JP4183951B2

JP4183951B2 - 発光装置

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Publication number: JP4183951B2
Application number: JP2002049185A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 潤小山
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP2003316291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機発光素子を備えた発光装置に係り、特に多色表示を行う表示部が形成された発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の発光画素をマトリクス状（行と列）に配置させて多色画像表示を行う発光装置は、特開平８−２２７２７６号公報などで開示されている。同公報で開示の技術は、第１表示電極が形成された基板と、該第１電極の各々を囲み基板上に突出する電気絶縁性の隔壁と、隔壁内に形成された少なくとも１層の有機エレクトロルミネセンス媒体の薄膜と、ストライプ状に形成された第２電極とが備えられている。
【０００３】
また、多色表示を行うように、隔壁内の第１表示電極を露出せしめる複数の開口を有するマスクを隔壁の上面に載置して、有機エレクトロルミネセンス媒体なる薄膜を第１電極上に形成するものであり、１つの開口が１つの第１電極上からその隣接する第１電極上へ配置されるようにマスクを順次移動せしめることにより、精度良く異なる媒体の塗り分けができることが開示されている。
【０００４】
多色表示を行うには、このようにＲＧＢなどの発光色の異なる薄膜を各画素毎に形成する方式の他に、白色光を発光する有機発光素子とカラーフィルターを組み合わせた方式、青色に発光する有機発光素子と色変換層を組み合わせた方式などが知られている。
【０００５】
近年では、画像表示における画面の大型化や高精細化が進み、ＸＧＡ（１０２４×７６８ドット）やＳＸＧＡ（１３６５×１０２４ドット）、さらにはＵＸＧＡ（１６００×１２００ドット）などのように画素密度が高まっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
有機発光媒体上に形成した第２電極を光放射面とする発光性の画素が備えられた画像表示部を有する発光装置では、第２電極を透明導電膜で形成する必要があり、且つ光透過率を高めるために、光吸収損失と干渉の影響を考慮して薄く形成する必要がある。
【０００７】
しかしながら、画像表示部の大画面化が進むと透明導電膜の抵抗により、有機発光素子の応答速度の低下や消費電力の増加を招き、実用に供与し得る発光装置を提供することが実質的に出来なくなる。
【０００８】
有機発光媒体上に、概ね１００℃程度で形成しなければならない透明導電膜の抵抗率を１×１０^-3Ωcm以下にすることは困難であり、１００nm程度で形成する第２電極のシート抵抗は１００Ω／□以上に増大してしまう。特に画面サイズを２０〜５０インチ型（５１〜１０１cm）を実現しようとする場合には、電気抵抗による電圧降下により面内電位分布が不均一になり、画像表示画面における輝度にバラツキが生じるといった問題が発生する。
【０００９】
勿論、特開平１１−８０７３号公報にあるように、対向電極（第２電極を指す）上に補助配線を形成することにより透明導電膜の抵抗による電力損失を補う方法もあるが、補助配線を形成することにより開口率が低下することが問題となる。
【００１０】
本発明は、有機発光媒体上に形成する第２電極を光の放射面とする高精細な発光装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の構成は、マトリクス状に配置された複数個の第１電極と、第１電極に対応するように形成された発光性材料を含む有機発光媒体と、第１電極と対向して形成される第２電極とから発光性の画素が形成されて画像表示部を形成する発光装置であり、該画像表示部において、第１電極のそれぞれの周辺端部を囲む電気絶縁性の隔壁と、当該隔壁上においてマトリクスの行配列方向又は列配列方向に延在し、第２電極と電気的に接触すると共にその下層側に形成された第１補助配線とを有していて、第１補助配線は前記画像表示部の外側まで延在すると共に、その端部において該第１補助配線と交差する方向に延在する第２補助配線と電気的に接続し、第２補助配線は、入力端子部から延在する配線と電気的に接続しているものである。
【００１２】
また、他の発明の構成は、マトリクス状に配置された複数のＴＦＴのゲート電極と接続し行配列方向に延在する第１配線と、ソース又はドレインに接続し列配列方向に延在する第２配線と、第１及び第２配線上に形成され略平坦化表面を形成する層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上にＴＦＴに対応して配置された複数個の第１電極と、第１電極に対応するように形成された発光性材料を含む有機発光媒体と、第１電極と対向して形成される第２電極とから発光性の画素が形成され、画像表示部を形成する発光装置であり、第１電極のそれぞれの周辺端部を囲む電気絶縁性の隔壁と、当該隔壁上において前記マトリクスの行配列方向又は列配列方向に延在し、第２電極と電気的に接触すると共にその下層側の形成された第１補助配線とを有し、第１補助配線は前記画像表示部の外側まで延在し、その端部において、該第１補助配線と交差する方向に延在する第２補助配線と電気的に接続し、第２補助配線は、入力端子部から延在する配線と電気的に接続しているものである。また、この構成において、第２補助配線は入力端子部から延在する配線と前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続している構成をしても良い。
【００１３】
有機発光媒体は第１補助配線と平行方向にストライプ状に形成されていても良く、第１補助配線は、行配列方向に延在する第１配線又は列配列方向に延在する第２配線と、平行方向に延在し、且つ前記隔壁層を介して重畳して設けられた構成とすることができる。
【００１４】
