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JP2006164708A - 電子機器および発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、交流駆動に適した新規な構造を有するＥＬ素子を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、第１の電極と有機化合物を含む層との間と、有機化合物を含む層と第２の電極との間の両方に材料層（電流値を横軸にとり、電圧値を縦軸にとったグラフ表示においてゼロを中心としたほぼ点対称な電流−電圧特性を有する材料層）を設けて、交流駆動に適した新規な構造を有する発光素子を特徴としている。具体的には、材料層は、金属酸化物と有機化合物とを含む複合層であることを特徴としている。
【選択図】 図４

Description

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層（以下、「電界発光層」と記す）と、を有する有機発光素子、およびそれを用いた発光装置に関する。また、本発明は有機発光素子を有する発光装置を部品として搭載した電子機器に関する。
近年、自発光型の発光素子としてＥＬ素子を有した発光装置の研究が活発化している。この発光装置は有機ＥＬディスプレイ、又は有機発光ダイオードとも呼ばれている。これらの発光装置は、動画表示に適した速い応答速度、低電圧、低消費電力駆動などの特徴を有しているため、新世代の携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）をはじめ、次世代ディスプレイとして大きく注目されている。
発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に電界発光層を挟んでなり、その発光機構は、両電極間に電界を印加した際に陽極から注入される正孔（ホール）と、陰極から注入される電子が、電界発光層において再結合することにより電界発光層中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光するといわれている。
発光素子を有する有機ＥＬディスプレイは、バックライトを必要とする液晶表示装置と異なり自発光型であるため視野角の問題がないという特徴がある。即ち、屋外に用いられるディスプレイとしては、液晶ディスプレイよりも適しており、様々な形での使用が提案されている。
また、有機ＥＬディスプレイの駆動方法には、大きく分けて直流駆動と、交流駆動とがある。
なお、本出願人は、ＥＬ素子を有するアクティブマトリクス型表示装置に交流駆動を用いることを特許文献１で記載している。また、交流駆動するためのＥＬ素子を特許文献２で開示している。
特開２００１−２２２２５５ 特開２００４−９５５４６
交流駆動させる場合には、ＥＬ素子の一対の電極間に交流信号（一定周期毎に正負が反転する信号）が印加されることになる。ＥＬ素子が、第１の電極と、第２の電極と、これらの一対の電極に挟まれる有機化合物を含む層との積層からなる単純な構造である場合、整流作用のため、交流信号を印加すると、半周期しか発光しない。従って、直流電圧を印加する直流駆動させた場合と同等の発光量を得るためには、消費電力が増大することとなってしまう。
本発明は、交流駆動に適した新規な構造を有するＥＬ素子を提供することを課題とする。
そこで、本発明は、第１の電極と有機化合物を含む層との間と、有機化合物を含む層と第２の電極との間の両方に材料層（電流値を横軸にとり、電圧値を縦軸にとったグラフ表示においてゼロを中心としたほぼ点対称な電流−電圧特性を有する材料層）を設けて、交流駆動に適した新規な構造を有する発光素子を特徴としている。
また、上述した電流−電圧特性を有する材料層は、ホール注入（またはホール輸送）特性と、電子注入（または電子輸送）特性との両方を合わせ持っており、印加される交流信号に応じて一方の特性が発揮される。
印加する交流信号において、図１３にその波形の一例を示すように、電圧の絶対値が正負で等しいため、正の電圧が印加された半周期のＥＬ素子の輝度と、負の電圧が印加された半周期のＥＬ素子の輝度とを同じにする必要がある。従って、本発明では、電流値を横軸にとり、電圧値を縦軸にとったグラフ表示においてゼロを中心としたほぼ点対称な電流−電圧特性を有する材料層を用いることによって正の信号と負の信号の両方でＥＬ素子を発光させることができ、さらに消費電力を増加させることなく、直流電圧を印加する直流駆動させた場合と同等の発光量を得ることができる。
本明細書で開示する発明の構成は、複数の発光素子を有する発光装置であり、発光素子は、第１の電極と、該第１の電極上に、電流値を横軸にとり、電圧値を縦軸にとったグラフ表示においてゼロを中心としたほぼ点対称な電流−電圧特性を有する第１の材料層と、該第１の材料層上に有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に、前記第１の材料層と同じ電流−電圧特性を有する第２の材料層と、該第２の材料層上に第２の電極と、を有することを特徴とする発光装置である。
また、上記構成において、前記第１の材料層および前記第２の材料層は、有機化合物と、該有機化合物に対して電子を授受できる無機化合物との複合層であり、具体的には、金属酸化物と有機化合物とを含む複合層であることを特徴としている。
また、上記構成において、前記金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化タングステン、または酸化レニウムからなる群から選ばれる一種または複数種である。
