(57)【要約】【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できる発光装置を提供することを課題とする。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を低減すると共に、発光素子から薄膜トランジスタへの不純物拡散を阻止できる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、基板と、前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層とを有し、前記第１の開口部の内側に発光素子が設けられていることを特徴としている。【選択図】図１
2005242339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、
第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層と
を有し、
前記第１の開口部の内側において、前記基板上には、第１の電極と発光層と第２の電極とが順に積層していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、
第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層と、
前記第１の開口部と前記第２の絶縁層を覆う第３の絶縁層と
を有し、
前記第１の開口部の内側において前記基板上には、第１の電極と発光層と第２の電極とが順に積層していることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発光装置において、前記第３の絶縁層は、酸素を含む窒化珪素であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、
第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層と、
前記第１の開口部を覆う第１の電極と、
前記第１の電極が露出するように第２の開口部が設けられた隔壁層と、
前記第２の開口部において露出した第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】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置において、前記第２の絶縁層は、酸素を含む窒化珪素からなる層を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記第１の絶縁層は、酸素を含む窒化珪素からなる層を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に用いていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２１１４５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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できる発光装置を提供することを課題とする。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を低減すると共に、発光素子から薄膜トランジスタへの不純物拡散を阻止できる発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層とを有し、前記第１の開口部の内側に発光素子が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
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、前記第２の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。
【００１１】
なお、前記第２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が、好ましくは、酸素を含む窒化珪素からなる層を含む層である。
【００１２】
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層とを有し、前記第１の開口部の内側において前記基板上には、第１の電極と発光層と第２の電極とが順に積層していることを特徴としている。
【００１３】
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、前記第２の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。
【００１４】
なお、前記第２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が、好ましくは、酸素を含む窒化珪素からなる層を含む層である。
【００１５】
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層と、前記第１の開口部と前記第２の絶縁層を覆う第３の絶縁層とを有し、前記第１の開口部の内側において前記基板上には、第１の電極と発光層と第２の電極とが順に積層していることを特徴としている。
【００１６】
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、前記第２の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。
【００１７】
なお、前記第２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が、好ましくは、酸素を含む窒化珪素からなる層を含む層である。また、前記第３の絶縁層は、酸素を含む窒化珪素からなる層であることが好ましい。
【００１８】
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた第１の絶縁層と、第１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前記基板が露出するように設けられた第１の開口部を有する第２の絶縁層と、前記第１の開口部を覆う第１の電極と、前記第１の電極が露出するように第２の開口部が設けられた隔壁層と、前記第２の開口部において露出した第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している。
【００１９】
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、前記第２の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。
【００２０】
なお、前記第２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が、好ましくは、酸素を含む窒化珪素からなる層を含む層である。また、前記第３の絶縁層は、酸素を含む窒化珪素からなる層であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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１３とゲート絶縁層１４とゲート電極１５とを含んで成るスタガ型のトランジスタ１６が設けられている。
【００２６】
トランジスタ１６は、第１の開口部を有する絶縁層１７に覆われている。なお、絶縁層１７は、絶縁層１７ａ（下層）と絶縁層１７ｂ（上層）との二層からなる。但し、これに限らず、単層または三層以上の多層としてもよい。また、第１の開口部は、ゲート絶縁層１４及び絶縁層１２も貫通し、基板１１に至る。従って、第１の開口部からは、基板１１の一部が露出している。
【００２７】
絶縁層１７および第１の開口部は絶縁層１８に覆われており、当該第１の開口部の内側において、絶縁層１８と基板１１とは重畳し、接している。
【００２８】
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１８上に設けられている。第１の電極２０と、絶縁層１８とは重畳し、接している。
【００２９】
トランジスタ１６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、絶縁層１７，１８を貫通するコンタクトホールを通って半導体層１３に至る。また、接続部１９ａの一部が第１の電極２０と接することによって、接続部１９ａと第１の電極２０とは電気的に接続している。
【００３０】