また、上記発明の構成においいて、画像表示部にある第２電極を透明導電膜で形成し、それに対向する面にカラーフィルターの着色層が配置され、多色表示を可能とする構成とすることもできる。
【００１５】
上記発明の構成によれば、第１補助配線を設けることにより、第２電極を形成する透明導電膜が薄膜化し、又は／且つ画像表示部の面積が拡大し第画面化しても、抵抗値の増大による有機発光素子の応答速度の低下や消費電力の増加を防ぐことができる。また、面内電位分布を均一化し、画像表示画面における輝度にバラツキをなくすことができる。さらに、第１補助配線を隔壁上に設けることにより、開口率を損なうことなく上述の効果を奏することができる。
【００１６】
上記発明の構成によれば、第２補助配線を設けることにより、第２電極と接続すべき配線との接続を容易とし、且つ引き回しに要する配線による抵抗損失を小さくすることができる。さらに、画像表示部を具備する発光装置の額縁領域（即ち、画像表示部の周辺部位）の面積を縮小することができる。
【００１７】
上述の第１電極、第２電極及び有機発光媒体の積層体により、有機発光素子が構成される。本発明においては、第２電極を透光性として透明電極で形成することにより、この面から光を放射させるものとしている。
【００１８】
有機発光素子から蛍光又は燐光による発光を得るためには第１電極と第２電極間に電圧を印加する必要があるが、その極性により便宜上陽極と陰極として区別することができる。陰極は仕事関数が小さく、多くの有機発光媒体に電子を注入するのに適した導電性材料が適用され、陽極は相対的に仕事関数が大きく、おおくの有機発光媒体に正孔を注入するのに適した材料が適用される。
【００１９】
第１電極を陰極とし第２電極を陽極とする場合には、第１電極を周期律表１属又は２属にある元素の合金又は化合物で形成され、アルミニウムや銀との合金、若しくはそのフッ化物で形成する。或いは、窒化チタンなど窒化物金属で代用しても良い。第２電極は酸化インジウム・スズ、酸化亜鉛、ガリウムが添加された酸化亜鉛、若しくはこれらの化合物が適用される。この第２電極と有機発光媒体とを良好に接触させるためには、その界面に抵抗加熱蒸着法で形成されるような薄い金属層を介在させても良い。
【００２０】
第１電極を陽極とし第２電極を陰極とする場合には、第１電極を酸化インジウム・スズ、酸化亜鉛、ガリウムが添加された酸化亜鉛、若しくはこれらの化合物、又はこれらと同等の仕事関数を有する導電性材料で形成する。第２電極は第１電極を周期律表１属又は２属にある元素の合金又は化合物で形成され、アルミニウムや銀との合金、若しくはそのフッ化物で形成するのが好ましいが、光透過性を持たせるために極めて薄く形成し（例えば、膜厚を０．５〜５nmとして）有機発光媒体と接触させ、その上に酸化インジウム・スズなどの透明導電膜を積層させても良い。
【００２１】
第１補助電極及び第２補助電極は、第２電極を形成する導電性材料と接触性の良い材料であり、且つ抵抗率の小さい導電性材料が選択される。具体的には、アルミニウム、アルミニウムとチタン、スカンジウム、ニオブ、銅又はシリコンとの合金、或いはチタン、窒化チタン、タンタル、タングステン、モリブデンの単体又はこれらの合金で形成することができる。
【００２２】
第１補助配線は、第２電極の下層に形成され、その場合の被覆性を高め、段差部において亀裂などが生じないように端部をテーパー形状に加工する。
【００２３】
有機発光媒体は、陽極側にある正孔注入輸送層、陰極側にある電子注入輸送層、発光層等を適宜組み合わせた構造である。正孔注入輸送層又は電子注入輸送層は、電極からの正孔又は電子の注入効率と、輸送性（移動度）が特に重要な特性として着目されるものであるが、さらに発光層としての機能も兼ね備えた発光性電子注入輸送層などを組み合わせても良い。
【００２４】
カラーフィルターとの好適な組み合わせにおいては、白色発光を呈するものが好ましく、発光層に含まれる単一の色素で白色発光が得られない場合は、複数の色素を発光中心として使用し、同時に発光させて加法混色により白色化する。この場合には、異なる発光色を有する発光層を積層する方法や、一つ又は複数の発光層に複数の発光中心を含有させる方法などを適用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
本実施の形態に係る発光装置は有機発光媒体を用い、電界により蛍光又は燐光により発光する性質を応用して所定の表示を行うものである。図１（Ａ）は外部回路などを除いた発光装置の構成を示す斜視図であり、図１（Ｂ）はＡ−Ａ'線の縦断面図、図１（Ｃ）はＢ−Ｂ'線の縦断面図である。
【００２７】
これらの図に示されるように、発光装置は画像表示部１２、走査線駆動回路１３、データ線駆動回路１４、入出力端子１５などが備えられた素子基板１０と、カラーフィルター１８が備えられた対向基板１１がシール材１９により固着された構成となっている。
【００２８】
素子基板１０にはガラスや石英、プラスチック、若しくは半導体などが用いられるが、対向基板１１には少なくとも可視光を透過する透光性のガラス、石英、プラスチックなどが部材として用いられる。基板は板状物、フィルム状物、シート状物のいずれの形態であっても良く、単層構造又は積層構造のいずれの構造を有していても良い。ガラスでは市販されている無アルカリガラスなどの透明ガラスが好ましく、表面を酸化珪素膜で被覆したアルカリガラスを適用することもできる。プラスチックを用いる場合には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、透光性のポリイミドなどを適用することができる。その他、透光性アルミナ、ＺｎＳ焼結体などの透明セラミックを適用することもできる。
【００２９】
また、シール材１９は対向基板１１の周辺部に沿って形成されるが、素子基板との位置関係においては、層間絶縁膜１６を介して走査線駆動回路１３やデータ線駆動回路１４と重畳して形成されている。層間絶縁膜１６はその形成表面を平坦に形成するものであるが、最表面及び側面部は窒化珪素又は酸窒化珪素などで形成する。
【００３０】
画像表示部１２は、走査線駆動回路１３やデータ線駆動回路１４から延在する走査線とデータ線によりマトリクス態様が形成され、各所の適宜配列したスイッチング素子群と、そのスイッチング素子群に電気的に接続する有機発光素子群１７とから画素マトリクスが形成されている。走査線駆動回路１３は画像表示部１２の両側から駆動する構成となっているが、信号遅延が問題にならない場合には片側一方のみとしても良い。
