JP2002329575A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子から発せられた光が、基板と空気と
の界面において全反射又は屈折することにより、発光装
置に表示される画像が歪んで見えてしまうことを防止す
る。 【解決手段】本発明の発光装置は、発光素子を形成する
絶縁体として反射層を有する光ファイバプレートを用い
る。また、光散乱体を設けた光ファイバプレートを用い
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、絶縁表面上に発光
素子が設けられた発光装置に関する。特に本発明は、発
光装置に表示される画像の画質の向上、及び発光装置に
設けられた発光素子から発せられる光の取り出し効率の
向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、発光素子が用いられた画像表示装
置（発光装置）の開発が進められている。画像表示装置
（発光装置）は、大別してパッシブマトリクス型とアク
ティブマトリクス型に分類される。アクティブマトリク
ス型の画像表示装置（発光装置）は、絶縁表面上に発光
素子と、該発光素子を制御するトランジスタとが設けら
れて形成される。ポリシリコン膜を用いたトランジスタ
は、従来のアモルファスシリコン膜を用いたトランジス
タよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高
く、高速動作が可能である。そのため、従来、基板外の
駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の絶縁
表面上に形成した駆動回路で行うことが可能となってい
る。このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、
同一の絶縁表面上に様々な回路や素子を作り込むことで
製造コストの低減、発光装置の小型化、歩留まりの上
昇、スループットの低減など、様々な利点が得られる。

【０００３】なお、本明細書において、発光素子は一対
の電極（陽極と陰極）間に有機化合物層が挟まれた構造
とする。有機化合物層は、公知の発光材料を用いて作製
することが出来る。また、有機化合物層には、単層構造
と積層構造の二つの構造があるが、本発明はどちらの構
造を用いてもよい。なお、有機化合物層におけるルミネ
ッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の
発光（蛍光）と、三重項励起状態から基底状態に戻る際
の発光（リン光）とがあるが、本発明はどちらの発光を
用いた発光装置にも適用することが出来る。

【０００４】図１６（Ａ）にアクティブマトリクス型の
発光装置を示す。１０１０は絶縁表面を有する基板であ
り、該基板１０１０上に電流制御用トランジスタ１０２
０が形成されている。そして、電流制御用トランジスタ
１０２０のドレイン領域は、ドレイン配線と電気的に接
続されており、該ドレイン配線に電気的に接続されるよ
うに、陽極１０３０が形成されている。そして、陽極１
０３０に接するように有機化合物層１０４０が形成さ
れ、該有機化合物層１０４０に接するように陰極１０５
０が形成されている。陽極１０３０と有機化合物層１０
４０と陰極１０５０の積層体が発光素子１０６０であ
る。発光素子１０６０から発せられた光は、基板１０１
０を介して、空気１２の方へ取り出される。

【０００５】なお、発光装置の作製においては、画素部
に配線やトランジスタを形成した後に発光素子が形成さ
れる。有機化合物層は熱、光、水分、酸素等によって劣
化が促進されることから、発光素子が形成された後、発
光素子が設けられた基板とカバー材とを、発光素子が外
気に曝されないように貼り合わせてシール材等により封
止（パッケージング）する。パッケージング等の処理に
より気密性を高めたら、基板上に形成された発光素子又
は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続す
るためのコネクター（ＦＰＣ、ＴＡＢ等）を取り付け
て、アクティブマトリクス型の発光装置が完成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記発光装置におい
て、発光素子から発せられる光は、屈折率の異なる複数
の媒質を通過して空気中に放射されることになる。よっ
て光の屈折を考慮する必要がある。光の屈折の角度は、
図１４に示すように入射光の角度（入射角）とその媒質
の屈折率により決まる。さらに、この関係は以下の式
（１）（スネルの法則）に従う。屈折率がｎ１である媒
質８０１においてθａの角度で入射した光（入射光）
が、屈折率がｎ２である媒質８０２に出射するとき、以
下の数１を満たすような角度θｂの光（屈折光）とな
る。

【０００７】

【数１】 ｎ１＊ｓｉｎθａ＝ｎ２＊ｓｉｎθｂ・・・（１）

【０００８】屈折光または透過光の角度θｂが９０°と
なるような入射角θａを臨界角とよぶ。また、媒質８０
２に対する入射角θａが臨界角よりも大きくなるとき
に、入射光は全反射する。つまり、光が媒質８０１に閉
じ込められることになる。

