する。
本実施例の場合、ＥＬ素子の構造が実施例２と同様となる。即ち、本実施例では電流制
御ＴＦＴ２０７にｎチャネル型ＴＦＴを用いるため電流制御ＴＦＴ２０７のドレイン領域
３０１にはＥＬ素子２０８の陰極３０２を接続することが好ましい。ＥＬ素子に関する説
明は実施例２を参照すれば良い。
なお、ここでは図示しないが陽極３０４を形成した後、ＥＬ素子２０８を完全に覆うよ
うにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、
炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もし
くは組み合わせた積層で用いる。
以上の構造の画素部３５１および駆動回路３５０を有した本発明の発光装置は、ＥＬ素
子にシングレット化合物とトリプレット化合物とを使い分けているため、ＥＬ素子の動作
電圧を揃えることができ、色バランスに優れた良好なカラー表示を行うことが可能である
。
また、ＥＬ素子の動作電圧をすべて１０Ｖ以下（典型的には３〜１０Ｖ）とすることが
できるため、回路設計が容易になるという利点が得られる。
さらに本実施例の構成によれば、ｐチャネル型ＴＦＴを形成するためのフォトリソグラ
フィ工程を省略することができるため、製造工程を簡略化することが可能である。
なお、本実施例の構成は、実施例１もしくは実施例２に記載された構成を組み合わせて
実施することが可能である。
本実施例では、本発明の発光装置において、画素部および駆動回路をすべてｐチャネル
型ＴＦＴで形成する場合について説明する。なお、本実施例の画素の回路構成は図７に示
すような構造となる。また、図２と同一の符号を付した部分については図２の説明を参照
すれば良い。
図７に示すように、画素（赤）５０a、画素（緑）５０b、画素（青）５０cの各々に設
けられたスイッチングＴＦＴ５１a〜５１cおよび電流制御ＴＦＴ５２a〜５２cはすべてｐ
チャネル型ＴＦＴで形成されている。
ここで本実施例の発光装置の断面構造（但し封止前の状態）を図８に示す。なお、駆動
回路には基本単位となるＣＭＯＳ回路を示し、画素部には一つの画素を示す。但し、実際
には画素部の構造は図１に示すようになっている。また、図３もしくは図４と同一の符号
が付してある部分は実施例１もしくは実施例２の説明を参照すれば良い。
図８において、１００は絶縁体であり、その上にはｐチャネル型ＴＦＴ２１０、ｐチャ
ネル型ＴＦＴ２０２、ｐチャネル型ＴＦＴからなるスイッチングＴＦＴ２０６およびｐチ
ャネル型ＴＦＴからなる電流制御ＴＦＴ２０４が形成されている。このとき、画素部４５
１の回路構成は図７に示す構造となっている。
また、本実施例では、ＴＦＴはすべてｐチャネル型の逆スタガ型ＴＦＴで形成されてい
る。このときｐチャネル型ＴＦＴはすべてエンハンスメント型ＴＦＴであっても良いし、
すべてデプレッション型ＴＦＴであっても良い。勿論、両者を作り分けて組み合わせて用
いることも可能である。エンハンスメント型にするかデプレッション型にするかは、チャ
ネル形成領域にＮ型またはＰ型の不純物を添加することで選択することができる。
ｐチャネル型ＴＦＴ２１０およびｐチャネル型ＴＦＴ２０２は同一の構造であり、説明
は実施例１を参照すれば良いので省略する。また、スイッチングＴＦＴ２０６はソース領
域およびドレイン領域の間に二つのチャネル形成領域を有した構造となっているが、ｐチ
ャネル型ＴＦＴ２０２の構造の説明を参照すれば容易に理解できるので説明は省略する。
また、電流制御ＴＦＴ２０４はｐチャネル型ＴＦＴ２０２の構造の説明を参照すれば容易
に理解できるので説明は省略する。
本実施例の場合、ＥＬ素子の構造が実施例１と同様となる。即ち、本実施例では電流制
御ＴＦＴ２０４にｐチャネル型ＴＦＴを用いるため電流制御ＴＦＴ２０４のドレイン領域
１１７にはＥＬ素子２０５の陽極１２０を接続することが好ましい。ＥＬ素子に関する説
明は実施例１を参照すれば良い。
なお、ここでは図示しないが陰極１２３を形成した後、ＥＬ素子２０５を完全に覆うよ
うにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、
炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もし
くは組み合わせた積層で用いる。
以上の構造の画素部４５１および駆動回路４５０を有した本発明の発光装置は、ＥＬ素
子にシングレット化合物とトリプレット化合物とを使い分けているため、ＥＬ素子の動作
電圧を揃えることができ、色バランスに優れた良好なカラー表示を行うことが可能である
。
また、ＥＬ素子の動作電圧をすべて１０Ｖ以下（典型的には３〜１０Ｖ）とすることが
できるため、回路設計が容易になるという利点が得られる。
さらに本実施例の構成によれば、ｎチャネル型ＴＦＴを形成するためのフォトリソグラ
フィ工程を省略することができるため、製造工程を簡略化することが可能である。
なお、本実施例の構成は、実施例１もしくは実施例２に記載された構成を組み合わせて
実施することが可能である。
本実施例では、スイッチングＴＦＴや電流制御ＴＦＴとして、トップゲート型ＴＦＴ（