【００３１】
多色表示を可能とする有機発光素子群１７は白色発光の素子を全面一様に形成する。画像表示部に対向するカラーフィルター１８は各画素に対応して所定の着色層を配列したものであり、白色発光に対しては各色の光を透過させる機能を持ち、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色を発光する有機発光素子に対してはその色純度を高める機能を持っている。
【００３２】
素子基板１０の外周部分には、入力端子部１５が形成され、外部回路から各種信号が入力され、また電源と接続している。
【００３３】
また、素子基板１０及び対向基板１１とシール材１９により囲まれた空間には不活性気体が充填され有機発光素子群１７の腐食を防いでいる。この空間には酸化バリウムなどの乾燥剤があっても良い。
【００３４】
図２は素子基板１０の構成をより詳細に示す上面図であり、画像表示部１２の２辺を囲む走査線駆動回路１３と、他の１辺に隣接するデータ線駆動回路１４、入力端子部１５の配置を示している。
【００３５】
画像表示部１２において示す区画化された一画素分の領域２３はマトリクス状に配列され、便宜上行配列方向と列配列方向とに区分して見ることができる。第１補助電極２０は列配列方向と平行な方向にストライプ状に形成され、その両端部又は片端部は画像表示部の外側に延在している。第１補助配線２０は一画素分の領域２３とは重ならない位置に形成され開口率を損なうことがないように配慮されている。第１補助電極２０と電気的に接続する第２補助配線２１は行配列方向と平行な方向に延在し、その両端部又は片端部において入力端子部１５から延びる配線２２と電気的に接続している。配線２２の電位は有機発光素子の駆動方法により一定電位又は交番電位が印加されていても良い。
【００３６】
図３はこの画像表示部１２、第１補助電極２０、第２補助電極２１及び配線２２のより詳細な配設関係を説明するものであり、各構成要素には図２と同じ符号を付与している。第２補助配線２１と入力端子部から延びる配線２２とは図示しない層間絶縁膜に形成されるコンタクトホール２５を介して電気的に接続している。また、一画素分の領域２３の列方向と平行方向に延在する第１補助配線２０、行方向と平行な方向に延在する第２補助配線２１、入力端子から延びる配線２２の接続関係は、Ａ−Ａ'線及びＢ−Ｂ'線に沿った縦断面図で説明される。
【００３７】
図４はＡ−Ａ'線に対応する縦断面図であり、第１補助配線２０は抵抗率の小さい導電性材料で形成され、具体的には、アルミニウム、アルミニウムとチタン、スカンジウム、ニオブ、銅又はシリコンとの合金、或いはチタン、窒化チタン、タンタル、タングステン、モリブデンの単体又はこれらの合金で形成することができる。特に、アルミニウムを含む材料が適しているが、耐熱性や耐腐食性を考慮するとその上下にチタンなどの高融点金属層を形成しおくことが望ましい。第１補助配線２０は、側面部にテーパー部を形成し、第２補助配線の被覆性を確保している。これは厳密な意味で角度を規定されるテーパー形状とする必要はなく、シャドーマスクと組み合わせた蒸着又はスパッタリング法により必然的に作り込まれても良いし、勿論エッチング加工時に形成しても良い。
【００３８】
いずれにしても、この補助配線は抵抗率でみて１×１０^-5Ωcm以下の材料で形成することが望ましく、補助配線１cm当たりの抵抗値は１００Ω以下とすることが望まれる。勿論、補助配線の抵抗値は、形成する材質の他に線幅、厚さにより決まるものである。例えば、画素列間のピッチが２００μmで形成されるような場合には、画素電極の幅が概略１２０μmであるとすると、隔壁層上に形成される第１補助配線の幅は２０〜４０μmが適当である。これを抵抗率４×１０^-6Ωcmのアルミニウム合金を用い０．４μmの厚さで形成した場合、線幅２０μmでは１cm当たり５０Ωとなる。
【００３９】
即ち、補助配線の厚さは０．１〜５μm程度で形成することが望ましく、０．１μmよりも薄い場合は薄膜化の効果により１×１０^-5Ωcm以下の抵抗率を得ることが困難となり、厚くしすぎると対向基板を適当な間隔で固着するのを困難にし、また視覚的にも外観上の品質を損なうことになる。
【００４０】
第１補助配線２０と電気的に接続される第２補助配線２１も同様な導電性材料で形成され、隔壁２６に形成されたコンタクトホール２５において入力端子から延びる配線２２と電気的な接触を形成している。隔壁２６は無機絶縁材料又は有機絶縁材料のどちらを適用しても良い。入力端子から延びる配線２２は無機絶縁材料又は有機絶縁材料で形成される層間絶縁膜２７上に形成される。
【００４１】
図５はＢ−Ｂ'線に対応する縦断面図であり、第１補助配線２０を形成した後、有機発光媒体３０、第２電極２４を形成している。有機発光媒体３０は高分子系有機化合物又は低分子系有機化合物のどちらを適用しても良く、陽極側にある正孔注入輸送層、陰極側にある電子注入輸送層、発光層等を適宜組み合わせた構造である。正孔注入輸送層又は電子注入輸送層は、電極からの正孔又は電子の注入効率と、輸送性（移動度）が特に重要な特性として着目されるものであるが、さらに発光層としての機能も兼ね備えた発光性電子注入輸送層などを組み合わせても良い。
【００４２】
これらの有機発光媒体又は各有機層は１種又は複数種の有機材料によって形成されるが、有機発光材料と電子注入輸送性材料及び又は正孔注入輸送材料との混合物や、当該混合物若しくは有機発光材料又は金属錯体を分散させた高分子材料などで形成されていれば良い。
【００４３】
一画素分の領域２３は画素毎の個別電極である第１電極２９、有機発光媒体３０、画像表示部の全面に渡って形成される共通の第２電極３４が重畳した領域であり、実質的にはこの領域が発光に寄与する。
【００４４】
図４で示した入力端子から延びる配線２２と第１電極２９は同じ絶縁表面、即ち層間絶縁膜２７上に形成される。隔壁２６は、図示のように隣接する画素の領域を分離するものであり、第１電極２９の周辺端部を囲むことにより、有機発光素子の短絡不良を防いでいる。また、隔壁２６は画像表示部にある走査線又はデータ線などの配線２８を覆い、その上に第１補助電極を重畳させることで開口率の低下を防いでいるし、他に遮光膜としての機能も兼ね備えている。これによりコントラスト比の低下を防ぐこともできる。