接続部１９ａや、配線１９ｂ、絶縁層１８等は、第１の電極２０の一部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２１によって覆われている。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。なお、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層である。
【００３１】
本形態において、基板１１はガラス等の可視光を透過できるものから成る。この他、プラスチック等の可撓性を有する樹脂を基板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１６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。
【００３２】
絶縁層１２ａ、絶縁層１２ｂは、基板１１からの不純物の拡散を阻止できるような物質から成る層である。特に絶縁層１２ａは、不純物の拡散を阻止する機能を有する層であることが好ましい。また、絶縁層１２ｂは、不純物の拡散を阻止する機能を有すると共に、半導体層１３との応力差が少ない層であることが好ましい。このような層としては、例えば酸化珪素から成る層が挙げられる。なお、当該酸化珪素から成る層には、数％またはそれ以下の窒素が含まれていてもよい。なお、絶縁層１２は必ずしも二層で構成される必要はなく、例えば絶縁層１２ａのみでも基板１１からの不純物拡散を阻止できる場合は、半導体層１３と絶縁層１２ａとの間に絶縁層１２ｂを必ずしも設けなくてもよい。
【００３３】
また、絶縁層１７ａは、ラザフォード後方散乱法／水素前方散乱法（ＲＢＳ／ＨＦＳ）分析したときに５〜６％の酸素元素を含む窒化珪素を用いて形成されることが好ましい。このようにして形成された層中には水素が含有されており、当該水素を利用して、水素化処理を行うことができる。また、トランジスタへの不純物拡散を防止する機能も有する。
【００３４】
さらに、絶縁層１８は、透湿性が低く、基板１１よりも屈折率が高く第１の電極２０よりも屈折率が小さい物質で形成されていることが好ましい。なお、絶縁層１８はラザフォード後方散乱法／水素前方散乱法（ＲＢＳ／ＨＦＳ）分析したときに５〜６％の酸素元素を含む窒化珪素を用いて形成されることが特に好ましい。このようにして形成された層は、不純物の阻止能が高く、また水分も透過しにくい。従って、発光素子２４からトランジスタ１６への不純物の拡散を阻止できる。また、絶縁層１７が透湿性の高い材料で形成されているときは、絶縁層１７を介して発光素子２４への水の拡散を防止する機能も有する。なお、発光素子への水分混入などの問題が特に生じない場合は、絶縁層１８は必ずしも設けなくてもよい。
【００３５】
また、第１の電極２０は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）や、酸化珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の可視光を透過できる導電物を用いて形成すればよい。
【００３６】
絶縁層１７ｂは、多層でもよいし単層でもよい。また、絶縁層１７ｂは、酸化珪素やシロキサン若しくは窒化珪素等の無機物、又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、絶縁層１８の表面が平坦となるように、絶縁層１７ｂにはシロキサンやアクリル等の自己平坦性を有する物質から成る層が含まれていることが好ましい。但し、絶縁層１７ｂの表面の平坦化は、自己平坦性を有する物質を利用したものに限らず、研磨法によって行っても構わない。
【００３７】
また、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。
【００３８】
なお、本発明の発光装置において、トランジスタ１６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（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）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。
【００３９】
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と同様の符号を付している。つまり、１３は半導体層であり、１５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、２３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。
【００４０】
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１８、基板１１を順に通って外部に射出する。
【００４１】
以上に示した本発明の発光装置では、発光装置外部へ発光を取り出す課程で生じる発光の反射を低減すると共に、基板からトランジスタへの不純物拡散も十分に阻止できる。さらに、本発明の発光装置では、発光装置外部へ発光を取り出す課程で生じる発光の反射が軽減されることによって、反射光に起因した多重干渉が抑制される。そして、多重干渉が抑制された結果、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、発光装置に映し出される画像の視認性が良好なものとなる。
【００４２】
（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３、４を用いて説明する。
【００４３】
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１３を絶縁層１２ｂ上に積層する。
【００４４】
次に、半導体層１３を所望の形状に加工する。なお、加工は、レジストマスクを用いて半導体層１３をエッチングして行えばよい。
【００４５】
次に、半導体層１３および絶縁層１２ｂ等を覆うゲート絶縁層１４を形成し、さらにゲート絶縁層１４上に導電層を積層する。
【００４６】
次に、当該導電層を所望の形状に加工し、ゲート電極１５を形成する。ここで、ゲート電極１５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。
【００４７】
次に、ゲート電極１５をマスクとして、半導体層１３に高濃度の不純物を添加する。これによって、半導体層１３、ゲート絶縁層１４およびゲート電極１５を含むトランジスタ１６が作製される。
【００４８】
なお、トランジスタ１６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。
【００４９】
次に、ゲート電極１５、配線２９ａ、２９ｂ、ゲート絶縁層１４等を覆う絶縁層１７ａを形成する。本形態では、絶縁層１７ａは、ラザフォード後方散乱法／水素前方散乱法（ＲＢＳ／ＨＦＳ）分析したときに５〜６％の酸素元素を含む窒化珪素を用いて形成する。なお、５〜６％の酸素元素を含む窒化珪素から成る層は、例えば、モノシラン（ＳｉＨ4）、アンモニア（ＮＨ3）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）と水素（Ｈ2）とをそれぞれ１：１０：２：４０の流量比となるように混合した気体を原料とし、プラズマＣＶＤ法用いて形成することができる。
【００５０】
次に絶縁層１７ａを覆う絶縁層１７ｂを形成する。本形態では、絶縁層１７ｂ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１７ｂ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。
【００５１】
次に、絶縁層１７等をエッチングし、絶縁層１７を貫通して基板１１に至る第１の開口部を形成する。これによって、第１の開口部からは基板１１が露出する。
【００５２】
次に第１の開口部及び絶縁層１７を覆う絶縁層１８を形成する。本形態では、絶縁層１７ａは、ラザフォード後方散乱法／水素前方散乱法（ＲＢＳ／ＨＦＳ）分析したときに５〜６％の酸素元素を含む窒化珪素を用いて形成する。
【００５３】
次に３５０℃〜５００℃の温度で加熱処理をする。これによって、絶縁層１７ａ等に含まれている水素が拡散し、トランジスタ１６を水素化することができる。なお、本工程は、絶縁層１７ａを形成後、絶縁層１７ｂの形成前に行っても構わない。
【００５４】
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、基板１１が露出されるようにする。
【００５５】