具体的には、プレーナ型ＴＦＴ）を用いた例を示す。
本実施例のアクティブマトリクス型発光装置における画素部の断面構造を図９に示す。
図９において、９１０は絶縁体、９１１は電流制御ＴＦＴ、９１２は画素電極（陽極）、
９１３はバンク、９１４は公知の正孔注入層、９１５は赤色に発光する発光層、９１６は
緑色に発光する発光層、９１７は青色に発光する発光層、９１８は公知の電子輸送層、９
１９は陰極である。
このとき本実施例では、赤色に発光する発光層９１５としてトリプレット化合物を用い
、緑色に発光する発光層９１６および青色に発光する発光層９１７としてシングレット化
合物を用いる。即ち、シングレット化合物を用いたＥＬ素子は緑色もしくは青色に発光す
るＥＬ素子であり、前記トリプレット化合物を用いたＥＬ素子は赤色に発光するＥＬ素子
である。
本実施例では赤色に発光する発光層９１５として発光効率の高いトリプレット化合物を
用いているため、緑色に発光する発光層９１６や青色に発光する発光層９１７と同じ発光
輝度を得ながらも動作電圧を揃えることが可能である。従って、赤色に発光する発光層９
１５の劣化が極端に早まることはなく、色ずれ等の問題を起こさずにカラー表示を行うこ
とが可能となる。また、動作電圧を低く抑えることができることは、トランジスタの耐圧
のマージンを低く設定できる点からも好ましいことである。
なお、本実施例では、赤色に発光する発光層９１５としてトリプレット化合物を用いた
例を示しているが、さらに緑色に発光する発光層９１６もしくは青色に発光する発光層９
１７にトリプレット化合物を用いることも可能である。
また、本実施例の回路構成は、図２と同様の構成である。勿論、実施例１〜４のいずれ
の構成とすることも可能である。
本実施例では、ＥＬ素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本発
明の発光装置について図１０（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。なお、本実施例では実施
例１（図３）に示した構造を封止する例を示すが、本実施例の封止構造は実施例１〜実施
例５に示したいずれの構造に対しても実施することが可能である。また、必要に応じて図
３の符号を引用する。
図１０（Ａ）は、ＥＬ素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１０（Ｂ）は図１
０（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された５０１は画素部、５０２は
ソース側駆動回路、５０３はゲート側駆動回路である。また、５０４はカバー材、５０５
は第１シール材、５０６は第２シール材である。
なお、５０７はソース側駆動回路５０２及びゲート側駆動回路５０３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）５０８からビデオ信号やクロック信号を受け取る。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盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良
い。
次に、断面構造について図１０（Ｂ）を用いて説明する。絶縁体１００の上方には画素
部５０１、ソース側駆動回路５０２が形成されており、画素部５０１は電流制御ＴＦＴ２
０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極１２０を含む複数の画素により形成さ
れる。また、ソース側駆動回路５０２はｎチャネル型ＴＦＴ２０１とｐチャネル型ＴＦＴ
２０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。なお、絶縁体５０１には偏光
板（代表的には円偏光板）を貼り付けても良い。
画素電極１２０はＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極１２０の両端にはバ
ンク１２１が形成され、画素電極１２０上にはＥＬ層１２２およびＥＬ素子の陰極１２３
が形成される。陰極１２３は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線５０７を経由
してＦＰＣ５０８に電気的に接続されている。さらに、画素部５０１及びソース側駆動回
路５０２に含まれる素子は全てパッシベーション膜５０９で覆われている。
また、第１シール材５０５によりカバー材５０４が貼り合わされている。なお、カバー
材５０４とＥＬ素子との間隔を確保するためにスペーサを設けても良い。そして、第１シ
ール材５０５の内側には空隙５１０が形成されている。なお、第１シール材５０５は水分
や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空隙５１０の内部に吸湿効果を
もつ物質や酸化防止効果をもつ物質を設けることは有効である。
なお、カバー材５０４の表面および裏面には保護膜として炭素膜（具体的にはダイヤモ
ンドライクカーボン膜）５１１a、５１１bを２〜３０ｎｍの厚さに設けると良い。このよ