【００４５】
本発明の発光装置の主要構成は、以上説明した部位より構成されるものである。このような本発明の発光装置は、後述する作製方法により得ることができる。本発明において、素子基板の対向面側に位置する第２電極は透明導電膜で形成され、隔壁上に形成される補助配線によって見かけ上に抵抗値を小さくすることができる。即ち、補助配線の材質、線幅、厚さを適宜選択することにより、透明電極の厚さを１００nm以下と薄くする場合においても、その見かけ上のシート抵抗を２０Ω／□以下にすることができる。即ち、本発明の発光装置は、素子基板と反対側の面（対向面側）を光の放射面とする場合においても、高精細で明るい画像表示を可能とするものである。
【００４６】
以下の説明においては、上記本発明の発光装置の作製方法を、特に画像表示部の構成について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図６（Ａ）は素子基板の画像表示部における縦断面図を示し、基板１０１上にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）２０１〜２０３が形成された状態を示している。基板１０１上にはＴＦＴの構成部材である半導体膜やゲート電極の他に、基板側から第１絶縁膜１０２、第２絶縁膜１０３、第３絶縁膜１０４、第４絶縁膜１０５、第５絶縁膜１０６が形成されている。これらの機能的な表現は、第１絶縁膜１０２はブロッキング層、第２絶縁膜１０３はゲート絶縁膜、第３絶縁膜１０４はパッシベーション膜、第４絶縁膜１０５は層間絶縁膜、第５絶縁膜１０６はブロッキング層であり、有機材料で形成される層間絶縁膜の脱ガスを防ぐ機能を持っている。
【００４８】
図６（Ｂ）は第２絶縁膜乃至第５絶縁膜を貫通するコンタクトホール１０７を形成し、ＴＦＴ２０１〜２０３の半導体膜表面を露出させた状態を示している。
【００４９】
図７（Ａ）は、データ線１０８ａ、１０８ｂ、有機発光素子の電源線１０９ａ〜１０９ｃ、第１電極１１１ａ〜１１１ｃとＴＦＴ２０１〜２０３とを接続する接続配線１１０ａ〜１１０ｃを形成した状態を示している。また、この段階での画素の上面図を図１０に示す。図１０では図７（Ａ）と同じ符号を用いて示している。
【００５０】
図７（Ｃ）は第１電極及びこれらの配線を覆う隔壁１１２を形成し、その上に第１補助配線１１３ａ〜１１３ｃを形成した状態を示している。隔壁１１２は第１電極１１１ａ〜１１１ｃの周辺端部を覆うようにすると共に、その側面部に３０〜７０度傾斜を持たせて形成する。第１補助配線１１３ａ〜１１３ｃを形成する。第１補助配線は隔壁１１２を介してデータ線１０８ａ、１０８ｂ、有機発光素子の電源線１０９ａ〜１０９ｃなどと重畳するように形成する。このような構成とすることで画素領域の面積を損なうことなく、開口率を確保することができる。
【００５１】
隔壁１１２の開口部は、非感光性有機材料を用いる場合にはマスクを形成し、ドライエッチング法により行う。感光性有機材料で形成する場合には、フォトマスクを用い露光及び現像処理を行う。この開口部は、隔壁１１２が第１電極１１３と接する下側端部及び上側端部に０．２〜３μmの曲率を持たせて形成する。これにより、有機発光媒体の被覆性と熱ストレスによる亀裂などの発生を抑制することができる。この段階での画素の上面図を図１１に示す。図１１では図７（Ｂ）と同じ符号を用いて示している。
【００５２】
隔壁層１１２を形成した後有機発光媒体の形成を行う。図８で示される様に、第１電極１１１ａ〜１１１ｃに対応して形成される有機発光媒体１１６ａ〜１１６ｃは正孔注入輸送層、陰極側にある電子注入輸送層、発光層等を適宜組み合わせた構造で形成するものであり、低分子系有機材料又は高分子系有機材料の両者を適用することができる。この場合、少なくとも隔壁上の第１補助配線に有機発光媒体が付着しないように形成することが望ましい。そのために、図８で示す如くシャドーマスク１１４を用いる。低分子系有機材料から成る各層は真空蒸着法で形成することが可能であり、高分子系有機化合物材料を用いる場合にはスプレー法や散布法で形成することができる。
【００５３】
いずれにしても、全ての画素の有機発光媒体を同じ積層構造で形成することにより、当該被膜を形成する場合において、シャドーマスクを各画素の第１電極に対応して順次移動せしめるといった高いマスク合わせ精度が要求される煩雑な作業が不要となり、生産性を飛躍的に向上させることができる。また、隔壁や形成された有機発光媒体の層に損傷を与える心配がなく、製造歩留まりが格段に向上する。
【００５４】
こうして有機発光媒体を形成した後、図９に示すように第２電極１１７を第１補助配線１１３ａ〜１１３ｃに接して形成する。第２電極１１７は透明導電膜で形成する。透明導電膜の厚さは３０〜２００nm程度の厚さで形成されるものであるが、導波光として損失してしまう割合を低減するには３０〜４０nm程度の厚さとすることが望ましい。勿論、この程度の厚さにおいて、透明導電膜のシート抵抗は１００Ω／□以上になるが、第１補助配線により見かけ上のシート抵抗は２０Ω／□以下とすることができる。即ち、このような電極構成とすることにより、有機発光媒質の光を有効に取り出すことが可能となり、しかも電力損失を補い低消費電力化を図ると共に、画像表示部面内の輝度の均一性を高めることができる。
【００５５】
対向基板１１８にはカラーフィルターが設けられ、各画素に対応して着色層１１９ｒ、１１９ｇ、１１９ｂと保護膜１２０が形成されている。有機発光媒体で発光した白色光は、この着色層を透過することにより、特定の波長の光、視覚的には特定の色光が映像信号に基づいて発色し、多色表示を可能としている。
【００５６】
白色発光を得る方法は、図１５（Ａ）のように光の３原色であるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色を発光する発光層を積層して加法混色する方式と、図１５（Ｂ）のように２色の補色の関係を利用する方式とがある。補色を用いる場合には、青−黄色又は青緑−橙色の組み合わせが知られている。特に、後者の方が比較的視感度の高い波長領域の発光を利用できる点で有利であると考えられている。
【００５７】
