(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に設けられた発光層と、発光層に電子又はホールを供給する透明導電層と、発光層の発光を制御するマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板とを有するアクティブマトリクス型発光素子において、透明導電層の発光層と反対側の面に屈折率が１．０１〜１．３の範囲である低屈折率層を設けて成ることを特徴とするアクティブマトリクス型発光素子。
【請求項２】
ＴＦＴ基板は低屈折率層の発光層と反対側に配置されて成ることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型発光素子。
【請求項３】
ＴＦＴ基板は発光層の低屈折率層と反対側に配置されて成ることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型発光素子。
【請求項４】
低屈折率層がシリカエアロゲル薄膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアクティブマトリクス型発光素子。
【請求項５】
請求項２のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板にアルコキシシランを加水分解・重縮合してなる湿潤ゲルを乾燥して得られる低屈折率層を形成し、低屈折率層の上に透明導電層からなるアノード、発光層、カソードをこの順に形成することを特徴とするアクティブマトリクス型発光素子の製法。
【請求項６】
請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板に、絶縁層、カソード、発光層、透明導電層からなるアノードをこの順に形成し、次いで透明導電層の上にアルコキシシランを加水分解・重縮合してなる湿潤ゲルを乾燥して得られる低屈折率層を形成し、さらに低屈折率層の上に光透過性材料による保護層を形成することを特徴とするアクティブマトリクス型発光素子の製法。
【請求項７】
請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板に、絶縁層、カソード、発光層、透明導電層からなるアノードをこの順に形成し、シリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層を表面に設けた光透過性保護シートを、低屈折率層の側が透明導電層と接するように重ね合わせることを特徴とするアクティブマトリクス型発光素子の製法。
【請求項８】
請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板に、絶縁層、アノード、発光層、透明導電層からなるカソードをこの順に形成し、シリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層を表面に設けた光透過性保護シートを、低屈折率層の側が透明導電層と接するように重ね合わせることを特徴とするアクティブマトリクス型発光素子の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種ディスプレイ装置、表示装置などに用いられるアクティブマトリクス型発光素子及びその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報化社会の進展に伴って、各種のディスプレイが開発されている。その中で、自発光型の電子ディスプレイとして特に期待されているものの一つに、ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子、電界発光素子）がある。ＥＬ素子は物質に電界を印加したときに発光を生じる現象を利用したものであり、無機ＥＬ層あるいは有機ＥＬ層を電極で挟んだ構造に形成されている。
【０００３】
図５はその一例の有機ＥＬ素子の基本構造を示すものであり、ガラス板など透明な基板１１の上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）から形成されるアノードとなる透明導電層２、有機ＥＬからなる発光層３、カソード５を積層した構造に形成されている。このものでは、透明導電層２のアノードから注入されたホールとカソード５から注入された電子が有機ＥＬの発光層３で再結合し、発光中心である蛍光色素などを励起することにより発光するものである。そして有機ＥＬの発光層３から発光した光は、透明導電層２を透過して透明な基板１１から出射されるようになっている。
【０００４】
