(57)【要約】有機ＥＬ素子は、他の発光素子と比べ多くの優れた面を有する反面、素子寿命が十分でないという問題を抱えている。また、携帯型のディスプレイなどへの応用が期待されていることから、電力効率を向上させることも重要である。そこで、電力効率を向上させつつ素子寿命の向上を実現する素子構造を提供することを課題とする。本発明の有機ＥＬ素子の構成は第１の陽極３０２と陰極３０４とで第１の電界発光膜３０３を挟み込み、さらに陰極３０４の上に第２の電界発光膜３０５と第２の陽極３０６とを積層させる。このとき、第１の陽極３０２と第２の陽極３０６とのコンタクトをとり並列回路を形成することによって、各電界発光膜に流す電流を低減させる。
2004068911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の電極があり、
前記第１の電極に接して第１の電界発光膜があり、
前記第１の電界発光膜に接して第２の電極があり、
前記第２の電極に接して第２の電界発光膜があり、
前記第２の電界発光膜に接して第３の電極があり、
前記第１の電極および前記第３の電極は陽極または陰極の一方として機能し、
前記第２の電極は陽極または陰極の他方として機能することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
基板上に第１の電極があり、
前記第１の電極に接して第１の電界発光膜があり、
前記第１の電界発光膜に接して第２の電極があり、
前記第２の電極に接して第２の電界発光膜があり、
前記第２の電界発光膜に接して第３の電極があり、
前記第１の電極および前記第３の電極は電気的に接続されて陽極または陰極の一方として機能し、
前記第２の電極は陽極または陰極の他方として機能することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
基板上に第１の陽極があり、
前記第１の陽極に接して第１の電界発光膜があり、
前記第１の電界発光膜に接して陰極があり、
前記陰極に接して第２の電界発光膜があり、
前記第２の電界発光膜に接して第２の陽極があることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
基板上に第１の陰極があり、
前記第１の陰極に接して第１の電界発光膜があり、
前記第１の電界発光膜に接して陽極があり、
前記陽極に接して第２の電界発光膜があり、
前記第２の電界発光膜に接して第２の陰極があることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
基板上に複数の陽極と複数の陰極が交互に形成され、
各陽極と陰極の間に電界発光膜がある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のいずれか一に記載した発光装置において、前記陽極および前記陰極のいずれかから選ばれる電極のうち、前記基板から最も遠い位置の電極のみを光が透過しないようにすることによって、基板側から光を取り出すことができることを特徴とした発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載した発光装置において、前記陽極および前記陰極のいずれかから選ばれる電極のうち、前記基板から最も近い位置の電極のみ光が透過しないようにすることによって、基板と逆側から光を取り出すことができることを特徴とした発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載した発光装置において、前記発光素子に含まれるすべての陽極および陰極を透光性とすることによって、基板側と基板と逆側の両方から光を取り出すことができることを特徴とした発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載した発光装置において、前記電界発光膜は、異なる発光色を示す２種類以上の電界発光膜からなることを特徴とした発光装置。
【請求項１０】
請求項５に記載した発光装置において、前記電界発光膜は、少なくとも一つの赤色発光を示す電界発光膜と、少なくとも一つの緑色発光を示す電界発光膜と、少なくとも一つの青色発光を示す電界発光膜と、からなることを特徴とした発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載した発光装置において、前記陽極とは仕事関数が４．５ｅＶから５．５ｅＶの物質であり、前記陰極とは仕事関数が２．５ｅＶから３．５ｅＶの物質であることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載した発光装置において、前記陽極とはＴｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＸＮＹ、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉＸ、ＷＮＸ、ＷＳｉＸＮＹ、ＮｂＮ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ａｕから選ばれた物質、またはこれらから選ばれた物質を含む混合物、またはこれらから選ばれた物質を含む合金であり、前記陰極とは周期表の１族もしくは２族に属する物質または周期表の１族もしくは２族に属する物質を含む混合物、または周期表の１族もしくは２族に属する物質を含む合金であることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載した発光装置が表示部として組み込まれた電子機器。