図１２はこのような原理を用いた有機発光媒体の構成の一例を示しており、いずれも本発明に適用することができるものである。図１２（Ａ）は低分子系有機発光媒体を用いる一例であり、第１電極（陰極）２０１上に電子注入輸送層２０３、赤色発光層２０４、緑色発光層２０５、正孔輸送層２０６、青色発光層２０７、第２電極２０２が積層された構造である。具体的には、正孔輸送層２０６として1,2,4-トリアゾール誘導体（ｐ−ＥｔＴＡＺ）を適用し３nmにすると、ｐ−ＥｔＴＡＺ層中の正孔通過量が増えて緑色発光層２０５として用いるトリス（８−キノリラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃）にも正孔が注入されて発光が得られる。この構造においては青色発光層２０７としてＴＰＤの青色にＡｌｑ₃の緑色が混ざった青緑色の発光が得られる。この発光に赤色を加え白色発光を実現するには赤色発光層２０４としてＡｌｑ₃かＴＰＤのどちらかに赤色発光色素をドープすれば良い。赤色発光色素としてはナイルレッドなどを適用することができる。
【００５８】
また、他の構成として、第１電極（陰極）２０１側から、電子注入輸送層２０３、電子輸送層２０４、発光層２０５、正孔輸送層２０６、正孔注入輸送層２０７、第２電極（陽極）２０２とすることもできる。この場合適した材料の組み合わせは、電子注入輸送層２０３としてＡｌｑ₃を１５nmの厚さで、電子輸送層２０４としてフェニルアントラセン誘導体を２０nmの厚さで形成する。発光層２０５は、テトラアリールベンジジン誘導体とフェニルアントラセン誘導体とが体積比１：３で混合し、且つスチリルアミン誘導体を３体積％含ませる２５nmの第１発光層と、テトラアリールベンジジン誘導体と10,10'−ビス[2-ビフェニルイル]−9,9'−ビアンスリル（フェニルアントラセン誘導体）とを体積比１：３で混合し、且つナフタセン誘導体を３重量％含ませる４０nmの第２発光層とを積層させた構成とする。正孔輸送層２０６はN,N,N',N'−テトラキス−（3-ビフェニル-1-イル）ベンジジン（テトラアリールベンジジン誘導体）を２０nmの厚さに形成し、正孔注入層としてN,N'−ジフェニル-N,N'−ビス[N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）]ベンジジンを３０nmの厚さに形成する。
【００５９】
図１２（Ｂ）は第１電極（陰極）２０１上に電子注入輸送層２０３として電子輸送性の高いＡｌｑ₃を用い、その上に高分子系有機発光媒体２０８、２０９を用いる一例であり、２０nm程度のＴＡＺ及びＰＶＫ（ポリ（N-ビニルカルバゾール））を形成した３層構造とするものである。注入された電子及び正孔の再結合はＰＶＫで起こり、短波長にピークを持つカルバゾール基が励起され発光する。これに長波長光の発光を加えるために適当な色素をドープすると白色発光を得ることができる。例えば、1,1,4,4-テトラフェニル-1,3-ブタジエニン（ＴＰＢ）を２〜３mol%ドープすることにより４５０nmの発光が得られ、緑や赤もクマリン６やＤＣＭ１をドープすることにより得ることができる。いずれにしても白色発光を得るには多種の色素をＰＶＫ中にドープして可視光域全体をカバーすれば良い。
【００６０】
この構造において、電子注入輸送層２０３を無機電子注入輸送層を用いても良い。無機電子輸送層としてはｎ型化したダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を適用することができる。ＤＬＣ膜のｎ型化には燐などを適宜ドープすれば良い。その他に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、及びランタノイド系元素から選択される一種の酸化物と、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、Ｉｎから選択される１種以上の無機材料を適用することができる。
【００６１】
図１２（Ｃ）は第１電極（陰極）２０１上に電子及び正孔の両キャリアの輸送性を備えたバイポオーラ性の高分子系発光媒体２１１を用いた例であり、ここに多種の色素を分散させることにより白色発光を得ることができる。バイポオーラ性の高分子系発光媒体２１１としては、ホール輸送性のＰＶＫに電子輸送性のＰＢＤを分散する方法や、電気的に不活性な高分子中に電子輸送性のＡｌｑとホール輸送性の芳香族アミンを分子分散する方法などがある。
【００６２】
図１２（Ｄ）は4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）のみから成る正孔注入輸送層２１２を形成し、その上にα−ＮＰＤと電子輸送性材料であるＢＡｌｑを混合させた発光層２１３を形成し、その上にＢＡｌｑのみから成る電子注入輸送層２１４を形成した構成である。この発光層は青色の発光をするので、第２の発光材料として黄色蛍光色素２１５であるルブレンを添加した領域を形成する。これにより白色発光を得ることができる。
【００６３】
いずれにしても、視覚的に自然な白色発光を実現し、より高品質な多色表示をしようとする場合には、各色に発光する有機発光素子とカラーフィルターの組み合わせを最適化して色バランスを考慮する必要がある。また、発光輝度が経時変化する場合に対応して駆動回路側で便宜を図る必要がある。
【００６４】
２色の補色の関係を利用する方式では、青−黄色又は青緑−橙色の組み合わせが通常適用されるので、それぞれに色の光を発光する有機発光素子が経時変化により劣化することにより色バランスが崩れるといった問題点がある。また、それぞれの有機発光素子の発光効率が違うので、同じ駆動電圧又は駆動電流を印加するのでは色バランスが崩れるといった問題点がある。
【００６５】
通常はカラーフィルターの着色層の厚さを変えて透過光量を制御したり、画素の面積を変えて光量を制御したりする方法がある。しかし、着色層の厚さを変える場合には数μmの割合でその厚さを変える必要があり、対向基板として固着する場合に平坦化膜を厚くするかシール材の厚さを厚くする必要があり、封止構造における信頼性を損なう可能性がある。また、画素の面積を変える場合には、ＴＦＴの配置やサイズに制限があり、面積を有効に活用できないという弊害がある。
【００６６】