このようにＥＬ素子は自発光するので、液晶の場合のようなバックライトを必要とすることなく、軽量化や薄型化が容易なディスプレイ装置や表示装置を作製することができる。そしてＥＬ素子を用いた発光素子として、液晶ディスプレイの場合と同様に、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）をスイッチング用半導体素子などとして用いてアクティブマトリクス駆動させるアクティブマトリクス型発光素子が、特許第２７８４６１５号公報などで提供されている。
【０００５】
このアクティブマトリクス型発光素子の基本的な構造は、上記の図５において、その基板１１として、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板を用いるようにしたものとして形成されるものである。
【０００６】
ここで、アクティブマトリクス型発光素子の発光層３で発生した光が発光素子の外部へ取り出される取り出し率ηは、古典光学の法則により、屈折率ｎの媒体中から屈折率１．０の空気中に出射される際の全反射の臨界角θｃで決まる。屈折の法則からこの臨界角θｃは次の式（１）で与えられる。
【０００７】
ｓｉｎθｃ＝１／ｎ          （１）
そして取り出し率ηは、屈折率ｎの媒体から空気中へ通過する光量と発生した全光量（媒体と空気の界面で全反射される光量と空気中へ通過する光量の和）の比から次の式（２）で求められる。
【０００８】
η＝１−（ｎ2−１）1/2／ｎ  （２）
尚、媒体の屈折率ｎが１．５より大きい場合には次の近似式（３）を用いることができるが、媒体の屈折率ｎが１．００に極めて近い場合は上記の式（２）を用いる必要がある。
【０００９】
η＝１／（２ｎ2）           （３）
ここで、アクティブマトリクス型発光素子において有機ＥＬの発光層３や透明導電層２の厚みは光の波長より短いので、ＴＦＴ基板１１のガラス板の屈折率が主として取り出し率ηに寄与することになる。そしてガラスの屈折率ｎは一般に１．５〜１．６程度であるので、（３）式から、取り出し率ηは約０．２（約２０％）になる。残りの約８０％は、図６に示すように、ＴＦＴ基板１１のガラス板と空気の界面の全反射によって導波光としてＴＦＴ基板１１の端部から失われており、発光素子の表面からの発光の効率が悪くなっているものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、アクティブマトリクス型発光素子の発光層で発生した光を大気中に取り出す際の取り出し率は低く、表面からの発光効率が高いアクティブマトリクス型発光素子を得ることは困難であるという問題を有するものであった。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光を外部に取り出す取り出し率が高く、表面からの発光効率が高いアクティブマトリクス型発光素子及びその製法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るアクティブマトリクス型発光素子は、マトリクス状に設けられた発光層３と、発光層３に電子又はホールを供給する透明導電層２と、発光層３の発光を制御するマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板１とを有するアクティブマトリクス型発光素子において、透明導電層２の発光層３と反対側の面に屈折率が１．０１〜１．３の範囲である低屈折率層４を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項２の発明は、請求項１において、ＴＦＴ基板１は低屈折率層４の発光層３と反対側に配置されて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
また請求項３の発明は、請求項１において、ＴＦＴ基板１は発光層３の低屈折率層４と反対側に配置されて成ることを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、低屈折率層４がシリカエアロゲル薄膜であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項５に係るアクティブマトリクス型発光素子の製法は、上記の請求項２のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴ８からなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板１にアルコキシシランを加水分解・重縮合してなる湿潤ゲルを乾燥して得られる低屈折率層４を形成し、低屈折率層４の上に透明導電層２からなるアノード、発光層３、カソード５をこの順に形成することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項６に係るアクティブマトリクス型発光素子の製法は、上記の請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴ８からなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板１に、絶縁層６、カソード５、発光層３、透明導電層２からなるアノードをこの順に形成し、次いで透明導電層２の上にシリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層４を形成し、さらに低屈折率層４の上に光透過性材料による保護層７を形成することを特徴とするものである。