また、上述した第１材料層および第２材料層は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果（耐熱性の向上など）に加え、優れた導電性をも得ることができる。これらの効果は、従来のホール輸送層のように互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物とを単に混合したものでは得られない効果である。
また、上述した第１材料層および第２材料層は、駆動電圧の上昇を招くことなく、材料層の膜厚を厚くすることができるため、ＥＬ素子形成プロセスにおけるゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができ、歩留まりが向上する。
また、上述した第１材料層と第２材料層とは、上述した電流−電圧特性を有する材料であれば、同じ組成の材料を用いなくともよいことはいうまでもない。また、上述した第１材料層と第２材料層は、膜厚を同じにする必要は特にない。
また、上述した電流−電圧特性を有する材料層は、ホール注入（またはホール輸送）特性と、電子注入（または電子輸送）特性との両方を合わせ持っているため、ＥＬ素子の構造をシンプルなものとすることができる。例えば、交流信号に合わせて半周期ごとに発光させる層を一対の電極間に複数設けたりする複雑な構造とする必要がなくなり、製造プロセスも簡略化することができる。
また、上記構成において、前記発光装置は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に交流信号を印加する駆動回路を備えたことを特徴としている。なお、発光装置の前記第１の電極と前記第２の電極との間に一定周期毎に正負が反転する映像信号を印加すれば、有機ＥＬディスプレイとして映像表示が可能となる。なお、ここでいう一定周期とは、映像信号の垂直同期信号または水平同期信号毎である。例えば、一定周期は１／６０秒、または１／６０秒より長くする。また、一定周期を１／６０秒より短くすれば、さらに動画表示に適したものとすることができる。
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC（Flexible printed circuit）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。
本発明により、複雑な素子構造にすることなく、交流駆動に好適な発光装置を実現することができる。
本発明の実施形態について、以下に説明する。本発明の積層構造の一例を図１に示す。
図１は、絶縁表面を有する基板１０上に、第１の電極１１と、第１の材料層１２と、有機化合物を含む層１３と、第２の材料層１４と、第２の電極１５とを順次積層した構造を示している。なお、第１の電極１１と第２の電極１５に交流電源１６が接続され、有機化合物を含む層１３が発光する。
第１の電極１１および第２の電極１５は、両方、もしくは一方が透光性を有する導電膜を用いる。透光性を有する導電膜としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＳＯを用いればよい。第１の電極１１および第２の電極１５の膜厚は、１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲とする。第１の電極１１および第２の電極１５の膜厚は、１０ｎｍ以下であると、電導性が著しく低下するため電極として機能せず、５００ｎｍよりも厚くしてしまうと透光性が低下する。
また、第１の電極１１もしくは第２の電極１５として金属膜を用いる場合には、Ａｇ、Ａｌ、Ｔａなどを用いることができる。
また、第１の材料層１２および第２の材料層１４は、電流値を横軸にとり、電圧値を縦軸にとったグラフ表示においてゼロを中心としたほぼ点対称な電流−電圧特性を有する材料を用いる。具体的には、第１の材料層１２および第２の材料層１４は、金属酸化物（酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムなど）と有機化合物（ホール輸送性を有する材料（例えば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）、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）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）など））とを含む複合層とする。
また、第１の材料層１２および第２の材料層１４の膜厚は、３ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲とする。膜厚が３ｎｍ未満であると、膜として一面に形成することができず、１０００ｎｍよりも厚くなると透光性が著しく低下してしまう。
また、有機化合物を含む層１３は、単層でも積層でもよく、一つの層の厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍとする。図１の発光素子の構造において、単層とした場合にはもっともシンプルな積層構造となる。
また、有機化合物を含む層１３に用いる材料は、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）や、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）や、α−ＮＰＤなどを用いることができる。また、有機化合物を含む層１３は、ドーパント材料を含ませてもよく、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）や、クマリン６や、ルブレンなどを用いることができる。
なお、有機化合物を含む層１３は、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）の準位が、第１の材料層１２及び第２の材料層１４に含まれる金属酸化物のバンドギャップの範囲内にあるものを用いることが好ましい。