図１４に示す画素構造は、図１０で説明した構造と同じ構成であるが、その差異は赤、緑、青の各画素を形成するＴＦＴ２０１〜２０３のチャネル幅を異ならせている点である。即ち、チャネル幅を異ならせることにより、各色の画素を形成する有機発光素子に流れる電流を異ならせ、色バランスを制御するものである。例えば、青色画素のＴＦＴ２０３はチャネル幅を狭くして電流量を減らし、図１５（Ｂ）で示すように２色のピークの谷である緑画素のＴＦＴ２０２はチャネル幅を広くして電流量を増やすものである。このように画素回路により発光輝度を制御することにより色バランスを整えることができる。さらに、映像信号のダイナミックレンジを広く使うことができる。
【００６７】
次いで、上記の如く構成を有する発光装置を作製するための製造装置の一例を図１３に示す。ここで示す装置は、有機発光媒体の形成、陰極の形成、保護膜及びパッシベーション膜の形成、プラズマ処理、封止までを連続的に大気に触れさせることなく行うことができる。
【００６８】
図１３において、１００ａ〜１００ｋ、１００ｍ〜１００ｕはゲート、１０１、１１９は受渡室、１０２、１０４ａ、１０７、１０８、１１１、１１４は搬送室、１０５、１０６Ｒ、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０９、１１０、１１２、１１３は成膜室、１０３は前処理室、１１７ａ、１１７ｂは封止基板ロード室、１１５はディスペンサ室、１１６は封止室、１１８は紫外線照射室、１２０は基板反転室である。
【００６９】
以下、予めＴＦＴ、第１電極、隔壁層及び隔壁層上の第１補助配線が形成された状態の基板を図１３に示す製造装置に搬入し発光装置を完成させる手順を示す。
【００７０】
最初に、受渡室３０１にＴＦＴ及び陰極が設けられた基板をセットする。次いで受渡室３０１に連結された搬送室３０２に搬送する。予め、搬送室内には極力水分や酸素が存在しないよう、真空排気した後、不活性ガスを導入して大気圧にしておくことが好ましい。
【００７１】
搬送室３０２には、搬送室内を真空にする真空排気処理室と連結されている。真空排気処理室としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられている。これにより搬送室の到達真空度を１０^-5〜１０^-6Paにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。装置内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。装置内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に成膜装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
【００７２】
また、基板に含まれる水分やその他のガスを除去するために、脱気のためのアニールを真空中で行うことが好ましく、搬送室３０２に連結された前処理室３０３に搬送し、そこでアニールを行えばよい。さらに、電極の表面をクリーニングする必要があれば、搬送室３０２に連結された前処理室３０３に搬送し、そこでクリーニングを行えばよい。
【００７３】
電極上に形成する電子注入輸送層、発光層、正孔注入輸送層などにおいて、低分子系有機発光媒体を用いる場合には、各層毎に分離成膜を行う目的で成膜室３０６ａ〜３０６ｄを用いれば良い。また、高分子系有機発光媒体で正孔注入輸送層や発光層を形成する場合にはスピン塗布法、スプレー法、インクジェット法などで成膜を行う成膜室３０５を適用する。正孔注入輸送層としてポリ（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（ＲＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に形成してもよい。また、図１２（Ｃ）で示したようにバイポオーラ性の高分子系発光媒体を形成しても良い。また、無機電子輸送層としてＤＬＣ膜を形成するには、プラズマＣＶＤ法で成膜を行う成膜室３１３を用いる。成膜室３０５と搬送室３０２との間に設けられた基板反転室３２０で基板を適宜反転させる。また、水溶液を用いた成膜を行った後は、前処理室３０３に搬送し、そこで真空中での加熱処理を行って水分を気化させることが好ましい。
【００７４】
第１電極上に所望の有機発光媒体を形成した後、大気に触れさせることなく、搬送室３０４から搬送室３０７に基板を搬送した後、さらに、大気に触れさせることなく、搬送室３０７から搬送室３０８に基板を搬送する。
【００７５】
この段階で、基板をプラズマ処理室に搬送し、水素又はハロゲン元素を含む非堆積性の気体を導入し、プラズマ処理を行って有機発光媒体に水素又はハロゲンを添加しても良い。
【００７６】
陽極の形成は、搬送室３０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室３１０に搬送し、有機発光媒体上に薄い金属層を形成した後、成膜室３０９に搬送して透光性導電膜を形成し、薄い金属層と透光性導電膜との積層からなる陽極を適宜形成する。ここでは、成膜室３１０は、ＭｇとＡｇを蒸着源に備えた蒸着装置とし、成膜室３０９は、透明導電材料からなるターゲットを少なくとも有しているスパッタ装置とする。
【００７７】
有機発光媒体上に形成する第２電極として酸化インジウム・スズを形成するにはシャドーマスクを用い、画像表示部の全面に形成する。さらに第２補助電極としてシャドーマスクを用い、成膜室３１０でアルミニウム膜の形成を行う。
【００７８】
搬送室３０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室３１３に搬送し、有機発光媒体及び配線が耐えうる温度範囲で水素を含むパッシベーション膜を形成する。ここでは成膜室３１３にプラズマＣＶＤ装置を備え、成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス（例えばＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₂、Ｃ₆Ｈ₆など）とを用いて水素を含むＤＬＣ膜を形成する。なお、水素ラジカルが発生する手段を備えていれば特に限定されず、上記水素を含むＤＬＣ膜の成膜の際、プラズマ化された水素によって有機発光媒体における欠陥を水素で終端させる。
【００７９】