【００１８】
また本発明の請求項７に係るアクティブマトリクス型発光素子の製法は、上記の請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴ８からなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板１に、絶縁層６、カソード５、発光層３、透明導電層２からなるアノードをこの順に形成し、シリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層４を表面に設けた光透過性保護シート９を、低屈折率層４の側が透明導電層２と接するように重ね合わせることを特徴とするものである。
【００１９】
また本発明の請求項８に係るアクティブマトリクス型発光素子の製法は、上記の請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴ８からなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板に、絶縁層６、アノード１０、発光層３、透明導電層２からなるカソードをこの順に形成し、アルコキシシランを加水分解・重縮合してなる湿潤ゲルを乾燥して得られる低屈折率層を表面に設けた光透過性保護シート９を、低屈折率層４の側が透明導電層２と接するように重ね合わせることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は請求項１及び請求項２の発明の実施の形態の一例を示すものであり、ＴＦＴ基板１はガラス板など透明な基板１５の表面にＴＦＴからなるマトリクス制御回路を設けて形成してある。すなわち、図１において１６はアルミニウム配線により形成したソース電極、１７はアルミニウム配線により形成したドレイン電極、１８はゲート電極、１９はゲート絶縁膜、２０は活性半導体層、２１は保護膜であり、これらにより基板１５の表面にＴＦＴ８を形成し、そしてこのＴＦＴ８を画素の一つ一つに配置してマトリクス状に設けて、ＴＦＴ８からなるマトリクス制御回路を形成するようにしてある。
【００２２】
そしてこのＴＦＴ基板１のＴＦＴ８を形成した側の表面に低屈折率層４を設け、低屈折率層４の表面に透明導電層２を設けると共に、透明導電層２の表面に発光層３を設け、さらに発光層３の表面にカソード５を設けることによって、アクティブマトリクス型発光素子を形成することができるものである。発光層３はマトリクス状に配置して設けられるものであり、図１において２２は透明導電層２とカソード５との間の絶縁層である。
【００２３】
ここで、低屈折率層４は、光の屈折率が１．０１〜１．３０の範囲の値を持つ透明材料で形成されるものである。低屈折率層４の屈折率が１．３０を超えるものであると、光の取り出し率ηの高い発光素子を得ることが困難になる。低屈折率層４は屈折率が低いほど望ましいが、後述のシリカエアロゲルを含めて屈折率を小さくするには限界があり、１．０１が実用上の下限である。また低屈折率層４の厚みは０．１〜５０μｍの範囲が好ましく、さらに０．１〜１．０μｍの範囲がより好ましい。
【００２４】
このような低屈折率層４としては、シリカエアロゲルで形成したものが最も好ましい。シリカエアロゲルは透明で且つ空気並みの屈折率を有するので、前述の式（２）から得られる光の外部への取り出し率ηを１（１００％）近くまで向上させることが可能になるものである。
【００２５】
シリカエアロゲルは、米国特許第４４０２８２７号公報、同第４４３２９５６号公報、同第４６１０８６３号公報で提供されているように、アルコキシシラン（シリコンアルコキシド、アルキルシリケートとも称される）の加水分解、重合反応によって得られたシリカ骨格からなる湿潤状態のゲル状化合物を、アルコールあるいは二酸化炭素等の溶媒（分散媒）の存在下で、この溶媒の臨界点以上の超臨界状態で乾燥することによって製造することができる。超臨界乾燥は、例えばゲル状化合物を液化二酸化炭素中に浸漬し、ゲル状化合物が含む溶媒の全部又は一部をこの溶媒よりも臨界点が低い液化二酸化炭素に置換し、この後、二酸化炭素の単独系、あるいは二酸化炭素と溶媒との混合系の超臨界条件下で乾燥することによって、行なうことができる。
【００２６】
