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JP2002033198A - 発光装置及びその作製方法 - Google Patents

発光装置及びその作製方法

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JP2002033198A
JP2002033198A JP2001136190A JP2001136190A JP2002033198A JP 2002033198 A JP2002033198 A JP 2002033198A JP 2001136190 A JP2001136190 A JP 2001136190A JP 2001136190 A JP2001136190 A JP 2001136190A JP 2002033198 A JP2002033198 A JP 2002033198A
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JP
Japan
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film
electrode
emitting device
light emitting
organic
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JP2001136190A
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JP4713010B2 (ja
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Kenji Fukunaga
健司 福永
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Publication of JP2002033198A publication Critical patent/JP2002033198A/ja
Publication of JP2002033198A5 publication Critical patent/JP2002033198A5/ja
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Publication of JP4713010B2 publication Critical patent/JP4713010B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/131Interconnections, e.g. wiring lines or terminals

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るく良好な画質の発光装置を提供する。 【解決手段】 絶縁体101上に反射面を含む電極10
2、有機EL層103および透明電極104からなるE
L素子105が設けられており、透明電極104には異
方導電体108を介して透明導電膜からなる補助電極1
07が接続されている。これにより透明電極104の実
効的な抵抗値を下げることができ、有機EL層103に
対して均一な電圧を加えることが可能となるため、表示
ムラなどの表示不良を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光性材料からな
る薄膜を用いた発光装置に関する。また、その発光装置
を表示部として用いた電気器具に関する。なお、有機E
Lディスプレイや有機発光ダイオード(OLED:Orga
nic Light Emitting Diode)は本発明の発光装置に含ま
れる。
【0002】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。
【0003】
【従来の技術】近年、EL(Electro Luminescence)が
得られる発光性材料からなる薄膜(以下、EL膜とい
う)を用いた発光素子(以下、EL素子という)の開発
が進んでいる。EL素子を有する発光装置(以下、EL
発光装置という)は、陽極と陰極との間にEL膜を挟ん
だ構造からなるEL素子を有し、陽極と陰極との間に電
圧を加えることで発光を得る。特に、EL膜として有機
膜を用いたものを有機EL膜という。
【0004】陰極としては仕事関数の小さい金属(代表
的には周期表の1族もしくは2族に属する金属)を用い
ることが多く、陽極としては可視光に対して透明な導電
膜(以下、透明導電膜という)を用いることが多い。こ
のような構造であるため、得られた発光は陽極を透過し
て視認される。
【0005】最近では、TFT(薄膜トランジスタ)を
用いて各画素に設けられたEL素子の発光を制御するア
クティブマトリクス型EL発光装置の開発が進められて
おり、試作品が発表されるに至った。ここでアクティブ
マトリクス型EL発光装置の構造を図9(A)、(B)
に示す。
【0006】図9(A)において、基板901上にはT
FT902が形成され、TFT902には陽極903が
接続されている。陽極903の上には有機EL膜90
4、陰極905が形成され、陽極903、有機EL膜9
04および陰極905からなるEL素子906が形成さ
れている。
【0007】このとき、有機EL膜904で生成された
発光は陽極903を透過して図中の矢印の方向に向かっ
て放射される。従って、TFT902は観測者から見て
発光を遮る遮蔽物となってしまい、有効発光領域(観測
者が発光を観測しうる領域)を狭める要因となってい
た。また、有効発光領域が狭い場合、明るい画像を得る
には発光輝度を上げる必要があったが、発光輝度を上げ
ることは有機EL膜の劣化を早める結果となってしまっ
ていた。
【0008】そこで、図9(B)に示すような構造のア
クティブマトリクス型EL発光装置が提案されている。
図9(B)において、基板901上にはTFT902が
形成され、TFT902には陰極907が接続されてい
る。陰極907の上には有機EL膜908、陽極909
が形成され、陰極907、有機EL膜908および陽極