【請求項１４】
請求項１３の電子機器において、前記電子機器はビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、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、又は記録媒体を備えた画像再生装置であ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】  本発明は、陽極と、陰極と、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む膜（以下、「電界発光膜」と記す）を有する発光素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】  有機化合物は無機化合物に比べて、材料系が多様であり、適した分子設計により様々な機能を有する材料を合成できる可能性がある。また、膜等の形成物が柔軟性に富み、さらには高分子化することにより加工性にも優れるという特長もある。これらの利点から、近年、機能性有機材料を用いたフォトニクスやエレクトロニクスに注目が集まっている。
有機材料の光物性を利用したフォトニクスは、現在の工業技術において既に重要な役割を果たしている。例えば、フォトレジストなどの感光材料は、半導体の微細加工に用いられるフォトリソグラフィ技術にとって欠かせない材料である。加えて、有機化合物自体、光の吸収およびそれに伴う発光（蛍光や燐光）という性質を有しているため、レーザー色素等の発光材料としての用途も大きい。
一方、有機化合物はそれ自身キャリアを持たない材料であるため、本質的には優れた絶縁性を有する。従って、有機材料の電気物性を利用したエレクトロニクスに関しては、旧来は絶縁体としての機能を利用することが主であり、絶縁材料、保護材料、被覆材料として使用されてきた。
しかしながら、本質的には絶縁体である有機材料に大量の電流を流す手段は存在し、エレクトロニクスの分野でも実用されつつある。この手段は、大きく分けると二通りに分けられる。
そのうちの一つは、導電性高分子に代表されるように、π共役系有機化合物にアクセプタ（電子受容体）またはドナー（電子供与体）をドープすることにより、そのπ共役系有機化合物にキャリアを持たせる手段である（非特許文献１参照）。ドープ量を増やすことによってキャリアはある程度の領域まで増加していくため、暗導電率もそれに伴い上昇し、多くの電流が流れるようになる。
その電流量は、通常の半導体かそれ以上のレベルにまで到達できるため、このような挙動を示す材料の一群は、有機半導体（場合によっては有機導電体）と呼ぶことができる。
このように、アクセプタまたはドナーをドープすることによって暗導電率を向上させ、有機材料に電流を流す手段は、一部では既にエレクトロニクスの分野で応用されている。例えば、ポリアニリンやポリアセンを用いた充電可能な二次電池や、ポリピロールを用いた電界コンデンサなどがある。
有機材料に大量の電流を流すもう一つの手段は、空間電荷制限電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）を利用する手段である。ＳＣＬＣとは、外部から空間電荷を注入して移動させることにより流れる電流であり、その電流密度はチャイルドの法則、すなわち下記式（１）で表される。Ｊは電流密度、εは比誘電率、ε０は真空誘電率、μはキャリア移動度、Ｖは電圧、ｄはＶが印加されている電極間の距離（以下、「厚さ」と記す）である。
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なお、上記式（１）で表されるＳＣＬＣは、ＳＣＬＣが流れる際のキャリアのトラップを一切仮定しない式である。キャリアのトラップによって制限される電流はＴＣＬＣ（Ｔｒａｐ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）と呼ばれ、電圧のべき乗に比例するが、これらはどちらもバルク律速の電流であるので以下では同様の扱いとする。
ここで、対比のために、オームの法則に従うオーム電流が流れる際の電流密度を表す式を、下記式（２）に示す。σは導電率、Ｅは電界強度である。
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式（２）中の導電率σは、σ＝ｎｅμ（ｎはキャリア密度、ｅは電荷）で表されるため、キャリア密度が流れる電流量の支配因子に含まれる。したがって、ある程度のキャリア移動度を持つ有機材料に対し、先に述べたようなドーピングによるキャリア密度の増大を図らない限り、通常キャリアがほとんど存在しない有機材料にはオーム電流は流れない。
ところが、式（１）を見てわかるとおり、ＳＣＬＣを決定する因子は、誘電率、キャリア移動度、電圧、および厚さであり、キャリア密度は関係ない。すなわち、キャリアを持たない絶縁体である有機材料であっても、厚さｄを十分薄くし、キャリア移動度μが大きい材料を選ぶことにより、外部からキャリアを注入して電流を流すことができるのである。
この手段を用いた場合でも、その電流量は、通常の半導体かそれ以上のレベルにまで到達できるため、キャリア移動度μが大きい有機材料、言い換えれば潜在的にキャリアを輸送できる有機材料は有機半導体と呼ぶことができる。