またシリカエアロゲルは、米国特許第５１３７２７９号公報、同第５１２４３６４号公報で提供されているように、ケイ酸ナトリウムを原料として、上記と同様にして製造することができる。
【００２７】
さらに、特開平５−２７９０１１号公報、特開平７−１３８３７５号公報に開示されているように、上記のようにしてアルコキシシランの加水分解、重合反応によって得られたゲル状化合物を疎水化処理することによって、シリカエアロゲルに疎水性を付与することが好ましい。このように疎水性を付与した疎水性シリカエアロゲルは、湿気や水等が浸入し難くなり、シリカエアロゲルの屈折率や光透過性等の性能が劣化することを防ぐことができるものである。
【００２８】
この疎水化処理の工程は、ゲル状化合物を超臨界乾燥する前、あるいは超臨界乾燥中に行なうことができる。疎水化処理は、ゲル状化合物の表面に存在するシラノール基の水酸基を疎水化処理剤の官能基と反応させ、疎水化処理剤の疎水基と置換させることによって疎水化するために行なうものである。疎水化処理を行なう手法としては、例えば、疎水化処理剤を溶媒に溶解させた疎水化処理液中にゲルを浸漬し、混合するなどしてゲル内に疎水化処理剤を浸透させた後、必要に応じて加熱して、疎水化反応を行なわせる方法がある。
【００２９】
この疎水化処理に用いる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、キシレン、トルエン、ベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルジシロキサン等を挙げることができるが、疎水化処理剤が容易に溶解し、かつ、疎水化処理前のゲルが含有する溶媒と置換可能なものであればよく、これらに限定されるものではない。また後の工程で超臨界乾燥が行なわれる場合、超臨界乾燥の容易な媒体、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、液体二酸化炭素などと同一種類もしくはそれと置換可能なものが好ましい。また疎水化処理剤としては例えば、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等を挙げることができる。
【００３０】
シリカエアロゲルによる低屈折率層４をＴＦＴ基板１に設けるにあたっては、アルコキシシラン溶液をコーティングして製膜した後、必要に応じて疎水化処理を行ない、非超臨界乾燥状態で乾燥する方法を用いることができる。請求項５の発明では、低屈折率体層４を設ける前にＴＦＴ基板１には有機ＥＬなどの素子構成薄膜が形成されているので、非超臨界乾燥による方法が好ましいのである。この非超臨界乾燥による方法は、例えば特許第３０４５４１１号公報、特公表平８−５０４６７４号公報などに記載されている方法を採用して行なうことができる。
【００３１】
また、低屈折率層４の表面に設けられる透明導電層２は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛アルミニウムなどの透明化合物や、金、銀、クロムなどの透明薄膜を用いて形成することができるが、透明性やシート抵抗（透明導電層の表面導電性を示す指標）、仕事関数の点から、酸化インジウム錫が特に好ましい。透明導電層２の膜厚は、透明性やシート抵抗を確保するために、１５０〜４００ｎｍ程度が好ましい。低屈折率層４の表面に透明導電層２を形成する方法は、特に制限されるものではなく、低屈折率層４の表面にＩＴＯ等の材料をコーティングする方法や、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＥＤ蒸着法など、従来から周知の方法を採用することができる。
【００３２】
ここで、低屈折率層４の表面に透明導電層２を設けるに先だって、マトリクス制御回路を作動させる回路を低屈折率層４に形成するための微細加工を施しておく必要がある。この微細加工の方法としては、低屈折率層４の表面にフォトレジストを設け、フォトレジストをフォトエッチングしてレジストパターンを形成した後、サンドブラストやドライエッチングをすることによって、低屈折率層４に微細なエッチング加工を行なう方法が挙げられるが、回路の精度を考慮すると、ドライエッチングがより好ましい。そして図１に示すようにこの微細なエッチング加工によってドレイン電極１７の箇所において低屈折率層４にバイヤホール２３を形成するようにしてあり、低屈折率層４の表面に設けられる透明導電層２をバイヤホール２３を通してドレイン電極１７に導通接続するようにしてある。
【００３３】