909からなるEL素子910が形成されている。即
ち、図9(A)に示したEL素子906とはちょうど逆
向きの構造のEL素子となる。
【0009】このとき、原理上はEL膜908で生成さ
れた発光が陽極909を透過して図中の矢印の方向に向
かって放射される。従って、TFT901は観測者から
見えない位置に設けられ、陰極903が設けられた領域
すべてを有効発光領域とすることが可能である。
【0010】しかしながら、図9(B)に示す構造は、
陽極909に均一な電圧を印加できないという問題を潜
在的に抱えている。陽極として一般的に用いられる透明
導電膜は金属膜に比べて抵抗値が高いが、熱処理により
抵抗値を下げられることが知られている。ところが有機
EL膜は耐熱性が低いため、有機EL膜を成膜した後に
150℃を超える熱処理を行うことはできない。
【0011】従って、有機EL膜の上に陽極(透明導電
膜)を積層する際には熱処理を行うことができず、抵抗
値の低い陽極を形成することが困難である。即ち、陽極
の端部と中心部とで印加される電圧が異なるといった問
題が生じる可能性があり、この問題が画質不良を起こす
要因となることが懸念される。
【0012】以上のように、有機EL膜を成膜した後に
透明導電膜を用いる構造を含む発光装置では、透明導電
膜の低抵抗化が困難という問題があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであり、明るく画質の良好
な発光装置を提供することを課題とする。また、そのよ
うな発光装置を表示部として用いた画質の良い電気器具
を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は有機EL膜を成
膜した後で設けられた透明電極に対して並列に補助的な
電極を接続することにより実質的に透明電極の低抵抗化
を図る点に特徴がある。ここで本発明について図1を用
いて説明する。
【0015】図1において、101は絶縁体、102は
反射面を含む電極、103は有機EL層、104は可視
光に対して透明もしくは半透明な電極(以下、透明電極
という)であり、絶縁体101上には反射面を含む電極
102、有機EL層103および透明電極104からな
るEL素子105が形成されている。
【0016】なお、可視光に対して透明とは可視光を8
0〜100%の透過率で透過することをいい、可視光に
対して半透明とは可視光を50〜80%の透過率で透過
することをいう。勿論、膜厚によって透過率は異なる
が、膜厚は上記範囲内に収まるように適宜設計すれば良
い。
【0017】ここで絶縁体101は絶縁基板もしくは表
面に絶縁膜を設けた基板であり、EL素子を支持できる
ものであれば良い。
【0018】また、反射面を含む電極102とは、金属
電極または金属電極および透明電極の積層された電極を
指す。即ち、電極の表面、裏面もしくは電極内部の界面
に可視光を反射しうる面(反射面)を含む電極を指す。
【0019】また、有機EL層103は、有機EL膜ま
たは有機EL膜と有機材料との積層膜を用いることがで
きる。即ち、有機EL膜を発光層として単層で設けても
良いし、有機EL膜を発光層とし有機材料を電荷注入層
もしくは電荷輸送層として積層して設けても良い。な
お、無機材料の中には電荷注入層もしくは電荷輸送層と
して用いることのできる材料もあり、そのような無機材
料を電荷注入層もしくは電荷輸送層として用いることも
可能である。
【0020】また、透明電極104としては、透明導電
膜からなる電極もしくは膜厚が5〜70nm(代表的に
は10〜50nm)の金属膜(以下、半透明な金属膜と
いう)からなる電極を用いることができる。透明導電膜
としては、酸化物導電膜(代表的には酸化インジウム
膜、酸化スズ膜、酸化亜鉛膜、酸化インジウムと酸化ス
ズとの化合物膜もしくは酸化インジウムと酸化亜鉛との
化合物膜)または酸化物導電膜に酸化ガリウムを添加し
たものを用いることができる。また、透明電極104と
して透明導電膜を用いる場合、10〜200nm(好ま
しくは50〜100nm)とすることで80〜95%の
可視光を透過することができる。
【0021】以上の構造からなるEL素子105の上に
は、封止体106、封止体106の表面に設けられた補
助電極107が設けられ、補助電極107は導電体10
8を介して透明電極104と電気的に接続されている。
なお、導電体108は透明電極104上に点在して設け
られるが、なるべく透明電極上の全面に分散させて設け
ることが好ましい。
【0022】ここで封止体106は可視光に対して透明
な基板もしくはフィルムであり、ガラス基板、石英基
板、結晶化ガラス基板、プラスチック基板もしくはプラ
スチックフィルムを用いることができる。但し、プラス
チック基板もしくはプラスチックフィルムを用いる場
合、表面もしくは裏面に酸素および水の透過を防止する
保護膜(好ましくは炭素膜、具体的にはダイヤモンドラ
イクカーボン膜)を設けておくことが望ましい。
【0023】また、補助電極107は透明電極104の
抵抗値を下げる目的で補助的に設けられた電極であり、
透明電極104と同様に透明導電膜からなる電極もしく
は膜厚が半透明な金属膜からなる電極を用いることがで
きる。また、補助電極107の膜厚を透明電極104と
同様に10〜200nm(好ましくは50〜100n
m)とすることで80〜95%の可視光を透過すること
ができる。
【0024】また、導電体108は異方導電性膜等と呼
ばれる導電膜を用いて形成することができる。従って、
異方導電膜と呼ぶこともできる。異方導電性膜とは導電
粒子(代表的には金属粒子もしくはカーボン粒子)を均
一に分散させた樹脂膜である。本発明では、異方導電性
膜108をフォトリソグラフィによりパターン化して選
択的に設けるか、インクジェット法もしくは印刷法によ
り選択的に設けることが好ましい。なぜならば異方導電
性膜は可視光に対する透過率が低いため、透明電極10
4の全面に設けてしまうと有機EL層103から発した
光が吸収されてしまうからである。
【0025】以上のような構造を含む本発明の発光装置
では、補助電極107が透明導電膜からなる透明電極1