ところで、このようなＳＣＬＣを利用した有機半導体素子の中でも特に、機能性有機材料の光物性・電気物性の両方を活かしたフォトエレクトロニクスデバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と記す）が近年めざましい発展を見せている。
有機ＥＬ素子の最も基本的な構造は、１９８７年に報告されている（非特許文献２参照）。非特許文献２で報告されている素子は、正孔輸送性の有機化合物と電子輸送性の有機化合物とを積層させた合計約１００ｎｍ程度の電界発光膜を電極で挟んだダイオード素子の一種であり、電子輸送性の化合物として発光性の材料（蛍光材料）を用いている。このような素子に電圧を印加することにより、発光ダイオードのように発光を取り出すことができる。
その発光機構は、電極で挟んだ電界発光膜に電圧を加えることにより、電極から注入された正孔および電子が電界発光膜中で再結合して励起状態の分子（以下、「分子励起子」と記す）を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際に光が放出されると考えられている。
なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、基底状態は通常一重項状態であるため、一重項励起状態からの発光は蛍光、三重項励起状態からの発光は燐光と呼ばれる。本明細書中においては、どちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。
このような有機ＥＬ素子において、通常、電界発光膜は１００〜２００ｎｍ程度の薄膜で形成される。また、有機ＥＬ素子は、電界発光膜そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、有機ＥＬ素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
また、例えば１００〜２００ｎｍ程度の電界発光膜において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、電界発光膜のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒オーダー以内で発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
こういった薄型軽量・高速応答性などの特性から、有機ＥＬ素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
しかし上記ようなすばらしい特徴を有する反面、あまり実用化に至っていない原因として素子寿命が十分でない点が上げられる。
有機ＥＬ素子を構成する電界発光膜は、電流が流れることによってその有機半導体の機能の劣化が促進される。有機ＥＬ素子においては、初期輝度にほぼ反比例、言い換えれば流す電流の量に反比例する形で素子寿命（発光輝度の半減期）が悪くなることが知られている（非特許文献３）。
このことから有機ＥＬ素子の電界発光膜に流す電流量を減少させることは、消費電力の観点はもちろんのこと、素子寿命の観点からも重要であるといえる。
非特許文献１  白川  英樹  他著  「シンセシス  オブ  エレクトリカリー  コンダクティング  オーガニック  ポリマーズ：ハロゲン  デリバティブズ  オブ  ポリアセチレン，（ＣＨ）Ｘ」（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｈａｌｏｇｅｎ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙａｃｅｔｙｒｅｎｅ，（ＣＨ）Ｘ），ケミカル  コミュニケーションズ，１９７７，１６，５７８−５８０
非特許文献２  Ｃ．Ｗ．タン  他著，「オーガニックエレクトロルミネッセント  ダイオード」（Ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｄｉｏｄｅｓ），アプライド  フィジックス  レターズ，Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
非特許文献３  佐藤佳晴、「応用物理学会  有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌」、Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１，（２０００）、８６−９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、有機ＥＬ素子の電界発光膜に流す電流量を減少させ、素子寿命を向上させる素子構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に第１の電極があり、前記第１の電極に接して第１の電界発光膜があり、前記第１の電界発光膜に接して第２の電極があり、前記第２の電極に接して第２の電界発光膜があり、前記第２の電界発光膜に接して第３の電極があり、前記第１の電極および前記第３の電極は陽極または陰極の一方として機能し、前記第２の電極は陽極または陰極の他方として機能することを特徴とする発光装置である。
なお、前記第１の電極および前記第３の電極は電気的に接続されていてもよい。
また、他の構成としては基板上に複数の陽極と複数の陰極が交互に形成され、各陽極と陰極の間に電界発光膜があることを特徴とする発光装置である。
前記発光装置において、複数の陽極が電気的に接続され、複数の陰極が電気的に接続されていてもよい。