また、発光層３は、有機ＥＬや無機ＥＬによって形成されるものであり、真空蒸着などの周知の方法で透明導電層２の上に発光層３を設けることができる。有機ＥＬとしては低分子色素系材料や共役高分子系材料など、従来から使用されているものを用いることができる。また無機ＥＬとしては無機蛍光材料など、従来から使用されているものを用いることができ、無機ＥＬ層の両面には絶縁層を形成しておくのが好ましい。有機ＥＬ層として発光層３を形成する場合、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などの層との積層多層構造であってもよい。さらにカソード５は、アルミニウム、銀−マグネシウム、カルシウム等の金属で形成することができるものであり、スパッタリングや真空蒸着などの周知の方法で発光層３の上にカソード５を設けることができる。
【００３４】
上記のように形成される図１のアクティブマトリクス型発光素子にあって、アノードとなる透明導電層２とカソード５の間に直流電源を接続して発光層３に電界を印加すると、発光層３が発光する。この発光層３で発光した光は図１に矢印で示すように、透明導電層２及び低屈折率層４からＴＦＴ基板１の透明な基板１５を透過し、ＴＦＴ基板１の表面から出射する。このとき、低屈折率層２は屈折率１．０１〜１．３０と非常に小さくて１に近いので、上記の（２）式から導かれるように、光の取り出し率ηは高くなるものである。すなわち図４に示すように、ＴＦＴ基板１と空気の界面の全反射によって導波光として端部から失われる光を少なくして、発光素子の表面からの発光の効率を高めることができるものである。尚、発光層３と低屈折率層４の間には透明導電層２が介在しているが、透明導電層２の厚みは光の波長よりも小さいため、光の取り出し率ηに影響を与えることはない。
【００３５】
図２は請求項１及び請求項３の発明の実施の形態の一例を示すものであり、ＴＦＴ基板１としては図１と同じ構造のものを用いることができる。そして図２のものでは、ＴＦＴ基板１のＴＦＴ８を形成した側の表面に絶縁層６を設け、絶縁層６の表面にカソード５を設けると共にカソード５の表面に発光層３を設け、発光層３の表面に透明導電層２を設け、さらに透明導電層２の表面に低屈折率層４を設けると共に低屈折率層４の表面に透光性材料の保護層７を設けた構造に、アクティブマトリクス型発光素子を形成してある。図２において２２は透明導電層２とカソード５との間の絶縁層である。
【００３６】
上記の絶縁層６は、シリカ等の絶縁物質をスパッタリング法、ＣＶＤ法等で形成することができるものであり、厚みは０．１〜５０μｍの範囲が好ましく、特に０．１〜１μｍの範囲がより好ましい。ＴＦＴ基板１の表面に絶縁層６を設けた後、絶縁層６の表面にカソード５を設けるのであるが、これに先だって、マトリクス制御回路を作動させる回路を絶縁層６に形成するための微細加工を施しておく。この微細加工は図１において説明した方法で行なうことができるものであり、図２に示すようにソース電極１６の箇所において絶縁層６にバイヤホール２３を形成し、絶縁層６の表面に設けられるカソード５をバイヤホール２３を通してソース電極１６に導通接続するようにしてある。
【００３７】
また絶縁層６の表面にカソード５を設けた後、カソード５の表面に発光層３を設けるのであるが、発光層３としては図１の場合と同様に有機ＥＬや無機ＥＬを用いることができる。さらにこの発光層３の表面に透明導電層２を設ける。透明導電層２としては図１の場合と同様にＩＴＯなどを用いることができる。
【００３８】
このように透明導電層２を設けた後、その上にシリカエアロゲルの低屈折率層４を設ける。シリカエアロゲルの低屈折率層４の形成は、アルコキシシラン溶液をコーティングして製膜した後、必要に応じて疎水化処理を行ない、さらに超臨界乾燥するか、あるいは非超臨界乾燥状態で乾燥する方法を用いることができる。乾燥の方法は目的とする屈折率によっても異なるが、請求項６の発明では低屈折率層４を設ける前に、ＴＦＴ基板１には有機ＥＬなどの素子構成薄膜が形成されているので、非超臨界乾燥による方法が好ましい。この非超臨界乾燥による方法は、例えば特許第３０４５４１１号公報、特公表平８−５０４６７４号公報などに記載されている方法を採用して行なうことができる。このように低屈折率層４を設けた後、この上に保護層７を設けて低屈折率層４を保護し、アクティブマトリクス型発光素子を形成することができるものである。保護層７としては、透明樹脂フィルムや、ガラス等の透明パネルなどを用いることができる。さらに保護層７の表面には樹脂シートなどで形成される透明シール２４が貼ってある。
【００３９】
上記のように形成される図２のアクティブマトリクス型発光素子にあって、アノードとなる透明導電層２とカソード５の間に直流電源を接続して発光層３に電界を印加すると、発光層３が発光する。この発光層３で発光した光は図２に矢印で示すように、透明導電層２及び低屈折率層４から透光性の保護層７を透過し、透明シール２４の表面から出射する。このとき、低屈折率層２は屈折率１．０１〜１．３０と非常に小さくて１に近いので、上記の（２）式から導かれるように、光の取り出し率ηは高くなるものである。すなわち図３に示すように、保護層７や透明シール２４と空気の界面の全反射によって導波光として端部から失われる光を少なくして、発光素子の表面からの発光の効率を高めることができるものである。