04に並列に接続された電極として機能する。また、こ
のとき補助電極107は封止体106側に形成されるた
め、従来例で説明したような有機EL膜の耐熱性の制約
を受けずに抵抗値を低くすることができる。従って、本
発明を実施することにより透明電極104に均一な電圧
を加えることが可能となり、画質の良い画像を得ること
が可能である。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図2
を用いて説明する。図2において、201は素子を形成
する側の基板である。本発明では基板201として如何
なる材料を用いても良く、ガラス(石英ガラスを含
む)、結晶化ガラス、単結晶シリコン、セラミックス、
金属もしくはプラスチックを用いることが可能である。
【0027】基板201上には画素202が形成され、
画素202はスイッチングTFT203及び電流制御T
FT204を含む構造となっている。なお、図2には三
つの画素が示されており、各々赤、緑もしくは青に発光
する画素が形成されている。スイッチングTFT203
はビデオ信号を画素に取り込むためのスイッチとして機
能し、電流制御TFT204はEL素子に流れる電流を
制御するためのスイッチとして機能する。このとき、ス
イッチングTFT203のドレインは電流制御TFT2
04のゲートに電気的に接続されている。
【0028】スイッチングTFT203及び電流制御T
FT204の構造に限定はなく、トップゲート型(代表
的にはプレーナ型)もしくはボトムゲート型(代表的に
は逆スタガ型)を用いれば良い。また、どちらのTFT
もnチャネル型TFTもしくはpチャネル型を用いれば
良い。
【0029】また、スイッチングTFT203及び電流
制御TFT204は層間絶縁膜205に覆われ、その上
には導電体プラグ206を介して金属膜からなる画素電
極207と電流制御TFT204のドレインとが電気的
に接続されている。また、画素電極207には第1の透
明電極208が10〜200nm(好ましくは50〜1
00nm)の膜厚で積層されている。ここでは画素電極
207と第1の透明電極208とで陽極230を形成し
ている。
【0030】なお、本実施の形態では電流制御TFT2
04のドレインと画素電極207とが接続されるコンタ
クトホールを導電体で埋め込む構造としている。このコ
ンタクトホールを埋め込むように設けられた導電体を導
電体プラグと呼ぶ。導電体プラグ206は異方導電性膜
をエッチングして形成すれば良い。勿論、画素電極20
7を直接電流制御TFT204のドレインと接続させて
も良い。
【0031】ところで、上記コンタクトホールに起因す
る凹部では有機EL層のカバレッジが悪く、陰極と陽極
のショート(短絡)を招く恐れがあるため好ましいもの
ではない。本実施の形態では導電体プラグ206を用い
ることで画素電極207にコンタクトホールに起因する
凹部が形成されないようにできるため、陰極と陽極のシ
ョートを防ぐことができる。
【0032】また、画素電極207は反射率の高い金属
膜を用いることが好ましく、アルミニウム膜(アルミニ
ウム合金膜や添加物を含むアルミニウム膜を含む)もし
くは銀薄膜を用いると良い。金属膜にアルミニウムメッ
キもしくは銀メッキを施した膜を用いても良い。
【0033】次に、209は陽極230の間に設けた絶
縁膜(以下、バンクという)であり、陽極230の端部
に形成される段差を覆うように形成される。本実施の形
態ではバンク209を設けることで電界集中を起こしや
すい陽極230の端部から有機EL層を遠ざけ、電界集
中による有機EL層の劣化を防ぐ構造となっている。な
お、バンク209としては樹脂膜を用いても珪素を含む
絶縁膜(代表的には酸化珪素膜)を用いても良い。
【0034】次に、210は赤色に発光する有機EL
層、211は緑色に発光する有機EL層、212は青色
に発光する有機EL層である。有機EL層210〜21
2の層構造は公知の技術を参考にすれば良い。
【0035】また、有機EL層210〜212を覆うよ
うにして設けられた第2の透明電極213は有機EL層
に電子を注入するための電極である。この第2の透明電
極213の仕事関数は2.5〜3.5eVであることが
好ましく、周期表の1族もしくは2族に属する元素を含
む金属膜を用いると良い。ここではアルミニウムとリチ
ウムとを共蒸着した合金膜(以下、Al−Li膜とい
う)を用いる。また、Al−Li膜は金属膜であるた
め、膜厚を10〜70nm(代表的には20〜50n
m)とすることで透明電極とすることができる。
【0036】さらに、その上には100〜300nm
(好ましくは150〜200nm)の透明導電膜からな
る第3の透明電極214が設けられている。第3の透明
電極214は第2の透明電極213に電圧を加えるため
の役割を果たす電極である。ここでは第2の透明電極2
13と第3の透明電極214とで陰極231を形成して
いる。
【0037】また、基板201(ここでは基板201に
設けられた薄膜も含めて基板と呼んでいる)に対向させ
て設けられた封止体215には膜厚が10〜200nm
(好ましくは50〜100nm)の透明導電膜からなる
補助電極(第4の透明電極)216が形成されており、
第3の透明電極214および補助電極216は異方導電
性膜(金属粒子もしくはカーボン粒子を分散させた樹脂
膜)からなる導電体217を介して電気的に接続されて
いる。
【0038】導電体217は、第3の透明電極214の
上に部分的に設けることが好ましい。即ち、異方導電性
膜は黒色もしくは灰色であるため、少なくとも画素の発
光領域に重ならないように設けることが望ましい。もち
ろん、画素間に設けることで積極的にブラックマトリク
スとして用い、画素ごとの光の指向性を高めることも可
能である。
【0039】なお、基板201および封止体215は基
板201の外縁に設けられたシール材(図示せず)によ
り貼り合わせられている。また、基板201および封止
体215を貼り合わせる際、基板201と封止体215
の間隔を決めるためのスペーサ(好ましくは1〜3μ
m)を設けても良い。特に、このスペーサを導電体21
7で兼ねることは有効である。
【0040】また、基板201と封止体(対向基板)2