また、第１の電極１１および第２の電極１５は、材料の仕事関数が、第１の材料層１２及び第２の材料層１４に含まれる金属酸化物のバンドギャップの範囲内とすることが好ましい。
図１に示す発光素子に交流電源１６から交流信号を印加し、図２および図３に示すエネルギー準位を用いて発光に至る動作機構を用いて説明する。なお、図２および図３において、図１と対応する部分には同じ符号を用いる。
図２において、発光素子の第１の電極１１はＩＴＯとし、第２の電極１５はＡｌとしたエネルギー準位の様子を一例として示している。
第１の電極１１と第２の電極１５との間に電圧を印加すると、第１の材料層１２および第２の材料層１４で電荷が発生する。第１の電極１１に接する第１の材料層１２では、発生した電荷のうち、電子が第１の電極１１へ移動し、正孔は有機化合物を含む層１３へ注入される。
一方、第２の電極１５に接する第２の材料層１４では、発生した電荷のうち、電子が有機化合物を含む層１３へ注入され、正孔は第２の電極１５へ移動する。
こうして、第１の材料層１２から注入された正孔と、第２の材料層１４から注入された電子とが再結合して有機化合物を含む層１３で発光する。
また、図３は、図２に示した信号とは逆極性の信号が印加されたエネルギー準位の様子を示している。逆極性の信号が印加されても、同じ素子構成であるため、同様に有機化合物を含む層１３で発光する。
以上に示したように本発明の発光素子に交流信号を印加すると、ある極性の電圧が印加された半周期だけでなく、逆極性の電圧を印加しても発光させることができる。
また、以下に示す実験を行い、得られた結果を図４に示す。
ガラス基板上にＩＴＳＯ膜と、酸化モリブデンとＤＮＴＰＤとルブレンとを３つ同時に任意の割合で蒸着させた複合膜と、アルミニウム膜とを積層したサンプル１と、ガラス基板上にＩＴＳＯ膜と、酸化モリブデンとＢＢＰＢとルブレンとを３つ同時に任意の割合で蒸着させた複合膜と、アルミニウム膜とを積層したサンプル２をそれぞれ作製した。
そして、サンプル１とサンプル２に対して電流および電圧を印加して、電流値を横軸にとり、電圧値を縦軸にとってそれぞれグラフ表示させた。
サンプル１の一対の電極（ＩＴＳＯ膜とアルミニウム膜）に挟まれた材料は、図４に示すように、ゼロを中心としたほぼ点対称な電流−電圧特性を有する材料層であることが読み取れる。また、サンプル２も同様に、ゼロを中心としたほぼ点対称な電流−電圧特性を有する材料層である。
また、比較例１として、ガラス基板上にＩＴＳＯ膜と、ＤＮＴＰＤ膜と、アルミニウム膜とを積層して、電流−電圧特性を測定した結果を図１４（Ａ）に示す。また、比較例１として、ガラス基板上にＩＴＳＯ膜と、ＢＢＰＢ膜と、アルミニウム膜とを積層して、電流−電圧特性を測定した結果も図１４（Ａ）に示す。図１４（Ａ）に示すように、一対の電極に有機化合物膜を単層として挟んだ場合には、正の電圧を印加した時にしか電流は流れない。
また、比較例３として、ガラス基板上にＩＴＳＯ膜と、酸化モリブデン膜と、アルミニウム膜とを積層して、電流−電圧特性を測定した結果を図１４（Ｂ）に示す。図１４（Ｂ）に示すように、一対の電極に酸化モリブデン膜を単層として挟んだ場合には、対称な電流−電圧特性を示さない。
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
本実施例ではパッシブ型の表示装置の発光素子として本発明の発光素子の構造を用いた例を図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示す。
図５（Ａ）は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図５（Ａ）中の鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図が図５（Ｂ）であり、鎖線Ｂ−Ｂ’で切断した断面図が図５（Ｃ）である。
第１の基板１１０上には、ストライプ状に複数の第１の電極１１３が等間隔で配置されている。また、第１の電極１１３上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁１１４が設けられ、開口部を有する隔壁１１４は感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜））で構成されている。なお、各画素に対応する開口部が発光領域１２１となる。
開口部を有する隔壁１１４上に、第１の電極１１３と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁１２２が設けられる。逆テーパ状の隔壁１２２はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分がパターンとしてポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。
また、平行な複数の逆テーパ状の隔壁１２２を形成した直後における斜視図を図６に示す。なお、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）と同一の部分には同一の符号を用いている。
逆テーパ状の隔壁１２２の高さは、有機化合物を含む膜及び導電膜の膜厚より大きく設定する。図６に示す構成を有する第１の基板に対して有機化合物を含む膜と、導電膜とを積層形成すると、図５に示すように電気的に独立した複数の領域に分離され、有機化合物を含む層１１５Ｒ、１１５Ｇ、１１５Ｂと、第２の電極１１６とが形成される。第２の電極１１６は、第１の電極１１３と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁１２２上にも有機化合物を含む膜及び導電膜が形成されるが、有機化合物を含む層１１５Ｒ、１１５Ｇ、１１５Ｂ及び第２の電極１１６とは分断されている。