また、前記発光装置において、前記陽極および前記陰極のいずれかから選ばれる電極のうち、前記基板から最も遠い位置の電極のみを光が透過しないようにすることによって、基板側から光を取り出すことができる。
また、前記発光装置において、前記陽極および前記陰極のいずれかから選ばれる電極のうち、前記基板から最も近い位置の電極のみ光が透過しないようにすることによって、基板と逆側から光を取り出すこともできる。
さらに前記発光装置において、前記発光素子に含まれるすべての陽極および陰極を透光性とすることによって、基板側と基板と逆側の両方から光を取り出すこともできる。
なお、前記発光装置において、前記複数の発光素子に異なる発光色を示す２種類以上の発光素子を用いることもできる。
また、前記発光装置において、前記複数の発光素子は、少なくとも一つの赤色発光を示す発光素子と、少なくとも一つの緑色発光を示す発光素子と、少なくとも一つの青色発光を示す発光素子を用いることにより白色発光させることもできる。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子として電界発光膜を有する発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）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。
【発明の効果】  本発明は、電界発光膜を電極に対して並列に接続し、かつ、垂直に積層させることによって、単位面積当たりのパワー効率を向上させることができることを特徴とする。また、電界発光膜へ供給する電流量を低減させることによって、素子寿命を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の基本的構成を示す図である。
図２は本発明の基本的構成を示す図である。
図３は本発明の基本的構成の最小構成を示す図である。
図４は本発明の最小構成での電子と正孔の流れる様子を示す図である。
図５は本発明と従来技術との比較を示す図である。
図６はアクティブマトリックス構造の発光装置を示す図である。
図７は電界発光膜の詳細図（実施例２）である。
図８は電界発光膜の詳細図（実施例３）である。
図９は光の出射方向を示す図である。
図１０は発光装置の応用例である。
【発明を実施するための最良の形態】（実施の形態１）
図１、図２は本発明の概略図である。図１では基板１０１上に基板に近い方から第１の陽極１０２、第１の陰極１０４、第２の陽極１０６、第２の陰極１０８、．．．第ｎの陰極１０９、第ｎ＋１の陽極１１１と、同じ外部電極に接続された陽極と陰極が交互に設けられている。そして、第１の陽極１０２と第１の陰極１０４の間には第１の電界発光膜１０３が、第１の陰極１０４と第２の陽極１０６の間には第２の電界発光膜１０５が、第２の陽極１０６と第２の陰極１０８の間には第３の電界発光膜１０７が、．．．第ｎの陰極１０９と第ｎ＋１の陽極１１１の間には第２ｎの電界発光膜１１０が形成され、１対の陽極と陰極の間に挟持された電界発光膜で１つの発光素子を形成している。図２は基板２０１上に陰極２０２、陽極２０４、陰極２０６、．．．陽極２０９、陰極２１１と電極が積層され、これらの間に電界発光膜２０３，２０５，２０７，２１０が形成された例であり、電極の積層の順番が異なるのみで図１と同様である。また、図１と図２では基板上での電極の積層が陽極から始まっていれば陽極で終わっており、陰極で始まっていれば陰極で終わっているが、もちろん陽極から積層されていても陰極で終わって良いし、またその逆もありえる。積層する陽極と陰極の数は使用者が必要に応じて適宜設定すれば良い。
また、各陽極はホール注入性に優れた物質が適しており、仕事関数が大きい物質（４．５〜５．５ｅＶ程度）が好ましい。例えば、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＸＮＹ、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉＸ、ＷＮＸ、ＷＳｉＸＮＹ、ＮｂＮ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ａｕ等であり、これらの混合物や合金でもよい。陰極に用いる材料としては、電子注入性に優れた仕事関数の小さい物質（２．５〜３．５ｅＶ程度）（代表的には周期表の１族もしくは２族に属する金属元素）や、これらを含む合金を用いることが好ましいとされている。中でも、陰極に用いる材料としては、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉなどの合金が望ましい。
（実施の形態２）
本発明の基本原理を本発明における最小の構成である図３の構造をもとに説明する。なお、本明細書において透光性とは、透明もしくは光を透過するのに十分な状態であることとする。
図３は透光性の基板３０１上に第１の陽極３０２、第１の電界発光膜３０３、陰極３０４、第２の電界発光膜３０５、第２の陽極３０６を形成した例である。３０２、３０４、３０６は透光性の電極を用いる。
図３の構造の素子に電流を流した場合の電子および正孔の流れる様子を図４に示す。正孔は図中４０１のように２つの陽極から注入され、電子は４０２のように中央の陰極から上下両方の電界発光膜に注入される。このとき図５（Ｂ）の矢印５０１のように外部電源から電流Ｉを供給すると、第１の陽極と第２の陽極に対して、それぞれ矢印５０２のようにＩ／２の電流が流れ、ついで第１の電界発光膜と第２の電界発光膜にそれぞれＩ／２の電流が流れる。１つの電界発光膜に電流Ｉが流れたときに放出されるフォトンの数をＮ個とすると、それぞれの電界発光膜からは矢印５０３のようにＮ／２個のフォトンが放出され、２つの電界発光膜から放出されるフォトンの合計はＮ個になる。