【０００９】一例として、媒質８０１がガラス（ｎ１＝
１．５２）であり、媒質８０２が空気（ｎ２＝１．０
０）である場合における、入射角と反射率の関係を図１
５に示す。

【００１０】図１５に示されているように、界面への反
射率が３５°以上になると、反射率が急増していること
が分かる。また、界面への入射角が４１°以上になる
と、光は全反射し、媒質８０１の外に光が出ることは出
来ない。

【００１１】なお、本明細書において、臨界角とは、光
が媒質１と媒質２との界面で全反射する角度であり、該
角度以上は全て全反射してしまう角度のことを示す。勿
論、臨界角は、媒質によって異なる。例えば、媒質８０
１がガラス（ｎ＝１．５２）であり、媒質８０２が空気
（ｎ＝１．００）である場合は、臨界角は４１．１°に
なる。また、媒質８０１がアクリル（ｎ＝１．４９）で
あり、媒質８０２が空気（ｎ＝１．００）の場合は、臨
界角は４２．２°になる。

【００１２】図１６（Ｂ）を参照する。図１６（Ｂ）
は、画素が絶縁体１０上に規則的に配列された発光装置
の断面構造を示しており、該断面構造を二次元に示した
ものである。それぞれの画素は、発光素子１１と、発光
素子１１を制御する１つ又は複数のトランジスタを有す
る。なお、本発明において、発光素子１１を制御するト
ランジスタの個数は特に限定されず、何個のトランジス
タを有していてもよい。

【００１３】なお、ここでは、説明を簡単にするため
に、絶縁体１０はガラス基板とする。そうすると、絶縁
体１０の屈折率（ｎ１）は１．５２であり、空気１２の
屈折率（ｎ２）は１．００となる。

【００１４】画素Ａで発せられた光は、絶縁体１０と空
気１２との界面に入射角０度で入射する。そして、空気
１２側へ屈折角０度で出射される。そしてそれが観察者
の目に入る。

【００１５】一方、画素Ｂで発せられた光は、絶縁体１
０と空気１２との界面に入射角θ１度で入射する。そし
て、空気１２側へ屈折角θ２度で入射する。この際、ガ
ラスの屈折率（ｎ１）と空気の屈折率（ｎ２）の関係
は、ｎ１＞ｎ２であるため、入射角θ１と出射角θ２の
関係は、θ１＜θ２となる。

【００１６】そして、屈折角θ２で入射した光が観察者
の目に入る。観察者には、絶縁体１０と空気１２との界
面において光が屈折したかどうかは把握できず、光線が
入ってきた方向の延長線上、つまり、画素Ｃから発せら
れた光だと認識してしまう。つまり、観察者には、画素
Ｂから発せられた光は、画素Ｂの隣の画素Ｃから発せら
れたように見えてしまう。

【００１７】また、画素Ｄで発せられた光は、絶縁体１
０と空気１２との界面に入射角θ３度で入射する。そし
て、空気１２側へ屈折角θ４度で出射される。この場合
も入射角θ３と出射角θ４との関係は、θ３＞θ４とな
る。そして、屈折角θ４で入射した光が観察者の目に入
る。観察者には、光線が入ってきた方向の延長線上、つ
まり、画素Ｄから画素２つ分離れた画素Ｅから発せられ
たように見えてしまう。

【００１８】また、画素Ｆで発せられた光は、絶縁体１
０と空気１２との界面に入射角θ５度で入射する。そし
て、空気１２側へ屈折角θ６度で出射される。この場合
も入射角θ５と出射角θ６との関係は、θ５＞θ６とな
る。そして、屈折角θ６で入射した光が観察者の目に入
る。観察者には、光線が入ってきた方向の延長線上、つ
まり、画素Ｆから離れた画素（図示せず）から発せられ
たように見えてしまう。

【００１９】式（１）で示されるスネルの法則から分か
るように、入射角と出射角の関係は、入射角が大きくな
ると、出射角も大きくなる。そして、入射角と出射角の
差（ずれ）も大きくなる。そして、入射角が臨界角にな
ると、屈折角は９０度となる。

【００２０】図１６（Ｂ）に示されているように、大き
い屈折角で空気１２側へ出射される光は、本来画素が存
在する箇所から発せられた光ではなく、別の画素が存在
する箇所から発せられた光であるように見えてしまう。
そして、本来画素が存在する箇所と、別の画素が存在す
る箇所とのずれは、発光素子から発せられた光の入射角
（絶縁体１０と空気１２との界面における）によりそれ
ぞれ異なってしまう。その結果、観察者には、発光装置
に表示されている画像が歪んで見えてしまう。