本実施例では、第１の電極上に、金属酸化物と有機化合物とを含む第１の複合層と、有機化合物を含む層と、金属酸化物と有機化合物とを含む第２の複合層の積層１１５Ｒ、１１５Ｇ、１１５Ｂを選択的に形成し、３種類（赤色、緑色、青色）の発光が得られるフルカラー表示可能な発光装置を形成する例を示している。積層１１５Ｒ、１１５Ｇ、１１５Ｂはそれぞれ互いに平行なストライプパターンで形成されている。ここでは、積層を同じパターンとしたが、第１の複合層と第２の複合層とを各発光素子に共通な層とし、発光層となる有機化合物を含む層のみを蒸着マスクを用いて選択的に蒸着させてもよい。
金属酸化物と有機化合物とを含む第１の複合層の成膜例を示す。まず、ＮＰＢと酸化モリブデンとをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に収納し、真空に引かれた蒸着装置内に設置された第１の電極を有する基板に対して蒸着する。蒸着時において、ＮＰＢは０．４ｎｍ／ｓの成膜レートで蒸着させ、酸化モリブデンはＮＰＢに対して１／４の量（重量比）を蒸発させる。この場合、モル比では、ＮＰＢ：酸化モリブデン＝１：１となっている。金属酸化物と有機化合物とを含む第１の複合層の膜厚は５０ｎｍとする。
次いで、第１の複合層上に、青色の発光素子を形成しようとする領域に青色の発光層としてＣＢＰ（４，４'−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−ビフェニル）が添加されたＰＰＤ（４，４'−ビス（Ｎ−（９−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）を膜厚３０ｎｍで蒸着する。
また、赤色の発光素子を形成しようとする領域に赤色の発光層としてＤＣＭが添加されたＡｌｑ3を膜厚４０ｎｍで成膜する。
また、緑色の発光素子を形成しようとする領域に緑色の発光層としてＤＭＱＤが添加されたＡｌｑ3を膜厚４０ｎｍで成膜する。
そして、青色の発光層、赤色の発光層、および緑色の発光層上に金属酸化物と有機化合物とを含む第２の複合層を形成する。第２の複合層は、第１の複合層と同様にしてＮＰＢと酸化モリブデンとを蒸着して得る。第２の複合層の膜厚も５０ｎｍとする。なお、発光色毎に第１の複合層や第２の複合層の膜厚を適宜変更して発光効率を向上させてもよい。
また、４種類（赤色、緑色、青色、白色）の発光が得られるフルカラー表示可能な発光装置を形成してもよい。また、４種類（赤色、緑色、青色、エメラルドグリーン）の発光が得られるフルカラー表示可能な発光装置を形成してもよい。さらに、５種類（赤色、緑色、青色、白色、エメラルドグリーン）の発光が得られるフルカラー表示可能な発光装置を形成してもよい。また、５種類（赤色、緑色、青色、エメラルドグリーン、朱黄色）の発光が得られるフルカラー表示可能な発光装置を形成してもよい。
また、全面に積層を形成し、単色の発光素子を設けてもよく、モノクロ表示可能な発光装置、或いはエリアカラー表示可能な発光装置としてもよい。また、白色発光が得られる発光装置として、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
また、発光素子の封止は、シール材を用いて第２の基板を貼り合わせることによって行う。必要があれば、第２の電極１１６を覆う保護膜を形成してもよい。なお、第２の基板としては、水分に対するバリア性の高い基板が好ましい。また、必要であれば、シール材で囲まれた領域に乾燥剤を配置してもよい。
また、第１の電極１１３を光反射性を有する導電材料とし、第２の電極１１６を透光性を有する導電材料とした場合には、発光素子からの発光を第２の基板を通過させて取り出すトップエミッション型の発光装置とすることができる。第１の電極１１３として、炭素及びニッケルを含むアルミニウム合金（Ａｌ（Ｃ＋Ｎｉ））膜を単層、或いは透明導電膜との積層の下層に用いると、通電、或いは熱処理後もＩＴＯやＩＴＳＯとのコンタクト抵抗値に大きな変動がない材料であるため好ましい。
また、第１の電極１１３を透光性を有する導電材料とし、第２の電極１１６を光反射性を有する導電材料とした場合には、発光素子からの発光を第１の基板１１０を通過させて取り出すボトムエミッション型の発光装置とすることができる。
また、第１の電極１１３および第２の電極１１６をともに透光性を有する導電材料とした場合には、発光素子からの発光を第２の基板を通過させることと、発光素子からの発光を第１の基板を通過させることを両方行うことが可能な発光装置とすることができる。
また、封止を行った後、ＦＰＣなどを実装した発光モジュールの上面図を図７に示す。
第１の基板３０１と第２の基板３１０とが対向するようにシール材３１１で貼り付けられている。シール材３１１としては光硬化樹脂を用いれば良く、脱ガスが少なく、吸湿性の低い材料が好ましい。また、シール材３１１は基板間隔を一定に保つため、フィラー（棒状またはファイバー状のスペーサ）や球状のスペーサを添加したものであっても良い。なお、第２の基板３１０としては第１の基板４０１と熱膨張係数が同一の材料が好ましく、ガラス（石英ガラスを含む）もしくはプラスチックを用いることができる。
図７に示すように画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
図５（Ｂ）における第１の電極１１３が図６の走査線３０２に相当し、第２の電極１１６がデータ線３０３に相当し、逆テーパ状の隔壁１２２が隔壁３０４に相当する。データ線３０２と走査線３０３の間には有機化合物を含む積層が挟まれており、３０５で示される交差部が画素１つ分となる。
なお、走査線３０３は配線端で接続配線３０８と電気的に接続され、接続配線３０８が入力端子３０７を介してＦＰＣ３０９ｂに接続される。また、データ線は入力端子３０６を介してＦＰＣ３０９ａに接続される。