一方、図５（Ａ）に示した１つの電界発光膜を陽極と陰極で挟んだ構造の素子に外部電源から矢印５０１のように電流Ｉを流した場合、図５（Ｂ）のときと同様に電界発光膜からＮ個のフォトンが放出される。
図５（Ａ）と図５（Ｂ）を比較してみると、同じ数のフォトンを放出させようとしたとき、外部電源から供給される電流量はどちらもＩだが、図５（Ｂ）の構造を用いた場合、ひとつの電界発光膜に流れる電流量はＩ／２ですむ為、電流による電界発光膜の劣化を減少させる事ができる。
また、消費電力について考えてみる。図５（Ａ）の構造の素子において、Ｎ個のフォトンを電界発光膜から放出させるのに必要な電流をＩとし、電流Ｉを流す為に必要な電圧をＶとすると、この構造の素子の消費電力Ｐａは以下のようになる。
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これに対し図５（Ｂ）構造の素子において、２つの電界発光膜から合計Ｎ個のフォトンを放出させるのに必要な電流の合計はＩであるが、回路が並列になっていることから、外部電源から供給する必要のある電圧は、式（１）からＶ／√２であることがわかる。ここで図５（Ｂ）素子でＮ個のフォトンを放出させるのに必要な電力Ｐｂを示す。
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このように本発明で開示する構造を用いた場合、通常用いられる構造の素子に比べ、同じ数のフォトンを放出するのに必要とする電力を１／√２倍に減少することができる。
前記図３の構造を実現するためには、陽極３０２と陰極３０４および陰極３０４と陽極３０６が短絡することなく、陽極３０２と陽極３０６を接続させることが重要である。この手段としてはメタルマスクによる塗り分けが適当である。
上記では電界発光膜が２つの場合のみを述べたが、図１に示した３つ以上の電界発光膜を含む構造に関しても適用可能である。また、図２に示した構造に関しても同様に適用可能である。
【実施例１】  本実施例では、まず画素部に本発明の電界発光素子を有する発光装置について図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）を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はシール剤であり、シール剤６０５で囲まれた内側６０７は、空間になっている。
なお、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６（Ｂ）を用いて説明する。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、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
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の陽極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の陽極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、被覆率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、感光性の光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。
なお、絶縁物６１４には第１の陽極６１３と第２の陽極６１９とを接続させるための陽極コンタクト６２１を有する必要がある。
第１の陽極６１３上には、第１の電界発光膜６１６、第１の陰極６１７、第２の電界発光膜６１８、第２の陽極６１９がそれぞれ形成されている。
ここで第１の陽極６１３及び第２の陽極６１９に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。
なお、第１の陽極６１３及び第２の陽極６１９のうち少なくとも一つは光を透過するのに十分透明でなければならないので、光を透過するのに十分な薄さの金属薄膜を用いるか、透明導電膜を用いるか、金属薄膜と透明導電膜との積層を用いることとする。
また、第１の電界発光膜６１６、第２の電界発光膜６１８は、蒸着マスクを用いた蒸着法またはインクジェット法によって形成される。電界発光層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
また、第１の電界発光膜６１６と第２の電界発光膜６１８の間に保持される第１の陰極６１７上に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、またはＣａＮ）を用いればよい。
なお、第１の電界発光膜６１６と第２の電界発光膜６１８で生じた光が第１の陰極６１７を透過させるようにするには、第１の陰極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜を用いるか、あるいは透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）等を用いるか、金属薄膜と透明導電膜との積層を用いるのが良い。