15との間に形成された空間218には窒素ガスもしく
は希ガスを封入しておくことが好ましい。また、この空
間218には吸湿性をもつ物質や脱酸素性をもつ物質を
設けておくことが望ましい。
【0041】ここで領域219の詳細な構造を図2
(B)に示す。図2(B)では陽極230、有機EL層
212および陰極231がEL素子220を形成してい
る。図2(A)に示した発光装置において最も特徴的な
点は陰極231を透過して発光が観測される点にある。
【0042】EL素子220で生成された光のうち陽極
230側へ向かった光は反射率の高い表面を有する画素
電極207により反射され、陰極231側へ向かう。即
ち、画素電極207は陽極230に電流を供給する(電
子を引き抜く)電極であると同時に反射電極としての機
能をも有する。
【0043】なお、第2の透明電極213は膜厚が非常
に薄いため抵抗値が高い。そのため第3の透明電極21
4を積層して低抵抗化を図っている。しかしながら、第
3の透明電極214として用いる透明導電膜は有機EL
層212を成膜した後で形成することになるため、抵抗
値を低くすることが困難である。そこで本実施の形態で
は透明導電膜からなる第3の透明電極214に並列に、
透明導電膜からなる補助電極216を接続することによ
り第3の透明電極214の実質的な低抵抗化を図ってい
る。
【0044】以上のような構造の発光装置は、画素20
2全体が有効発光領域となるため非常に明るい画像を得
ることが可能である。また、本発明を実施することによ
り陰極231全体に均一な電圧を加えることができるた
め、画質の良い画像を得ることが可能である。
【0045】
【実施例】〔実施例1〕本実施例では図2に示した発光
装置の作製工程について図3〜5を用いて説明する。な
お、図3、4に示したのは画素部における作製工程を示
す断面図である。また、本実施例によって作製される画
素の上面図(但し陽極を形成した時点での上面図)を図
5(A)に、最終的な画素の回路図を図5(B)に示
す。なお、図5に用いた符号は図3、4で用いた符号に
対応している。
【0046】まず、図3(A)に示すように、基板とし
てガラス基板301を用意し、その上に酸化珪素膜から
なる下地膜302を200nmの厚さに形成する。下地
膜302の形成は減圧熱CVD法、プラズマCVD法、
スパッタ法もしくは蒸着法を用いれば良い。
【0047】次に、下地膜302の上に結晶質珪素膜3
03を50nmの厚さに形成する。結晶質珪素膜303
の形成方法としては公知の手段を用いることが可能であ
る。固体レーザーもしくはエキシマレーザーを用いて非
晶質珪素膜をレーザー結晶化させても良いし、非晶質珪
素膜を加熱処理(ファーネスアニール)により結晶化さ
せても良い。本実施例ではXeClガスを用いたエキシ
マレーザーを照射することにより結晶化させる。
【0048】次に、図3(B)に示すように、結晶質珪
素膜303をパターニングして島状の結晶質珪素膜30
4、305を形成する。そして島状の結晶質珪素膜30
4、305を覆って酸化珪素膜からなるゲート絶縁膜3
06を80nmの厚さに形成する。さらに、ゲート絶縁
膜306の上にゲート電極307、308を形成する。
なお、ゲート電極307は図面では二つに見えるが実際
には二股に分かれた同一の電極である。
【0049】また、本実施例ではゲート電極307、3
08の材料として、350nm厚のタングステン膜もし
くはタングステン合金膜を用いる。勿論、ゲート電極の
材料としては他の公知の材料を用いることができる。さ
らに、本実施例ではこのとき同時に接続配線309も形
成する。接続配線309は後に電流制御TFTのソース
と電流供給線とを電気的に接続するための配線である。
【0050】次に、図3(C)に示すように、ゲート電
極307、308をマスクとして周期表の13族に属す
る元素(代表的にはボロン)を添加する。添加方法は公
知の手段を用いれば良い。こうしてp型の導電型を示す
不純物領域(以下、p型不純物領域という)310〜3
14が形成される。また、ゲート電極の直下にはチャネ
ル形成領域315a、315b、316が画定する。な
お、p型不純物領域310〜314はTFTのソース領
域もしくはドレイン領域となる。
【0051】次に、加熱処理を行って添加された周期表
の13族に属する元素の活性化を行う。この活性化工程
まで行った島状の結晶質珪素膜からなるパターンを活性
層と呼ぶ。なお、この活性化はファーネスアニール、レ
ーザーアニールもしくはランプアニールにより行うか、
又はそれらを組み合わせて行えば良い。本実施例では5
00℃4時間の加熱処理を窒素雰囲気で行う。
【0052】但し、この活性化工程では処理雰囲気中の
酸素濃度を1ppm以下(好ましくは0.1ppm以
下)にすることが望ましい。酸素濃度が高いとゲート電
極307、308、接続配線309の表面が酸化されて
しまい、後に形成するゲート配線や電流供給線との電気
的接触が難しくなってしまうからである。
【0053】なお、活性化が終了したら、水素化処理を
行うと効果的である。水素化処理は公知の水素アニール
技術もしくはプラズマ水素化技術を用いれば良い。
【0054】次に、図3(D)に示すように、接続配線
309に接するようにして電流供給線317を形成す
る。このような構造(上面図は図5(A)の501で示
される領域に示す)とすることで接続配線309と電流
供給線317が電気的に接続される。なお、図示してい
ないが、このときゲート配線(図5(A)の502で示
される配線)も同時に形成され、ゲート電極307と電
気的に接続される。この上面図は図5(A)の503で
示される領域に示す。
【0055】この503で示される領域において、ゲー
ト配線502が凸部を有しているのはゲート電極307
を乗り越えない部分を確保しておくための冗長設計であ
る。こうすることでゲート配線502がゲート電極30
7を乗り越える部分で断線したとしてもゲート配線50
2がそこで電気的に断線してしまうことを避けることが
できる。また、ゲート電極307をコの字型に加工して
いるのも、確実に両方のゲート電極に電圧が印加される
ようにするための冗長設計である。
【0056】この電流供給線317及びゲート配線50