また、必要であれば、出射面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。また偏光板、又は円偏光板に加熱処理を施すアンチリフレクション処理を施してもよい。その後さらに、外部衝撃から保護するためハードコート処理を施すとよい。ただし、偏光板、又は円偏光板を用いると、偏光板、又は円偏光板により光の取り出し効率が低下してしまう。また、偏光板、又は円偏光板自体のコストが高く、且つ、劣化しやすい。
こうして得られた図７に示す発光モジュールを交流駆動させる。本発明の発光素子は交流駆動させても、正の信号と負の信号の両方で発光素子を発光させることができ、さらに消費電力を増加させることなく、直流電圧を印加する直流駆動させた場合と同等の発光量を得ることができる。
また、本実施例は、最良の形態と自由に組み合わせることができる。
本実施例では、ＩＣチップを実装する発光モジュールの作製例を以下に示す。
まず、絶縁表面を有する第１の基板４０１上に、下層は反射性を有する金属膜、上層は透明な酸化物導電膜とした積層構造を有するデータ線（陽極）４０２を形成する。同時に接続配線４０８、４０９ａ、４０９ｂ、および入力端子も形成する。
次いで、各画素４０５に対応する開口部を有する隔壁を設ける。次いで、開口部を有する隔壁上に、データ線４０２と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁４０４を設ける。
以上に示す工程を終えた段階での上面図を図８（Ａ）に示す。
次いで、金属酸化物と有機化合物とを含む第１の複合層と、有機化合物を含む膜と、金属酸化物と有機化合物とを含む第２の複合層と、透明導電膜とを順次積層形成すると、図８（Ｂ）に示すように電気的に独立した複数の領域に分離され、有機化合物を含む層と、透明導電膜からなる走査線４０３とが形成される。透明導電膜からなる走査線４０３は、データ線４０２と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。
次いで、シール材４１３で透光性を有する第２の基板４１４を貼り付ける。
次いで、画素部の周辺（外側）の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側ＩＣ４０６、走査線側ＩＣ４０７をＣＯＧ方式によりそれぞれ実装する。ＣＯＧ方式以外の実装技術としてＴＣＰやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。ＴＣＰはＴＡＢテープにＩＣを実装したものであり、ＴＡＢテープを素子形成基板上の配線に接続してＩＣを実装する。データ線側ＩＣ４０６、および走査線側ＩＣ４０７は、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にＴＦＴで駆動回路を形成したものであってもよい。また、片側に一つのＩＣを設けた例を示しているが、片側に複数個に分割して設けても構わない。
なお、走査線４０３は配線端で接続配線４０８と電気的に接続され、接続配線４０８が走査線側ＩＣ４０７と接続される。これは走査線側ＩＣ４０７を逆テーパ状の隔壁４０４上に設けることが困難だからである。
以上のような構成で設けられたデータ線側ＩＣ４０６は接続配線４０９ａおよび入力端子４１０を介してＦＰＣ４１１に接続される。また、走査線側ＩＣ４０７は接続配線４０９ｂおよび入力端子を介してＦＰＣに接続される。
さらに、ＩＣチップ４１２（メモリチップ、ＣＰＵチップ、電源回路チップなど）を実装して集積化を図っている。
また、図８（Ｂ）中、鎖線Ｃ−Ｄで切断した断面構造の一例を図９に示す。
基板５１０上には下地絶縁膜５１１が設けられ、その上には積層からなるデータ線が形成されている。下層５１２は反射性を有する金属膜であり、上層５１３は透明な酸化物導電膜である。上層５１３は仕事関数の高い導電膜を用いることが好ましく、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の他、例えば、Ｓｉ元素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）や酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電材料、もしくはこれらを組み合わせた化合物を含む膜を用いることができる。中でもＩＴＳＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ＩＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む積層が薄くとも陰極とのショートが生じにくく、発光素子の陽極として適している。
また、下層５１２は、Ａｇ、Ａｌ、またはＡｌ（Ｃ＋Ｎｉ）合金膜を用いる。中でもＡｌ（Ｃ＋Ｎｉ）膜（炭素及びニッケル（１〜２０ｗｔ％）を含むアルミニウム合金膜）は、通電、或いは熱処理後もＩＴＯやＩＴＳＯとのコンタクト抵抗値に大きな変動がない材料であり、好ましい。
隔壁５１４は、隣り合うデータ線同士を絶縁化するための樹脂であり、異なる着色層（封止基板側に設けられる）との境界、或いは隙間と重なる。隔壁で囲まれた領域が発光領域と対応して同一面積になっている。
有機化合物を含む層５１５はデータ線（陽極）側から順に、第１の複合層、ＥＭＬ（発光層）、第２の複合層、の順に積層されている。