次いで、大気に触れさせることなく、搬送室１０８から成膜室３０９に搬送して水素又はハロゲンを含む保護膜上にパッシベーションを形成する。ここでは、成膜室３０９内に、珪素からなるターゲットまたは窒化珪素からなるターゲットを備えたスパッタ装置とする。成膜室雰囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることによって窒化シリコン膜を形成することができる。
【００８０】
以上の工程で基板上にパッシベーション膜で有機発光素子を覆うことができる。
【００８１】
次いで、有機発光素子が形成された基板を大気に触れさせることなく、搬送室３０８から搬送室３１１に搬送し、さらに搬送室３１１から搬送室３１４に搬送する。有機発光素子が形成された基板を搬送室３１４から封止室３１６に搬送する。なお、封止室３１６には、シール材が設けられた封止基板を用意しておくことが好ましい。
【００８２】
封止材は、封止材ロード室３１７ａ、３１７ｂに外部からセットされる。なお、水分などの不純物を除去するために予め真空中でアニール、例えば、封止材ロード室３１７ａ、３１７ｂ内でアニールを行うことが好ましい。そして、封止基板にシール材を形成する場合には、搬送室３０８を大気圧とした後、封止基板を封止基板ロード室からディスペンサ室３１５に搬送して、発光素子が設けられた基板と貼り合わせるためのシール材を形成し、シール材を形成した封止材を封止室３１６に搬送する。
【００８３】
次いで、有機発光素子が設けられた基板を脱気するため、真空または不活性雰囲気中でアニールを行った後、シール材が設けられた封止基板と、有機発光素子が形成された基板とを貼り合わせる。また、密閉された空間には窒素又はヘリウムなどの不活性気体、又は当該不活性気体と水素又はアンモニアを混合させた気体を充填させる。尚、ここでは、封止基板にシール材を形成した例を示したが、特に限定されず、発光素子が形成された基板にシール材を形成してもよい。
【００８４】
次いで、貼り合わせた一対の基板を搬送室３１４から紫外線照射室３１８に搬送する。次いで、紫外線照射室３１８でＵＶ光を照射してシール材を硬化させる。なお、ここではシール材として紫外線硬化樹脂を用いたが、接着材であれば、特に限定されない。次いで、搬送室３１４から受渡室３１９に搬送して取り出す。
【００８５】
以上のように、図１３に示した製造装置を用いることで完全に発光素子を密閉空間に封入するまで外気に晒さずに済むため、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。なお、搬送室３０２、３１４においては、真空と大気圧とを繰り返すが、搬送室３０４ａ、３０８は常時、真空が保たれる。尚、インライン方式の成膜装置とすることも可能である。
【００８６】
以上のようにして、有機発光素子を封止して発光装置を形成することができる。この後、さらに好ましくは安定化処理を行い、水素又はハロゲンを有機発光媒体中に拡散させても良い。有機発光媒体に供給される水素又はハロゲンは、活性な未結合手のあるところに拡散し、その結合を終端することで不活性にすることができる。
【００８７】
以上説明した本発明の発光装置により様々な電子装置を完成させることができる。その一例は、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話など)、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ受像器、携帯電話などが挙げられる。
【００８８】
図１６はこれらの電子機器に組み込まれるモジュールの回路構成を示すブロック図であり、（Ａ）はアナログ駆動の場合、（Ｂ）はデジタル駆動の場合のモジュール構成を示している。発光装置の表示パネル４０１には画像表示部４０２、走査線駆動回路４０３、データ線駆動回路４０４が形成され、この構成は図１〜１１により説明したものと同様な構成となっている。外部回路４０５にはアナログ駆動の場合にはカウンター、コントローラ、γ補正回路、D/A変換回路などが組み込まれている。また、デジタル駆動の場合にはカウンター、コントローラ、メモリなどが組み込まれている。
【００８９】
電源は、駆動回路の電源の他に、有機発光素子を駆動する駆動電源と共通電位を与えるコモン電源があり、ＲＧＢの３色の発光をする場合に比べ電源の数を減らすことができる。さらに、図１４で説明したように各画素のＴＦＴのチャネル幅を変えることにより、駆動電源をＲＧＢに対応する各画素において共通にしても、それぞれに最適な電流を供給することができる。以下、このようなモジュールを組み込んだ電子装置の一例を図１７に示す。
【００９０】
図１７(Ａ)は本発明を適用してテレビ受像器を完成させる一例であり、筐体３００１、支持台３００２、表示部３００３などにより構成されている。本発明によりテレビ受像器を完成させることができる。
【００９１】
図１７(Ｂ)は本発明を適用してビデオカメラを完成させた一例であり、本体３０１１、表示部３０１２、音声入力部３０１３、操作スイッチ３０１４、バッテリー３０１５、受像部３０１６などにより構成されている。本発明によりビデオカメラを完成させることができる。
【００９２】
図１７(Ｃ)は本発明を適用してノート型のパーソナルコンピュータを完成させた一例であり、本体３０２１、筐体３０２２、表示部３０２３、キーボード３０２４などにより構成されている。本発明によりパーソナルコンピュータを完成させることができる。
【００９３】
図１７(Ｄ)は本発明を適用してＰＤＡ(Personal Digital Assistant)を完成させた一例であり、本体３０３１、スタイラス３０３２、表示部３０３３、操作ボタン３０３４、外部インターフェース３０３５などにより構成されている。本発明によりＰＤＡを完成させることができる。
【００９４】
図１７(Ｅ)は本発明を適用して音響再生装置を完成させた一例であり、具体的には車載用のオーディオ装置であり、本体３０４１、表示部３０４２、操作スイッチ３０４３、３０４４などにより構成されている。本発明によりオーディオ装置を完成させることができる。
【００９５】
図１４(Ｆ)は本発明を適用してデジタルカメラを完成させた一例であり、本体３０５１、表示部(Ａ)３０５２、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部(Ｂ)３０５５、バッテリー３０５６などにより構成されている。本発明によりデジタルカメラを完成させることができる。