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。本形態では、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。この時、第１の電極２０は、基板１１と接している。
【００５６】
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し、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。
【００５７】
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、基板１１の表面に凹凸を有する場合は、ポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）とポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とを混合した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。
【実施例１】
【００５８】
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。
【００５９】
本実施例の発光装置は、図１で表されるような断面構造を有する本発明の発光装置である。
【００６０】
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。発光層２２を構成する物質は無機物でも有機物でも構わない。有機物の場合、低分子でも高分子でも構わない。
【００６１】
ここで、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。
【００６２】
なお、以上のような一重項励起発光物質の他、金属錯体などを含む三重項励起物質を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光物質で形成し、他を一重項励起発光物質で形成する。三重項励起発光物質は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光物質で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光物質で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光物質で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
【００６３】
三重項励起発光物質の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光物質としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。
【００６４】
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、正孔注入性が高く正孔輸送性も高い物質であるポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）とポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とを混合した高分子材料等を用いてもよい。
【００６５】
なお、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。
【００６６】
また、トランジスタ１６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。
【００６７】
また、半導体層１３は、結晶質、非結晶質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。
【００６８】
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１×１０20ｃｍ-1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ものを有する半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
【００６９】
また、半導体層が結晶質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。
【００７０】
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１６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。
【００７１】
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。
【００７２】
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１６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１６はＮチャネル型トランジスタである。
【００７３】
本発明の発光装置は、以上に述べたような発光素子２４とトランジスタ１６とが含まれる画素が複数、マトリクス状に配列して成る。なお、発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を一層低減することができる。
また、上記のように各色に対応した発光層を設けて、カラー表示を行う以外に、発光層は単色又は白色の発光を呈する構成とすることもできる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
なお、  白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的にナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを用いた塗布法により発光層を形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に塗布、焼成し、その後、色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）ドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
【００７４】
発光層は上記のように多層から成るもの以外に単層で形成することもできる。この場合、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。
【００７５】
本発明の発光装置の構成要素である発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、アクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【００７６】
なお、以上に述べたような構成は、図１に示したような本発明の発光装置に限らず、その他の本発明の発光装置に適用しても構わない。
【実施例２】
【００７７】
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。
【００７８】
図５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。
【００７９】
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３０２へ電流が流れ、緑の発光をする。この時、発光素子３０２へ流れる電流の大きさによって発光の輝度が決まる。
【００８０】
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１６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２８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２７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。
【００８１】
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６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。
【００８２】
次に、図６で表される回路について説明する。
【００８３】
図６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。
【００８４】
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。