第１の複合層および第２の複合層は、金属酸化物と有機化合物とを含む複合層であり、本実施例では、酸化タングステンとＴＰＤとの複合層とする。また、ＥＭＬ（発光層）は、発光物質を用いて形成する。この時、発光層は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に発光物質が分散して含まれるように形成してもよい。発光物質を分散させることで、濃度に起因した消光が生じることを防ぐことができる。ここで、発光物質について特に限定はなく、赤色系の発光を得たい場合は、例えば、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。また、緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、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）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。また、発光物質を分散させるために発光物質と共に用いる物質についても特に限定はなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。
なお、ＥＭＬは、単層構造以外に、積層構造又は混合構造をとることができる。
走査線５１６（陰極）は、データ線（陽極）と交差するように形成されている。走査線５１６（陰極）は、ＩＴＯや、Ｓｉ元素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）や、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯなどの透明導電膜を用いる。本実施例では、発光が封止基板５２０を通過する上方出射型の発光装置の例であるので走査線５１６は透明であることが重要である。
また、水分や脱ガスによるダメージから発光素子を保護するため、走査線５１６を覆う透明な保護膜を設けてもよい。透明な保護膜としては、ＰＣＶＤ法による緻密な無機絶縁膜（ＳｉＮ、ＳｉＮＯ膜など）、スパッタ法による緻密な無機絶縁膜（ＳｉＮ、ＳｉＮＯ膜など）、炭素を主成分とする薄膜（ＤＬＣ膜、ＣＮ膜、アモルファスカーボン膜）、金属酸化物膜（ＷＯ2、ＣａＦ2、Ａｌ2Ｏ3など）などを用いることが好ましい。透明とは、可視光の透過率が８０〜１００％であることを指す。
また、発光素子を含む画素部は、シール材５１９及び封止基板５２０で封止され、囲まれた空間を密閉なものとしている。
シール材５１９としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることが可能である。また、シール材はフィラー（棒状またはファイバー状のスペーサ）や球状のスペーサを添加したものであっても良い。
また、封止基板５２０としてガラス基板またはプラスチック基板を用いる。プラスチック基板としては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を板状もしくはフィルム状にして用いることができる。
なお、密閉空間５１８には乾燥した不活性ガスが充填されている。シール材５１９で囲まれた内側の密閉空間５１８は乾燥剤５１７によって微量な水分が除去され、十分乾燥されている。また、乾燥剤５１７としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。なお、他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
一方、基板５１０の端部には端子電極が形成され、この部分で外部回路と接続するＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）５３２を貼り合わせる。端子電極は、反射性を有する金属膜５３０と、透明な酸化物導電膜５２９と、第２の電極から延在した酸化導電膜との積層で構成しているが、特に限定されない。
ＦＰＣ５３２を実装する方法は異方導電性材料もしくはメタルバンプを用いた接続方法またはワイヤボンディング方式を採用することができる。図９では異方性導電接着材５３１を用いて接続を行っている。
また、画素部の周辺には、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたＩＣチップ５２３を異方導電性材料５２４、５２５により電気的に接続している。また、カラー表示に対応した画素部を形成するためには、ＸＧＡクラスでデータ線の本数が３０７２本であり走査線側が７６８本必要となる。このような数で形成されたデータ線及び走査線は画素部の端部で数ブロック毎に区分して引出線を形成し、ＩＣの出力端子のピッチに合わせて集める。
また、本実施例は、最良の形態または実施例１と自由に組み合わせることができる。
本実施例では、光学フィルムを設けた例を図１０（Ａ）を用いて説明する。
第１の基板６１０に対向して設けられた第２の基板６２０に光学フィルム６２１を設けている。本実施例では、図１０（Ａ）中に矢印で示した方向に発光する例、即ち発光素子からの発光が第２の基板６２０を通過してから光学フィルム６２１を通過する例を示しているが、特に限定されず、光学フィルムを第１の基板側に設けて、発光素子からの発光が光学フィルム６２１を通過してから第２の基板６２０を通過する構成としてもよい。
光学フィルム６２１は、偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを指している。
パッシブマトリクス型発光装置の画素における発光素子は、実施例１と同様に、下層６１２は反射性を有する金属膜、上層６１３は透明な酸化物導電膜とした積層構造を有するデータ線（陽極）と、第１の材料層６１５ａと、有機化合物を含む層６１５ｂ、第２の材料層６１５ｃと、透明導電膜からなる走査線６１６とで構成している。また、隔壁６１４は樹脂材料で構成されている。
なお、第１の材料層６１５ａおよび第２の材料層６１５ｃは、金属酸化物（酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムなど）と有機化合物（ホール輸送性を有する材料）の複合層である。このような発光素子の積層構造とすることで交流駆動に適した発光素子としている。