【００９６】
図１７(Ｇ)は本発明を適用して携帯電話を完成させた一例であり、本体３０６１、音声出力部３０６２、音声入力部３０６３、表示部３０６４、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６などにより構成されている。本発明により携帯電話を完成させることができる。
【００９７】
尚、ここで示す電子装置はごく一例であり、これらの用途に限定するものではない。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１補助配線を設けることにより、第２電極を形成する透明導電膜が薄膜化し、又は／且つ画像表示部の面積が拡大し第画面化しても、抵抗値の増大による有機発光素子の応答速度の低下や消費電力の増加を防ぐことができる。また、面内電位分布を均一化し、画像表示画面における輝度にバラツキをなくすことができる。さらに、第１補助配線を隔壁上に設けることにより、開口率を損なうことなく上述の効果を奏することができる。さらに、第２補助配線を設けることにより、第２電極と接続すべき配線との接続を容易とし、且つ引き回しに要する配線による抵抗損失を小さくすることができる。さらに、画像表示部を具備する発光装置の額縁領域（即ち、画像表示部の周辺部位）の面積を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の構成を説明する斜視図（Ａ）、縦断面図（Ｂ）（Ｃ）。
【図２】
【図３】本発明の発光装置の画像表示部の構成を説明する上面図。
【図４】本発明の発光装置において第１及び第２補助配線と入力端子から延在する配線との接続関係を説明する縦断面図。
【図５】本発明の発光装置の画像表示部の構成を説明する縦断面図。
【図６】本発明の発光装置の作製工程を説明する縦断面図。
【図７】本発明の発光装置の作製工程を説明する縦断面図。
【図８】本発明の発光装置の作製工程を説明する縦断面図。
【図９】本発明の発光装置の作製工程を説明する縦断面図。
【図１０】本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１１】本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１２】白色発光を呈する有機発光素子の構成を説明する部分縦断面図。
【図１３】本発明の発光装置の作製に適した製造装置の構成の一例を示す図。
【図１４】本発明の発光装置の画素部の構成の一例を示す上面図。
【図１５】３波長型と２波長型の白色スペクトルの一例を模式的に示すグラフ。
【図１６】本発明の発光装置のモジュール構成を示す図。
【図１７】本発明により完成する電子装置の一例を説明する図。

Claims

マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタのゲート電極と電気的に接続し行配列方向に延在する第１配線と、ソース又はドレインに電気的に接続し列配列方向に延在する第２配線と、
前記第１配線及び第２配線上に形成される層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に前記薄膜トランジスタに対応して配置された複数の第１電極と、前記第１電極に対応して形成される有機発光媒体と、前記第１電極と対向する第２電極とから、赤、緑、青の各色に対応する複数の画素とが形成され、
前記複数の画素による画像表示部を有し、
前記第１電極のそれぞれの周辺端部を囲む電気絶縁性の隔壁と、
前記隔壁上において前記マトリクスの行配列方向又は列配列方向にストライプ状に延在し前記第２電極と電気的に接続すると共にその下層側に形成される側面部がテーパー形状の複数の第１補助配線とを有し、
前記第１補助配線は前記画像表示部の外側まで延在し、前記複数の第１補助配線の両端部は、前記複数の第１補助配線と交差する方向に延在する二つの第２補助配線とそれぞれ電気的に接続し、
前記二つの第２補助配線は入力端子部から延在する配線と前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してそれぞれ電気的に接続していることを特徴とする発光装置。
マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタのゲート電極と電気的に接続し行配列方向に延在する第１配線と、ソース又はドレインに電気的に接続し列配列方向に延在する第２配線と、
前記第１及び第２配線上に形成される層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に前記薄膜トランジスタに対応して配置された複数の第１電極と、前記第１電極に対応して形成される有機発光媒体と、前記第１電極と対向する第２電極とから、赤、緑、青の各色に対応する複数の画素とが形成され、
前記複数の画素による画像表示部を有し、
前記複数の画素のうち緑に対応する画素の薄膜トランジスタのチャネル幅は、前記複数の画素のうち青に対応する画素の薄膜トランジスタのチャネル幅よりも広く、
前記第１電極のそれぞれの周辺端部を囲む電気絶縁性の隔壁と、
前記隔壁上において前記マトリクスの行配列方向又は列配列方向にストライプ状に延在し前記第２電極と電気的に接続すると共にその下層側に形成される側面部がテーパー形状の複数の第１補助配線とを有し、
前記第１補助配線は前記画像表示部の外側まで延在し、前記複数の第１補助配線の両端部は、前記複数の第１補助配線と交差する方向に延在する二つの第２補助配線とそれぞれ電気的に接続し、
前記二つの第２補助配線は入力端子部から延在する配線と前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してそれぞれ電気的に接続していることを特徴とする発光装置。
請求項１又は請求項２において、前記有機発光媒体が前記第１補助配線と平行方向にストライプ状に形成されていることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記第１補助配線は、行配列方向に延在する前記第１配線又は列配列方向に延在する前記第２配線と、平行方向に延在し、且つ前記隔壁を介して重畳して設けられていることを特徴とする発光装置。