【００４０】
ここで、上記の図１のアクティブマトリクス型発光素子では、発光層３で発光した光は透明導電層２及び低屈折率層４からＴＦＴ基板１の透明な基板１５を透過させて、ＴＦＴ基板１の表面から取り出すようになっているが、このものにおいてＴＦＴ基板１のＴＦＴ８は光を透過しないので、発光層３で発光した光はＴＦＴ８以外の部分から取り出す必要がある。従って、取り出す光の光量がＴＦＴ８の配置に影響され、また発光層３に対する開口率がＴＦＴ８によって制限されることになる。これに対して図２のアクティブマトリクス型発光素子では、発光層３で発光した光は透明導電層２及び低屈折率層４から透光性の保護層７を透過させて取り出すことができるものであり、ＴＦＴ基板１の側から取り出す必要はない。従って、取り出す光の光量がＴＦＴ８の配置に影響されるようなことがなくなると共に、発光層３に対する開口率を大きくすることが可能になり、高輝度化を可能にすることができるものである。また開口率が向上することによって、輝度を保ちながら微小化することが可能になり、画素数のアップや高精細化が容易になるものである。
【００４１】
また、発光層３を有機ＥＬで形成する場合、有機ＥＬは大気中に含まれる水分や酸素に触れるとその発光特性が急速に劣化するおそれがある。そこで従来はメタルキャップで覆うなどの中空部分を持つ構造に形成しており、厚みが増す要因になっているが、図２のものでは、発光層３は水分や酸素の遮断性の高い保護層７やさらに透明シール２４で被覆されているので、このような中空部分を形成する必要がなくなり、薄型構造を実現することができるものである。
【００４２】
上記の実施の形態では、ＴＦＴ基板１に絶縁層６、カソード５、発光層３、透明導電層２、低屈折率層４、透光性材料の保護層７をこの順に設けるようにしたが、ＴＦＴ基板１に絶縁層６、カソード５、発光層３、透明導電層２をこの順に設けた後、予めシリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層４を表面に設けた光透過性保護シート９を、低屈折率層４の側で透明導電層２の上に重ねて貼り合わせることによって、図２のアクティブマトリクス型発光素子を作製するようにするこもできる。光透過性保護シート９としては透明樹脂シートなどを用いることができるものであり、この光透過性保護シート９によって図２の保護層７を形成することができるものである。
【００４３】
ここで、光透過性保護シート９にシリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層４を形成するにあたっては、アルコキシシラン溶液を光透過性保護シート９の表面にコーティングして製膜した後、必要に応じて疎水化処理を行ない、さらに超臨界乾燥するか、あるいは非超臨界状態で乾燥することによって行なうことができる。コーティング方法は、光透過性保護シート９の大きさやシリカエアロゲル薄膜の厚みにもよるが、主としてスピンコーティング法、フローコーティング法などを採用することができる。このときも乾燥は超臨界乾燥、あるいは非超臨界乾燥のいずれでもよい。シリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層４の膜厚は特に限定されないものであり、むしろ基材となる光透過性保護シート９の取り扱いに耐えるべく光透過性保護シート９との密着性を有するように、光透過性保護シート９の種類や取り扱いによって適宜選定するのがよい。また光透過性保護シート９の材質によっては、コーティングの前処理としてプライマーコーティングやアルカリエッチング等を行なっておくのが好ましい。
【００４４】
また、上記の図１や図２の実施の形態では、透明導電層２をアノードとして用い、透明導電層２から発光層３にホールを供給して発光させるようにしたが、透明導電層２をカソードとして用いることもできる。この場合は例えば図３に示すような構造になるものであり、絶縁層６の表面にアノード１０を設け、アノード１０をバイヤホール２３を通してドレイン電極１７に導通接続するようにしてある。このものではカソードとなる透明導電層２とアノード１０の間に直流電源を接続して、カソードとなる透明導電層２から発光層３に電子を注入すると共にアノード１０から発光層３にホールを注入することによって、発光層３を発光させることができるものである。
【００４５】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係るアクティブマトリクス型発光素子は、マトリクス状に設けられた発光層と、発光層に電子又はホールを供給する透明導電層と、発光層の発光を制御するマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板とを有するアクティブマトリクス型発光素子において、透明導電層の発光層と反対側の面に屈折率が１．０１〜１．３の範囲である低屈折率層を設けるようにしたので、発光層で発光した光を透明導電層及び低屈折率層を透過して出射させることができ、屈折率が低い低屈折率層を透過した光は大気への取り出し率が高くなるものであって、発光素子表面からの発光効率を高めることができるものである。