光学フィルム６２１として円偏光板を用いれば、下層６１２に外光が反射して画像の視認性が低下することを防ぐことができる。なお、円偏光板とは、具体的にはλ／４、λ／４＋λ／２の位相差特性を有する位相差板、位相差フィルム、或いは位相差膜と、偏光板、偏光フィルム、或いは直線偏光膜との組み合わせからなる円偏光板（楕円偏光板を含む）を指している。ここでいう広帯域λ／４板は、可視光の範囲で一定の位相差（90度）を与えるものである。具体的には、偏光板の透過軸と、位相差フィルムの遅相軸とのなす角が４５°になるように設置したものを円偏光板と呼んでいる。なお、本明細書において、円偏光板とは、円偏光フィルムをも含むものとする。
また、発光素子を白色発光素子とし、光学フィルム６２１としてカラーフィルタを用いれば、フルカラー表示を可能とすることもできる。
また、複数種類の光学フィルムを適宜、組み合わせてもよい。
また、本実施例は、最良の形態、実施例１、または実施例２と自由に組み合わせることができる。
本実施例では、ボトムエミッション型発光装置とする例を図１０（Ｂ）を用いて説明する。
本実施例における発光素子は、透明な酸化物導電膜からなるデータ線（陽極）７１３と、第１の材料層７１５ａと、有機化合物を含む層７１５ｂ、第２の材料層７１５ｃと、反射性を有する導電膜からなる走査線７１６とで構成している。また、隔壁７１４は実施例３と同様に樹脂材料で構成されている。
なお、第１の材料層７１５ａおよび第２の材料層７１５ｃは、金属酸化物（酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムなど）と有機化合物（ホール輸送性を有する材料）の複合層である。このような発光素子の積層構造とすることで交流駆動に適した発光素子としている。
発光素子からの発光は図６（Ｂ）中の矢印に示す方向、即ち、第１の基板７１０を通過する方向に取り出される。従って、第２の基板７２１は特に光透過性を有する必要はなく、金属板でもよい。また、発光素子の信頼性を向上させるために膜厚の厚い保護膜７１７を形成しても光の取り出し効率が低下しないので好ましい。
また、本実施例は、最良の形態、実施例１、実施例２、または実施例３と自由に組み合わせることができる。例えば、本実施例と実施例３と組み合わせ、光学フィルムを設ける場合には、第１の基板７１０に光学フィルムを設ければよい。
本実施例では、実施例１、実施例２、実施例３、および実施例４とは異なる発光装置とする例を図１０（Ｃ）を用いて説明する。
本実施例における発光素子は、透明な酸化物導電膜からなるデータ線（陽極）８１３と、第１の材料層８１５ａと、有機化合物を含む層８１５ｂ、第２の材料層８１５ｃと、透明な酸化物導電膜からなる走査線８１６とで構成している。また、隔壁８１４は実施例１と同様に樹脂材料で構成されている。
なお、第１の材料層８１５ａおよび第２の材料層８１５ｃは、金属酸化物（酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムなど）と有機化合物（ホール輸送性を有する材料）の複合層である。このような発光素子の積層構造とすることで交流駆動に適した発光素子としている。
発光素子からの発光は図１０（Ｃ）中の矢印に示す方向、即ち、第１の基板８１０を通過する方向と、第２の基板８２０を通過する方向との両方で取り出される。従って、第１の基板８１０および第２の基板８２０は、ともに光透過性を有する基板を用いる。
また、本実施例は、最良の形態、実施例１、実施例２、または実施例３と自由に組み合わせることができる。例えば、本実施例と実施例３と組み合わせ、光学フィルムを設ける場合には、第１の基板８１０および第２の基板８２０の両方に光学フィルムを設ければよい。
本発明の発光装置、及び電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、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、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図１１、および図１２に示す。
図１１で示す携帯電話機は、操作スイッチ類９０４、マイクロフォン９０５などが備えられた本体（Ａ）９０１と、表示パネル（Ａ）９０８、表示パネル（Ｂ）９０９、スピーカ９０６などが備えられた本体（Ｂ）９０２とが、蝶番９１０で開閉可能に連結されている。表示パネル（Ａ）９０８と表示パネル（Ｂ）９０９は、回路基板９０７と共に本体（Ｂ）９０２の筐体９０３の中に収納される。表示パネル（Ａ）９０８及び表示パネル（Ｂ）９０９の画素部は筐体９０３に形成された開口窓から視認できように配置される。
表示パネル（Ａ）９０８と表示パネル（Ｂ）９０９は、その携帯電話機９００の機能に応じて画素数などの仕様を適宜設定することができる。例えば、表示パネル（Ａ）９０８を主画面とし、表示パネル（Ｂ）９０９を副画面として組み合わせることができる。
表示パネル（Ａ）９０８は、実施例１乃至５のいずれか一に示した交流駆動可能な構成を具備している。本発明により、表示パネル（Ａ）９０８を交流駆動としても駆動電圧の上昇を招くことなく、携帯電話機の合計の消費電力を抑えることができる。同様に、表示パネル（Ｂ）９０９も交流駆動としてもよく、駆動電圧の上昇を招くことなく、携帯電話機の合計の消費電力を抑えることができる。
本実施例に係る携帯電話機は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る。例えば、蝶番９１０の部位に撮像素子を組み込んで、カメラ付きの携帯電話機としても良い。また、操作スイッチ類９０４、表示パネル（Ａ）９０８、表示パネル（Ｂ）９０９を一つの筐体内に納め、一体化させた構成としても、上記した作用効果を奏することができる。また、表示部を複数個そなえた情報表示端末に本実施例の構成を適用しても、同様な効果を得ることができる。