うな炭素膜は、酸素および水の侵入を防ぐとともにカバー材５０４の表面を機械的に保護
する役割をもつ。
また、カバー材５０４を接着した後、第１シール材５０５の露呈面を覆うように第２シ
ール材５０６を設けている。第２シール材５０６は第１シール材５０５と同じ材料を用い
ることができる。
以上のような構造でＥＬ素子を封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮断す
ることができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入するこ
とを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示したように、同一の基板上に画素部および駆動回路を
有しＦＰＣまで取り付けられた発光装置を、本明細書中では特に駆動回路内蔵型発光装置
と呼ぶ。
実施例６において、図１０に示した駆動回路内蔵型発光装置は、同一の絶縁体上に画素
部および駆動回路が一体形成された例であるが、駆動回路を外付けＩＣ（集積回路）で設
けることも可能である。このような場合、構造は図１１（Ａ）のようになる。
図１１（Ａ）に示すモジュールは、ＴＦＴおよびＥＬ素子を含む画素部が形成された基
板６０（画素部６１、配線６２a、６２bを含む）にＦＰＣ６３が取り付けられ、そのＦＰ
Ｃ６３を介してプリント配線板６４が取り付けられている。ここでプリント配線板６４の
機能ブロック図を図１１（Ｂ）に示す。
図１１（Ｂ）に示すように、プリント配線板６４の内部には少なくともＩ／Ｏポート（
入力もしくは出力部ともいう）６５及び６８、ソース側駆動回路６６およびゲート側駆動
回路６７として機能するＩＣが設けられている。
このように、基板面に画素部が形成された基板にＦＰＣが取り付けられ、そのＦＰＣを
介して駆動回路としての機能を有するプリント配線板が取り付けられた構成のモジュール
を、本明細書では特に駆動回路外付け型発光モジュールと呼ぶことにする。
また、図１２（Ａ）に示すモジュールは、駆動回路内蔵型発光装置７０（画素部７１、
ソース側駆動回路７２、ゲート側駆動回路７３、配線７２a、７３aを含む）にＦＰＣ７４
が取り付けられ、そのＦＰＣ７４を介してプリント配線板７５が取り付けられている。こ
こでプリント配線板７５の機能ブロック図を図１２（Ｂ）に示す。
図１２（Ｂ）に示すように、プリント配線板７５の内部には少なくともＩ／Ｏポート７
６及び７９、コントロール部７７として機能するＩＣが設けられている。なお、ここでは
メモリ部７８が設けられているが、必ずしも必要ではない。また、コントロール部７７は
、駆動回路の制御、映像データの補正などをコントロールするための機能を有した部位で
ある。
このように、基板面に画素部および駆動回路が形成された駆動回路内蔵型発光装置にコ
ントローラーとしての機能を有するプリント配線板が取り付けられた構成のモジュールを
、本明細書では特にコントローラー外付け型発光モジュールと呼ぶことにする。
本発明を実施して形成された発光装置（実施例７に示した形態のモジュールも含む）は
様々な電気器具に内蔵され、画素部は映像表示部として用いられる。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、音響機器、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲ
ーム機器、携帯機器（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
）、記録媒体を備えた画像再生装置などが挙げられる。それら電気器具の具体例を図１３
、図１４に示す。
図１３（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２０
０３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。表示部２００３
にＥＬ素子を有した発光装置を用いる場合、ＥＬ素子が自発光型であるためバックライト
が必要なく薄い表示部とすることができる。
図１３（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１
０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６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１３（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体２２０１、表示部２２０２、接眼部２２０
３、操作スイッチ２２０４を含む。本発明の発光装置もしくは液晶表示装置は表示部２２
０２に用いることができる。
図１３（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（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ２３０３