2は接続配線309やゲート電極307よりも低抵抗な
金属膜で形成される。好ましくはアルミニウム、銅もし
くは銀を含む金属膜を用いると良い。即ち、微細なパタ
ーン精度を要求されるゲート電極には加工性の高い金属
膜を用い、抵抗率の低さを要求されるバスライン(本実
施例ではゲート配線や電流供給線)には低抵抗な金属膜
を用いる。
【0057】ゲート配線502及び電流供給線317を
形成したら、酸化珪素膜からなる第1層間絶縁膜318
を800nmの厚さに形成する。形成方法としてはプラ
ズマCVD法を用いれば良い。第1層間絶縁膜318と
しては他の無機絶縁膜を用いても良いし、樹脂(有機絶
縁膜)を用いても良い。
【0058】次に、図3(E)に示すように、第1層間
絶縁膜318にコンタクトホールを形成して配線319
〜322を形成する。本実施例では配線319〜322
としてチタン/アルミニウム/チタンの三層構造からな
る金属配線を用いる。勿論、導電膜であれば如何なる材
料を用いても良い。配線319〜322はTFTのソー
ス配線もしくはドレイン配線となる。
【0059】また、電流制御TFTのドレイン配線32
2は接続配線309と電気的に接続される。その結果、
電流制御TFT402のドレインと電流供給線317と
が電気的に接続される。
【0060】この状態でスイッチングTFT401及び
電流制御TFT402が完成する。本実施例ではどちら
のTFTもpチャネル型TFTで形成されるが、両方も
しくはいずれか一方をnチャネル型TFTとしても良
い。
【0061】また、スイッチングTFT401はゲート
電極が活性層を二カ所で横切るように形成されており、
二つのチャネル形成領域が直列に接続された構造となっ
ている。このような構造とすることでオフ電流値(TF
Tがオフされた時に流れる電流)を効果的に抑制するこ
とができる。
【0062】また、画素内では図5(A)に示すように
保持容量504が形成される。保持容量504の断面図
(図5(A)をB−B’で切断した断面図)を図6に示
す。保持容量504は電流制御TFT402のドレイン
に電気的に接続された半導体層505、ゲート絶縁膜3
06及び容量配線506で形成される。即ち、半導体層
505と容量配線506はゲート絶縁膜306により絶
縁され、コンデンサ(保持容量)を形成している。
【0063】容量配線506はゲート配線502や電流
供給線317と同時に形成され、ゲート電極308と接
続配線507とを電気的に接続する配線も兼ねる。な
お、接続配線507はスイッチングTFT401のドレ
イン配線(ソース配線として機能する場合もある)32
0に電気的に接続されている。
【0064】本実施例に示す保持容量の利点は、容量配
線506が活性層を形成した後に形成される点である。
即ち、本実施例の場合、半導体層505がp型不純物領
域となっているため、そのまま電極として用いることが
可能である。
【0065】配線319〜322を形成したら、窒化珪
素膜もしくは窒化酸化珪素膜からなるパッシベーション
膜323を200nmの厚さに形成する。このパッシベ
ーション膜323を形成する前もしくは後に水素化処理
を行うことでTFTの電気特性を向上させることができ
る。
【0066】次に、図4(A)に示すように、第2層間
絶縁膜324としてアクリル樹脂を1μmの厚さに形成
し、コンタクトホール325を開けた後、異方導電性膜
326を形成する。本実施例では異方導電性膜326と
して銀粒子を分散させたアクリル樹脂を用いる。また、
異方導電性膜326はコンタクトホール325を平坦化
することができる程度に十分な厚さで形成することが望
ましい。本実施例では、1.5μmの厚さでスピンコー
ティング法により形成する。
【0067】次に、異方導電性膜326を、酸素ガスを
用いたプラズマによりエッチングする。このプロセスは
第2層間絶縁膜324が露呈するまで続けられる。エッ
チングが終了すると、図3(B)に示すような形状で導
電体プラグ327が形成されることになる。なお、第2
層間絶縁膜324が露呈した時、導電体プラグ327は
第2層間絶縁膜324とのエッチングレートの差により
段差を生じる場合があるが、段差が100nm以下(好
ましくは50nm以下)であれば特に問題とはならな
い。
【0068】導電体プラグ327を形成したら、スカン
ジウムもしくはチタンを添加したアルミニウム膜及びI
TO膜(酸化インジウムと酸化スズとの化合物膜)を積
層し、エッチングしてスカンジウムもしくはチタンを添
加したアルミニウム膜からなる画素電極328及びIT
O膜からなる第1の透明電極329を形成する。本実施
例では画素電極328と第1の透明電極329とで陽極
340が形成される。
【0069】本実施例では、アルミニウム膜の膜厚は2
00nmとし、ITO膜の膜厚は100nmとする。ま
た、ITO膜はITO−04N(関東化学株式会社のI
TO膜用エッチング溶液の商品名)でエッチング可能で
あり、アルミニウム膜は四塩化炭素(SiCl4)と塩
素(Cl2)を混合したガスを用いたドライエッチング
法によりエッチング可能である。
【0070】こうして得られた図4(B)の断面構造
は、図5(A)においてA−A’で切断した断面構造に
相当する。
【0071】次に、図4(C)に示すように、バンクと
して絶縁膜330を形成する。本実施例ではアクリル樹
脂を用いてバンク330を形成するが、酸化珪素膜を用
いて形成することも可能である。バンク330を形成し
たら第1の透明電極329に対して酸素雰囲気中で紫外
光を照射し、第1の透明電極329の表面処理を行う。
これは第1の透明電極329の仕事関数を大きくする作
用があり、さらに表面汚染を除去する作用もある。
【0072】そして、有機EL膜331、332を各々
50nmの厚さに形成する。なお、有機EL膜331は
青色に発光する有機EL膜であり、有機EL膜332は
赤色に発光する有機EL膜である。なお、図示しないが
同時に緑色に発光する有機EL膜も形成する。本実施例
では、シャドーマスクを用いた蒸着法により画素ごとに
有機EL膜を作り分ける。勿論、印刷法やインクジェッ
ト法を用いて作り分けることも可能である。
【0073】また、本実施例では有機EL膜331、3