さらにシール剤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、およびシール剤６０５で囲まれた空間６０７に電界発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール剤６０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール剤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、本発明の電界発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【実施例２】  本実施例では、基板に最も近い位置の電極に陽極を用いた場合の電界発光素子の構造を説明する。
第１の陽極６１３上に積層する構造の詳細を説明する。ここで電界発光膜および、第１の陰極６１７は蒸着法により作製し、第１の陰極６１７には光を透過するのに十分薄い金属薄膜を用い第２の陽極６１９はスパッタリング法により作製する透明導電膜を用い、これらはすべてメタルマスクを通してパターニングして作製する。
図７に図６の電界発光素子６２０の詳細な構造を示す。以下、正孔注入層７０２、正孔輸送層７０３、発光層７０４、電子輸送層７０５、電子注入層７０６は、メタルマスクを用いて第１の陽極６１３上に選択的に成膜し、陽極コンタクト部６２１には成膜されないように制御する。また、陰極と陽極とがショートしないようにメタルマスクを使い分ける。
まず、蒸着法により第１の陽極７０１上に正孔注入性の有機化合物である銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を２０ｎｍの膜厚で成膜し正孔注入層７０２とし、正孔輸送性の有機化合物である、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚で成膜し正孔輸送層７０３とする。
ついで、蒸着法により電子輸送性発光材料の有機化合物である、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と示す）を３７．５ｎｍの膜厚で成膜して発光層７０４とし、同じくＡｌｑ３を３７．５ｎｍの膜厚で成膜して電子輸送層７０５とする。発光層７０４と電子輸送層７０５は連続して成膜することができる。
さらに、陰極からの電子注入性を高めるために無機化合物であるフッ化カルシウム（以下、ＣａＦ２と示す）を１ｎｍの膜厚で成膜し電子注入層７０６とする。
以上のようにして第１の電界発光膜７０９を得ることができる。
さらに第１の陰極７０７としてアルミニウム（以下、Ａｌと示す）を５ｎｍの膜厚で成膜する。
その後、第１の陰極７０７の上に電子注入層７０６としてＣａＦ２を１ｎｍ成膜し、電子輸送層７０５としてＡｌｑ３を３７．５ｎｍ成膜し、発光層７０４としてＡｌｑ３を３７．５ｎｍ成膜し、正孔輸送層７０３としてα−ＮＰＤを４０ｎｍ成膜し、正孔注入層７０２としてＣｕ−Ｐｃを２０ｎｍ成膜して第２の電界発光膜７１０を得る。
さらに第２の陽極７０８をスパッタリング法により作製する。この時、第２の陽極７０８は図６の陽極コンタクト部６２１を通して第１の陽極６１３と接続するようにし、かつ、第１の陰極６１７とショートしないようにメタルマスクを使用し成膜部分を制御する。
以上により電界発光素子６２０が完成する。なおこの発光素子から放出される光は、すべての電極が透光性であることから、図９（Ａ）のように基板側および逆側の両方から放出される。
【実施例３】  本実施例では、基板に最も近い位置の電極に陰極を用いた場合の電界発光素子の構造を説明する。
基板に最も近い位置の電極に陰極を用いた場合の電界発光膜の構成および、電界発光膜と電極との関係は図８に示した通りであり、図中の８０１は第１の陰極、８０７が第１の陽極、８０８が第２の陰極を表す。なお、各電界発光膜を構成する各層の詳細は前記実施例２と同じであり、同じ番号で示してある。
本実施例で示す素子は、前記実施例２の素子と同様の動作を示す。
【実施例４】  本実施例は、図９（Ｂ）のように基板と逆側からのみ光を放射させる構造について説明する。
前記実施例３で示したように基板に最も近い位置の電極を陰極とする。ただし、第１の陰極９０７は、光が透過しないように２００ｎｍ程度のＡｌの厚膜を成膜する。
第１の陰極９０７以外の構造は前記実施例２と同じでよい。すると、発光層から放出される光のうち、基板側に放出された光は矢印９０５のように第１の陰極９０７で反射されるため、図９（Ｂ）に示す矢印９０６のように、光は基板と逆側からのみ出射される。
以上により基板と逆側からのみ光を放射させる構造が実現する。
【実施例５】  本実施例は、図９（Ｃ）のように基板側からのみ光を放出させる構造について説明する。
前記実施例３で示したように基板に最も近い位置の電極を陰極とする。ただし、図９（Ｃ）のように基板から最も遠い位置の陰極９１０は、光が透過しないように２００ｎｍ程度のＡｌの厚膜を成膜する。
第１の陰極以外の構造は前記実施例２と同じでよい。すると、発光層から放出される光のうち、基板と逆側に放出された光は、矢印９０８のように厚膜の陰極９１０で反射されるため、図９（Ｃ）に示す矢印９０９のように、光は基板側からのみ出射される。
以上により基板側からのみ光を放出させる構造が実現される。
【実施例６】  本実施例では、２種類の異なる発色を示す発光素子を用いて白色発光する発光装置の説明をする。
本実施例の構成は、発光層以外は前記実施例２と同じ構成である。