、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５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
、ＣＤ再生装置、ゲーム機器なども含まれうる。
図１３（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、表示部２４０
２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、メモリスロット２４０５を含む。本発明の
発光装置は表示部２４０２に用いることができる。この携帯型コンピュータはフラッシュ
メモリや不揮発性メモリを集積化した記録媒体に情報を記録したり、それを再生したりす
ることができる。
図１３（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。
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回
線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増
してきている。表示部にＥＬ素子を有した発光装置を用いた場合、ＥＬ素子の応答速度が
非常に高いため遅れのない動画表示が可能となる。
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、特に携帯電話や音響機器
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１４（Ａ）は携帯電話であり、キー操作を行う部位（操作部）２６０１、情報
表示を行う部位（情報表示部）２６０２であり、操作部２６０１および情報表示部２６０
２は連結部２６０３で連結している。また、操作部２６０１には音声入力部２６０４、操
作キー２６０５が設けられ、情報表示部２６０２には音声出力部２６０６、表示部２６０
７が設けられている。
本発明の発光装置は表示部２６０７に用いることができる。なお、表示部２６０７に発
光装置を用いる場合、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。
図１４（Ａ）に示した携帯電話の場合、表示部２６０４に用いた発光装置にＣＭＯＳ回
路でセンサ（ＣＭＯＳセンサ）を内蔵させ、指紋もしくは手相を読みとることで使用者を
認証する認証システム用端末として用いることもできる。また、外部の明るさ（照度）を
読みとり、設定されたコントラストで情報表示が可能となるように発光させることもでき
る。
さらに、操作スイッチ２６０５を使用している時に輝度を下げ、操作スイッチの使用が
終わったら輝度を上げることで低消費電力化することができる。また、着信した時に表示
部２６０４の輝度を上げ、通話中は輝度を下げることによっても低消費電力化することが
できる。また、継続的に使用している場合に、リセットしない限り時間制御で表示がオフ
になるような機能を持たせることで低消費電力化を図ることもできる。なお、これらはマ
ニュアル制御であっても良い。
また、図１４（Ｂ）は車載用オーディオであり、筐体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、本実施例では音響機器の例として車載用オーディオ（カーオーディオ）を
示すが、据え置き型のオーディオ（オーディオコンポーネント）に用いても良い。なお、
表示部２７０４に発光装置を用いる場合、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。
さらに、以上に示した電気器具は、表示部に用いた発光装置に光センサを内蔵させ、使
用環境の明るさを検知する手段を設けることもできる。表示部に発光装置を用いる場合、
使用環境の明るさに応じて発光輝度を変調させるような機能を持たせることもできる。
具体的には表示部に用いた発光装置にＣＭＯＳ回路で形成したイメージセンサ（面状、
線状もしくは点状のセンサ）を設けたり、本体もしくは筐体にＣＣＤ（Charge Coupled D
evice）を設けることで実施できる。使用者は使用環境の明るさに比べてコントラスト比
で１００〜１５０の明るさを確保できれば問題なく画像もしくは文字情報を認識できる。
即ち、使用環境が明るい場合は画像の輝度を上げて見やすくし、使用環境が暗い場合は画
像の輝度を抑えて消費電力を抑えるといったことが可能である。
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１〜７のいずれの構成を含む発光装置も
しくはモジュールを用いても良い。

Claims (1)

  1. 画素部は、赤色に発光する第１の画素と、緑色に発光する第２の画素と、青色に発光する第３の画素と、を有し、
    前記第１の画素乃至前記第３の画素はそれぞれ、電流制御用トランジスタを有し、
    前記第１の画素が有するＥＬ素子は、トリプレットより発光し、
    前記第３の画素が有するＥＬ素子は、シングレットより発光するアクティブマトリクス型発光装置。
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