【００４６】
また請求項２の発明は、ＴＦＴ基板を低屈折率層の発光層と反対側に配置するようにしたので、発光層で発光した光を低屈折率層及びＴＦＴ基板を通して出射させることができ、屈折率が低い低屈折率層を透過した光は大気への取り出し率が高くなるものであって、発光素子表面からの発光効率を高めることができるものである。
【００４７】
また請求項３の発明は、ＴＦＴ基板を発光層の低屈折率層と反対側に配置するようにしたので、発光層で発光した光を低屈折率層を通して出射させることができ、屈折率が低い低屈折率層を透過した光は大気への取り出し率が高くなるものであって、素子表面からの発光効率を高めることができるものである。しかも発光層で発光した光をＴＦＴ基板に透過させる必要がなく、取り出す光の光量がＴＦＴの配置に影響されるようなことがなくなると共に、発光層に対する開口率を大きくすることが可能になり、発光素子を高輝度に形成することができるものである。
【００４８】
また請求項４の発明は、低屈折率層がシリカエアロゲル薄膜であるので、屈折率が１．０１〜１．３と低い低屈折率層を容易に形成することができるものである。
【００４９】
本発明の請求項５に係るアクティブマトリクス型発光素子の製造方法は、上記の請求項２のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板にアルコキシシランを加水分解・重縮合してなる湿潤ゲルを乾燥して得られる低屈折率層を形成し、低屈折率層の上に透明導電層からなるアノード、発光層、カソードをこの順に形成するようにしたので、発光素子表面からの発光効率が高いアクティブマトリクス型発光素子を得ることができるものである。
【００５０】
本発明の請求項６に係るアクティブマトリクス型発光素子の製造方法は、上記の請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板に、絶縁層、カソード、発光層、透明導電層からなるアノードをこの順に形成し、次いで透明導電層の上にアルコキシシランを加水分解・重縮合してなる湿潤ゲルを乾燥して得られる低屈折率層を形成し、さらに低屈折率層の上に光透過性材料による保護層を形成するようにしたので、発光素子表面からの発光効率が高く、また高輝度に発光するアクティブマトリクス型発光素子を得ることができるものである。
【００５１】
本発明の請求項７に係るアクティブマトリクス型発光素子の製造方法は、上記の請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板に、絶縁層、カソード、発光層、透明導電層からなるアノードをこの順に形成し、シリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層を表面に設けた光透過性保護シートを、低屈折率層の側が透明導電層と接するように重ね合わせるようにしたので、発光素子表面からの発光効率が高く、また高輝度に発光するアクティブマトリクス型発光素子を得ることができるものである。
【００５２】
本発明の請求項８に係るアクティブマトリクス型発光素子の製造方法は、請求項３のアクティブマトリクス型発光素子を製造するにあたって、ＴＦＴからなるマトリクス制御回路が形成されたＴＦＴ基板に、絶縁層、アノード、発光層、透明導電層からなるカソードをこの順に形成し、シリカエアロゲル薄膜からなる低屈折率層を表面に設けた光透過性保護シートを、低屈折率層の側が透明導電層と接するように重ね合わせるようにしたので、発光素子表面からの発光効率が高く、また高輝度に発光するアクティブマトリクス型発光素子を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す断面図である。
【図４】光の透過・発光状態を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】光の透過・発光状態を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１  ＴＦＴ基板
２  透明導電層
３  発光層
４  低屈折率層
５  カソード
６  絶縁層
７  保護層
８  ＴＦＴ
９  光透過性保護シート
１０  カソード
【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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