本実施例では２つの発光層を補色の関係にある青色発光を示す発光素子と燈色発光を示す発光素子で構成する。ここで、補色の関係とは異なる２色の光を合わせて白色の光を作り出すことのできる色のことをいう。
本実施例の構成では２つの発光層は一つの電源系で制御されるため、両方の発光層が同時に光り、白色発光を実現する。
【実施例７】  本実施例では、３種類の異なる発色を示す発光素子を用いて白色発光する発光装置の説明をする。
本実施例で示す構造は、３つの電界発光素子を含む構造である。図１および図２で陽極及び陰極に挟まれた電界発光膜が３つある場合に相当する。
本実施例の構造において、発光層以外は実施例２と同じである。
前記３つの電界発光素子を含む構造において、３つの発光層にはそれぞれ赤色発光を示す発光素子と、緑色発光を示す発光素子と、青色発光を示す発光素子の３色の発光素子を用いる。
これら３つの電界発光素子は、一つの電源系で制御されるため、同時に発光することにより白色発光を実現する。
【実施例８】  本実施例では、本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について説明する。
本発明の電界発光素子を有する発光装置を用いて作製された電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（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）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（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。これらの電気器具の具体例を図１１に示す。
図１０（Ａ）は表示装置であり、筐体１００１、支持台１００２、表示部１００３、スピーカー部１００４、ビデオ入力端子１００５等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部１００３に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図１０（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体１１０１、筐体１１０２、表示部１１０３、キーボード１１０４、外部接続ポート１１０５、ポインティングマウス１１０６等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部１１０３に用いることにより作製される。
図１０（Ｃ）はモバイルコンピュータであり、本体１２０１、表示部１２０２、スイッチ１２０３、操作キー１２０４、赤外線ポート１２０５等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部１２０２に用いることにより作製される。
図１０（Ｄ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体１３０１、筐体１３０２、表示部Ａ１３０３、表示部Ｂ１３０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部１３０５、操作キー１３０６、スピーカー部１３０７等を含む。表示部Ａ１３０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ１３０４は主として文字情報を表示するが、本発明の電界発光素子を有する発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ１３０３、１３０４に用いることにより作製される。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１０（Ｅ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体１４０１、表示部１４０２、アーム部１４０３を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部１４０２に用いることにより作製される。
図１０（Ｆ）はビデオカメラであり、本体１５０１、表示部１５０２、筐体１５０３、外部接続ポート１５０４、リモコン受信部１５０５、受像部１５０６、バッテリー１５０７、音声入力部１５０８、操作キー１５０９、接眼部１５１０等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部１５０２に用いることにより作製される。
ここで、図１０（Ｇ）は携帯電話であり、本体１６０１、筐体１６０２、表示部１６０３、音声入力部１６０４、音声出力部１６０５、操作キー１６０６、外部接続ポート１６０７、アンテナ１６０８等を含む。本発明の電界発光素子を有する発光装置をその表示部１６０３に用いることにより作製される。なお、表示部１６０３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。
以上の様に、本発明の電界発光素子を有する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気器具に適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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