32を単層で用いる例を示しているが、正孔注入層とし
てCuPc(銅フタロシアニン)を用いた積層構造とす
ることも有効である。この場合、まず全面に銅フタロシ
アニン膜を形成し、その後、赤色、緑色及び青色に対応
する画素ごとに各々赤色に発光する有機EL膜、緑色に
発光する有機EL膜及び青色に発光する有機EL膜を形
成する。
【0074】なお、緑色の有機EL膜を形成する時は、
有機EL膜の母体材料としてAlq 3(トリス−8−キ
ノリノラトアルミニウム錯体)を用い、キナクリドンも
しくはクマリン6をドーパントとして添加する。また、
赤色の有機EL膜を形成する時は、有機EL膜の母体材
料としてAlq3を用い、DCJT、DCM1もしくは
DCM2をドーパントとして添加する。また、青色の有
機EL膜を形成する時は、発光層の有機EL膜としてB
Alq3(2−メチル−8−キノリノールとフェノール
誘導体の混合配位子を持つ5配位の錯体)を用い、ペリ
レンをドーパントとして添加する。
【0075】勿論、本発明では上記有機EL膜に限定す
る必要はなく、公知の低分子系有機EL膜、高分子系有
機EL膜を用いることが可能である。高分子系有機EL
膜を用いる場合は塗布法(スピンコート法、インクジェ
ット法もしくは印刷法)を用いることもできる。
【0076】以上のようにして有機EL膜331、33
2を形成したら、第2の透明電極333として20nm
の厚さのMgAg膜(マグネシウム(Mg)に1〜10
%の銀(Ag)を添加した金属膜)を形成し、さらに第
3の透明電極334として250nmの厚さのITO膜
を形成する。本実施例では第2の透明電極333および
第3の透明電極334で陰極341が形成される。
【0077】こうして陽極340、有機EL膜331
(もしくは有機EL膜332)及び陰極341からなる
EL素子400が形成される。本実施例ではこのEL素
子が発光素子として機能する。
【0078】次に、図4(D)に示すように、封止体3
35上に透明導電膜からなる補助電極336を250n
mの厚さに設け、さらに、異方導電性膜からなる導電体
337を第3の透明電極334上に設ける。そして、シ
ール材(図示せず)を用いて基板301と封止体335
とを貼り合わせる。
【0079】なお、貼り合わせ工程はアルゴン雰囲気中
で行う。その結果、空間338にはアルゴンが封入され
る。勿論、封入するガスは不活性ガスであれば良く、窒
素ガスもしくは希ガスを用いれば良い。また、空間33
8には酸素もしくは水を吸着する物質を設けることが好
ましい。また、空間にするのではなく、樹脂を充填させ
ることも可能である。
【0080】以上に示した作製工程によって、画素内に
スイッチングTFT(本実施例ではpチャネル型TF
T)401及び電流制御TFT(本実施例ではpチャネ
ル型TFT)402が形成される。本実施例では全ての
TFTをpチャネル型TFTとするため、作製工程が非
常に簡便である。
【0081】また、第2層間絶縁膜324により段差の
平坦化を行い、さらに電流制御TFT402のドレイン
配線321と画素電極328とを、コンタクトホール3
25に埋め込まれた導電体プラグ327を用いて電気的
に接続しているため、陽極340の平坦性が高い。従っ
て、有機EL膜332の膜厚の均一性を高めることがで
きるので画素の発光を均一なものとすることができる。
【0082】〔実施例2〕本実施例では、図2に示した
EL発光装置とは異なる構造の画素を有したEL発光装
置について図7を用いて説明する。なお、本実施例は図
2の構造に多少の変更を加えるだけで作製可能であり、
図2と異なる点に注目して説明する。従って、図2と同
一の符号が付されている部分の説明は「発明の実施の形
態」を参照すれば良い。
【0083】本実施例では層間絶縁膜205にコンタク
トホールを形成したら、その状態で画素電極701及び
第1の透明電極702を形成し、コンタクトホールによ
る凹部を埋めるように絶縁膜703を形成する。本実施
例ではこの絶縁膜703を埋め込み絶縁膜と呼ぶ。埋め
込み絶縁膜703はバンク209と同時に形成すること
ができるため、特に工程を増加させることはない。
【0084】この埋め込み絶縁膜703は、図2の導電
体プラグ206と同様にコンタクトホールによる凹部に
起因する陰極と陽極のショートを防止するためのもので
ある。このとき、埋め込み絶縁膜703の上面と第2の
透明電極702の上面との間の高さは100〜300n
mとすることが好ましい。この高さが300nmを超え
るとその段差が陰極と陽極のショートを生じさせる原因
となる場合がある。また、100nm以下になると同時
形成のバンク209の作用(画素電極のエッジ部におけ
る電界集中の影響を抑制する作用)が低下してしまう恐
れがある。
【0085】本実施例では、第2の透明電極702を形
成した後、スピンコーティング法によりアクリル樹脂を
500nmの厚さに形成し、酸素ガスをプラズマ化して
アクリルの膜厚(但しコンタクトホール外での膜厚)が
200nmとなるまでエッチングする。こうして膜厚を
薄くした後にパターニングしてバンク209及び埋め込
み絶縁膜703を形成する。
【0086】ここで本実施例の画素の上面構造を図8に
示す。図8において、A−A’で切断した断面図が図7
に相当する。なお、図8に封止体215、導電体217
は図示していない。また、基本的な画素構造は図5と同
一であるので詳細な説明は省略する。
【0087】図8において、バンク209は画素電極7
01、陽極702の端部の段差を隠すように形成され、
埋め込み絶縁膜703はバンク209の一部が突出して
形成されている。この突出した絶縁膜が画素電極701
のコンタクトホールによる凹部を埋め込む構造となって
いる。
【0088】なお、本実施例のEL発光装置は、実施例
1の作製方法に上記埋め込み絶縁膜の形成方法を組み合
わせることで容易に作製することができる。
【0089】〔実施例3〕発明の実施の形態および実施
例1に示したEL発光装置では、画素部の構造しか示し
ていないが、画素部を駆動するための駆動回路を同一基
板上に一体形成しても良い。その際、駆動回路をnMO
S回路、pMOS回路もしくはCMOS回路で形成する