【実施例３】
【００８５】
本発明の発光装置は、発光層から発光外部に効率よく発光を取り出すことができる。このため、本発明を実装した電子機器においては、表示機能に係る消費電力が低くなる。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少ないため、本発明を実装した電子機器においては、視認性が良好な画像を得ることができる。以下、本発明を実装した電子機器等について説明する。
【００８６】
本発明の発光装置は、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。
【００８７】
本実施例では、封止後の本発明の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７、８、９を用いて説明する。但し、図７、８、９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。
【００８８】
本実施例では、本発明の発光装置について図７、８を用いて説明する。なお、図８は図７における断面図である。
【００８９】
図７において、ガラスから成る第１の基板５０１上には、画素部５０２と駆動回路部５０３、５０４と、接続端子部５０５とが設けられている。駆動回路部５０３、５０４はそれぞれ、画素部５０２の一端に沿うように配置されている。また、接続端子部は、駆動回路部５０３と隣接して設けられており、駆動回路部５０３、５０４と配線によって接続している。なお、本実施例では、第１の基板５０１として、ガラス基板を用いているが、この他に石英基板や、プラスチックなどの可撓性を有する基板等を用いても構わない。
【００９０】
画素部５０２では、発光素子とそれを駆動するための回路素子（回路を構成する各部分単位であって、トランジスタ・抵抗等をいう。）とが設けられている。図８は、第１の基板５０１の断面構造を模式的に表したものである。画素部５０２においては、本発明が適用されている。
【００９１】
第１の基板５０１と対向して設けられている第２の基板５１１には、吸水性を有する物質が固定されている。図８に表されるように、吸水性を有する物質が固定された領域５１２は、画素部５０２の外側に、画素部５０２の端部に沿うように設けられている。また、図７では、領域５１２は、駆動回路部５０３、５０４と重畳している。なお、本実施例では、吸水性を有する物質として粒状の酸化カルシウムが用いられている。また、第２の基板５１１の一部に凹部を設け、エステルアクリレートを固定剤として用い、当該凹部に酸化カルシウムを固定している。
【００９２】
なお、本実施例では、第２の基板５１１として、ガラス基板を用いている。しかし、この他に石英基板や、プラスチックなどの可撓性を有する基板等を用いても構わない。また、エステルアクリレート以外の透湿性の高い物質を固定剤として用いても構わない。また、樹脂以外に、シロキサンなどの無機物を固定剤として用いても構わない。また、本実施例では、加熱によって固定剤を固化させている。しかし、これに限らず、重合開始剤を含み光硬化性を有する物質であって透湿性の高い物質を固定剤として用いても構わない。また、本実施例では、吸水性を有する物質として、粒状の酸化カルシウムを用いているが、この他の吸水性を有する物質を用いてもよい。また、化学吸着によって水を吸着することのできる分子を有機溶媒中に混合した組成物を凹部に注入した後、これを固化させたものを用いてもよい。
【００９３】
第１の基板５０１と第２の基板５１１とは、発光素子やトランジスタが内部に封じ込められるように、シール材５２２によって貼り合わせられている。また、接続端子部５０５を介してフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）５２３が接続されている。
【００９４】
なお、第１の基板５０１と第２の基板５１１とシール材５２２とで囲まれた空間（発光装置内部）には窒素などの不活性ガスが充填されている。なお、第１の基板５０１と第２の基板５１１とシール材５２２とで囲まれた内部には、本実施例のように、気体を充填する他、樹脂材料などを充填しても良い。また、第２の基板５１１の表面であって、吸湿性を有する物質が固定された側には、水分の混入を阻止するための層が単層または多層で設けられていてもよい。
【００９５】
以上に示した本発明の発光装置では、画素部５０２からの外部への発光の取り出しを妨げるようなものがないため、発光素子の第２の電極（発光層を中心として基板と反対側に設けられた電極）から発光を取り出すような場合に有効である。また、領域５１２内に吸水性を有する物質が固定されているため、第１の基板５０１と第２の基板５１１との貼り合わせるためにプレスしても、吸水性を有する物質が駆動回路部５０３、５０４と接触することがなく、当該吸水性を有する物質によって駆動回路部５０３、５０４が損傷することを防止できる。
【００９６】
図９に、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示す。
【００９７】
図９（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。
【００９８】
図９（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等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。
【００９９】
図９（Ｃ）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。
【０１００】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。
【０１０１】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の発光装置の構成について説明する断面図。
【図２】本発明の発光装置の構成について説明するための上面図。
【図３】本発明の発光装置の作製方法について説明する図。
【図４】本発明の発光装置の作製方法について説明する図。
【図５】本発明の発光装置を動作するための回路について説明する図。
【図６】本発明の発光装置を動作するための回路について説明する図。
【図７】封止後の本発明の発光装置について説明する上面図。
【図８】封止後の本発明の発光装置について説明する断面図。
【図９】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】
【０１０３】
１１      基板
１２    絶縁層
１２ａ    絶縁層
１２ｂ    絶縁層
１３    半導体層
１４    ゲート絶縁層
１５    ゲート電極
１６    トランジスタ
１７    絶縁層
１７ａ    絶縁層
１７ｂ    絶縁層
１８    絶縁層
１９    導電層
１９ａ    接続部
１９ｂ    配線
１９ｃ    配線
１９ｄ    膜
２０    電極
２１    隔壁層
２２    発光層
２３    電極
２４    発光素子
２８    トランジスタ
２７    トランジスタ
２９ａ    配線
２９ｂ    配線
３０１    発光素子
３０２    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
８３５    電源線
５０１    基板
５０２    画素部
５０３    駆動回路部
５０５    接続端子部
５１１    基板
５１２    領域
５２２    シール材
５２３    フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
５５２１    本体
５５２２    筐体
５５２３    表示部
５５２４    キーボード
５５５１    表示部
５５５２    本体
５５５３    アンテナ
５５５４    音声出力部
５５５５    音声入力部
５５５６    操作スイッチ
５５３１    表示部
５５３２    筐体
５５３３    スピーカー
【図１】
2005242339.tif 000003
【図２】
2005242339.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005242339.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005242339.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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