図１２（Ａ）はテレビであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明はテレビに内蔵している表示部２００３を交流駆動とし、消費電力が低減されたテレビを実現することができる。なお、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用のテレビが含まれる。
図１２（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明は、デジタルカメラに内蔵されている表示部２１０２を交流駆動とし、消費電力が低減されたデジタルカメラとすることができる。
図１２（Ｃ）はパーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明は、パーソナルコンピュータに内蔵されている表示部２２０３に適用し、表示部を交流駆動とし、消費電力が低減されたパーソナルコンピュータを実現することができる。
図１２（Ｄ）は電子書籍であり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明は、電子書籍に内蔵されている表示部２３０２を交流駆動とし、消費電力が低減された電子書籍を実現することができる。
図１２（Ｅ）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２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示する。本発明は画像再生装置に内蔵されている表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４を交流駆動とし、消費電力が低減された画像再生装置を実現することができる。
図１２（Ｆ）は携帯型のゲーム機器であり、本体２５０１、表示部２５０３、２５０５、操作スイッチ２５０４等を含む。ゲーム機器に内蔵されている半導体集積回路（メモリやＣＰＵなど）、および表示部２５０３、２５０５を交流駆動とし、消費電力が低減された携帯型のゲーム機器を実現することができる。
図１２（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９等を含む。本発明は、ビデオカメラに内蔵されている半導体集積回路（メモリやＣＰＵなど）、および表示部２６０２を交流駆動とし、消費電力が低減されたビデオカメラを実現することができる。
また、本実施例は実施の形態、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、または実施例５と自由に組み合わせることができる。
本発明により、交流駆動法を用いたＥＬ素子の構造をシンプルなものとすることができ、製造プロセスも簡略化することができる。また、本発明により、駆動電圧の上昇を招くことなく、一対の電極間の厚さを厚くすることができるため、ＥＬ素子形成プロセスにおけるゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができ、歩留まりが向上する。
本発明の発光素子の構成の一例を説明する図。 本発明の発光素子の動作機構を示す説明図である。 本発明の発光素子の動作機構を示す説明図である。 本発明の材料層の電流−電圧特性を示すグラフ。 パッシブ型表示装置の上面構造および断面構造を示す図である。 斜視図を示す図である。 発光モジュールの外観を示す上面図である。 発光モジュールの上面図を示す図である。 発光モジュールの断面図を示す図である。 断面構造の他の一例を示す図である。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 交流信号を示す図である。 （Ａ）は有機化合物単層での電流−電圧特性を示すグラフであり、（Ｂ）は酸化モリブデン単層での電流−電圧特性を示すグラフ。（比較例）
符号の説明
１０：絶縁表面を有する基板
１１：第１の電極
１２：第１の材料層
１３：有機化合物を含む層
１４：第２の材料層
１５：第２の電極
１６：交流電源

Claims (5)

  1. 複数の発光素子を有する発光装置であり、
    発光素子は、第１の電極と、
    該第１の電極上に、電流値を横軸にとり、電圧値を縦軸にとったグラフ表示においてゼロを中心とした点対称な電流−電圧特性を有する第１の材料層と、
    該第１の材料層上に有機化合物を含む層と、
    該有機化合物を含む層上に、前記第１の材料層と同じ電流−電圧特性を有する第２の材料層と、
    該第２の材料層上に第２の電極と、を有することを特徴とする発光装置。
  2. 請求項１において、前記第１の材料層および前記第２の材料層は、金属酸化物と有機化合物とを含む複合層であることを特徴とする発光装置。
  3. 請求項１または請求項２において、前記金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化タングステン、または酸化レニウムからなる群から選ばれる一種または複数種であることを特徴とする発光装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一において、前記発光装置は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に交流信号を印加する駆動回路を備えたことを特徴とする発光装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一において、前記発光装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ナビゲーション、コンピュータ、または携帯情報端末であることを特徴とする電子機器。
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