ことが可能である。勿論、画素部のみをTFTで形成
し、外付けの駆動回路、典型的にはICチップを含む駆
動回路(TCPやCOGなど)を用いても良い。
【0090】また、実施例1では画素部をpチャネル型
TFTだけで形成して作製工程を削減しているが、この
場合はpMOS回路で駆動回路を形成し、pMOSで作
製できない駆動回路としてICチップを含む駆動回路を
用いることもできる。
【0091】なお、本実施例の構成は実施例1または実
施例2の構成と自由に組み合わせて実施することが可能
である。
【0092】〔実施例4〕本実施例では、画素部に形成
するスイッチングTFT及び電流制御TFTの活性層と
して非晶質珪素膜(アモルファスシリコン膜)を用いる
例を示す。非晶質珪素膜を用いたTFTとしては逆スタ
ガ型TFTが知られているが、本実施例では逆スタガ型
TFTを用いることもできる。
【0093】非晶質珪素膜を用いてTFTは作製工程が
簡便である一方、素子サイズが大きくなってしまうとい
う欠点もあったが、本発明のEL発光装置ではTFTの
サイズが画素の有効発光面積に影響しない。従って、非
晶質珪素膜を活性層として用いることでより安価なEL
発光装置を作製することができる。
【0094】なお、本実施例の構成は実施例1〜実施例
3のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施すること
が可能である。ただし、実施例3と組み合わせる場合、
非晶質珪素膜を用いたTFTで動作速度の速い駆動回路
を作製することが困難であるため、ICチップを含む駆
動回路を外付けすることが望ましい。
【0095】〔実施例5〕実施例1〜実施例4では、ア
クティブマトリクス型EL発光装置について説明してき
たが、本発明はパッシブマトリクス型EL発光装置のE
L素子に対して実施することも可能である。
【0096】なお、本実施例の構成は実施例1〜実施例
3のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施すること
が可能である。ただし、実施例3と組み合わせる場合は
ICチップを含む駆動回路を外付けすることになる。
【0097】〔実施例6〕本発明を実施して形成した発
光装置は様々な電気器具の表示部として用いることがで
きる。なお、発光装置を筐体に組み込んだディスプレイ
には、パソコン用ディスプレイ、TV放送受信用ディス
プレイ、広告表示用ディスプレイ等の全ての情報表示用
ディスプレイが含まれる。
【0098】また、その他の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、音楽再生装置(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)、画像再生装置
(記録媒体に記録された画像を再生し、その画像を表示
する表示部を備えた装置)が挙げられる。それらの具体
例を図10、図11に示す。
【0099】図10(A)はELディスプレイであり、
筐体2001、支持台2002、表示部2003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。ELディスプレイは自発光型であるためバック
ライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部
とすることができる。
【0100】図10(B)はビデオカメラであり、本体
2101、表示部2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6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。
【0101】図10(C)はデジタルカメラであり、本
体2201、表示部2202、接眼部部2203、操作
スイッチ2204を含む。本発明の発光装置は表示部2
202に用いることができる。
【0102】図10(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230
1、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。
【0103】図10(E)は携帯型(モバイル)コンピ
ュータであり、本体2401、表示部2402、受像部
2403、操作スイッチ2404、メモリスロット24
05を含む。本発明の電気光学装置は表示部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。
【0104】図10(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。
【0105】なお、将来的にEL材料の発光輝度が高く
なれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投
影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用
いることも可能となる。
【0106】また、上記電子装置はインターネットやC
ATV(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。EL材料の応答速
度は非常に高いため、そのような動画表示を行うに適し
ている。
【0107】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
に携帯電話やカーオーディオ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。
【0108】ここで図11(A)は携帯電話であり、本
体2601、音声出力部2602、音声入力部260
3、表示部2604、操作スイッチ2605、アンテナ
2606を含む。本発明の発光装置は表示部2604に
用いることができる。なお、表示部2604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。
【0109】また、図11(B)はカーオーディオであ
り、本体2701、表示部2702、操作スイッチ27
03、2704を含む。本発明の発光装置は表示部27
02に用いることができる。また、本実施例では車載用
カーオーディオを示すが、据え置き型のカーオーディオ
に用いても良い。なお、表示部2704は黒色の背景に
白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。
【0110】さらに、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で使用環境の明るさ
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
とは有効である。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。
【0111】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1〜5に示した
いずれの構成の発光装置を用いても良い。
【0112】
【発明の効果】本発明では、有機EL膜を成膜した後で
形成される透明導電膜からなる電極に対して、封止体側
に設けられた透明導電膜からなる電極を異方導電性膜を
用いて電気的に接続する点に特徴がある。これにより有
機EL膜を成膜した後で形成される透明導電膜の抵抗値
を実質的に下げることができ、均一な電圧の印加を可能
とすることができる。
【0113】また、本発明では陰極を透明もしくは半透
明とし、且つ、EL素子の下に反射電極を設けることに
より陰極側に光を取り出す構造とした発光装置と組み合
わせることで、画素の有効発光面積が大幅に向上した明
るく画質の良好な発光装置を得ることができる。また、
本発明の発光装置を表示部として用いた良好な画質の電
気器器具を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発光装置の断面構造を示す図。
【図2】 発光装置の断面構造を示す図。
【図3】 発光装置の作製工程を示す図。
【図4】 発光装置の作製工程を示す図。
【図5】 発光装置の画素の上面構造及び回路構成を示
す図。
【図6】 保持容量の断面構造を示す図。
【図7】 発光装置の断面構造を示す図。
【図8】 発光装置の上面構造を示す図。
【図9】 従来の発光装置の断面構造を示す図。
【図10】 電気器具の具体例を示す図。
【図11】 電気器具の具体例を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 33/14 H05B 33/14 A 33/24 33/24 33/28 33/28 Fターム(参考) 3K007 AB02 AB05 AB18 BA06 BB01 BB07 CA01 CA02 CA05 CB01 CB03 CC00 DA01 DB03 EA01 EB00 FA02 5C094 AA04 AA07 AA08 AA43 AA47 AA48 AA53 AA55 BA03 BA27 CA19 CA24 CA25 DA09 DA12 DA13 DB01 DB02 DB04 DB05 EA02 EA05 EA06 EA07 EA10 EB02 EB04 FA01 FA02 FB01 FB12 GB10 JA08

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反射面を含む電極、有機EL層および透明
    電極を含むEL素子を有し、前記透明電極に導電体を介
    して補助電極が接続されていることを特徴とする発光装
  2. 【請求項2】請求項1において、前記反射面を含む電極
    は金属膜からなり、前記透明電極は透明導電膜からなる
    ことを特徴とする発光装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記反射面を含む電極
    は金属膜および透明導電膜を積層してなり、前記透明電
    極は半透明な金属膜および透明導電膜を積層してなるこ
    とを特徴とする発光装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記反射面を含む電極
    に含まれた透明導電膜および前記半透明な金属膜に接し
    て有機EL層が設けられていることを特徴とする発光装
    置。
  5. 【請求項5】請求項3または請求項4において、前記半
    透明な金属膜は膜厚が5〜70nmであることを特徴と
    する発光装置。
  6. 【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか一におい
    て、前記補助電極は透明導電膜からなることを特徴とす
    る発光装置。
  7. 【請求項7】請求項1乃至請求項6のいずれか一に記載
    の発光装置を用いたことを特徴とする電気器具。
  8. 【請求項8】絶縁体の上に反射面を含む電極を形成し、
    該反射面を含む電極の上に有機EL層を形成し、該有機
    EL層の上に透明電極を形成し、該透明電極の上に導電
    体を形成する過程と、 封止体の表面に補助電極を形成する過程と、を有し、 前記導電体と前記補助電極とが接続されるように前記絶
    縁体と前記封止体とを貼り合わせることを特徴とする発
    光装置の作製方法。
  9. 【請求項9】請求項8において、前記反射面を含む電極
    を金属膜で形成し、前記透明電極を透明導電膜で形成す
    ることを特徴とする発光装置の作製方法。
  10. 【請求項10】請求項8において、前記反射面を含む電
    極を金属膜および透明導電膜を積層して形成し、前記透
    明電極を半透明な金属膜および透明導電膜を積層して形
    成することを特徴とする発光装置の作製方法。
  11. 【請求項11】請求項10において、前記半透明な金属
    膜の膜厚を5〜70nmとすることを特徴とする発光装
    置の作製方法。
  12. 【請求項12】請求項8乃至請求項11のいずれか一に
    おいて、前記補助電極を透明導電膜で形成することを特
    徴とする発光装置の作製方法。
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