【００２１】つまり、従来の発光装置は、必ずしも光の
屈折による画像の歪みが考慮されていなかった。図１７
を参照する。図１７には、発光装置１０２０と、発光装
置１０２０に表示された画像を見る観察者Ａ、Ｂ、Ｃの
それぞれが認識する画像が簡単に示されている。なお、
発光装置１０２０には、円の模様が規則的に配列された
画像が表示されているとする。また、図１７（Ａ）〜図
１７（Ｃ）は、それぞれ観察者Ａ〜Ｃが実際に認識する
画像を示している。なお、図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す
観察者が実際に認識する画像は、観察者が正常な画像と
して認識できる部分と歪んで見える部分の画像とが明確
に分かれているが、実際には、観察者から離れる程に、
発光装置に表示される画像の歪みは増してしまう。

【００２２】観察者Ａは、発光装置１０２０の上端か
ら、発光装置１０２０に表示された画像を観察してい
る。図１７（Ａ）に示すように、観察者Ａは、画像の上
端の部分は正常に認識することが出来るが、中央部分か
ら下部の部分は歪んで見えてしまう。

【００２３】観察者Ｂは、発光装置の中心に向かって、
発光装置に表示された画像を観察している。図１７
（Ｂ）に示すように、観察者Ａは、画像の中心部分は正
常に認識することが出来るが、画像の上端及び下端の部
分は歪んで見えてしまう。

【００２４】観察者Ｃは、発光装置の下端から、発光装
置に表示された画像を観察している。図１７（Ｃ）に示
すように、観察者Ｃは、画像の下端の部分は正常に認識
することが出来るが、上部の部分は歪んで見えてしま
う。

【００２５】本発明は、発光素子が設けられた基板にお
いて、該発光素子から発せられた光が全反射又は屈折す
ることにより、発光装置に表示される画像が歪んで見え
てしまうことを防止する。また、発光装置に表示された
画像を観察者がどこの位置から見ても、歪みのないよう
にすることを課題とする。また、発光素子から発せられ
る光の取り出し効率の向上を課題とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するためになされたものであり、本発明の発光装
置を図１及び図４に示す。

【００２７】本発明の発光装置は、画素が形成される絶
縁体として、光ファイバプレート１３を用いる。画素
は、発光素子、及び該発光素子を制御するための１つ又
は複数のトランジスタを有する。

【００２８】本明細書では、光ファイバプレートとは、
光ファイバを多数本集束したものを指す。なお、本発明
で用いられる光ファイバには、反射層が設けられてお
り、２つのタイプに分類される。一つはコアとクラッド
と反射層の三重構造からなるタイプであり、他の一つは
コアと反射層の二重構造からなるタイプとする。

【００２９】コアとクラッドと反射層の三重構造の光フ
ァイバは、公知の方法でコアとクラッドを作製した後
に、該クラッドの表面に反射性の材料をコーティングす
ることにより作製される。また、本発明で用いるコアと
反射層の二重構造の光ファイバは、公知の方法でコアを
作製した後に、該クラッドの表面に反射性の材料をコー
ティングすることにより作製される。なお、反射層は、
減衰率（光吸収率）よりも反射率の高い材料を用いて作
製される。また、可視光領域における光の反射率が６０
％以上あることが好ましく、さらに好ましくは８０％以
上である材料を用いて作製されることが好ましい。具体
的には、Ａｇ、Ａｌといった材料のことをいう。

【００３０】発光素子から発せられる光は、光ファイバ
プレート１３に入射する。図１に示すように、画素Ａで
発せられた光は、光ファイバプレート１３と空気１２と
の界面に入射角０度で入射する。そして、空気１２側へ
屈折角０度で出射される。そしてそれが観察者の目に入
る。

【００３１】一方、画素Ｂで発せられた光は、光ファイ
バプレート１３に設けられた反射層１４に反射して、画
素Ｂの真下の光ファイバプレート１３と空気１２との界
面に達する。そして観察者には、画素Ｂの真下から発せ
られたように見える。また、画素Ｄで発せられた光は、
光ファイバプレート１３に設けられた反射層１４に反射
して、画素Ｄの真下の光ファイバプレート１３と空気１
２との界面に達する。そして観察者には、画素Ｄの真下
から発せられたように見える。また、画素Ｅも同様であ
る。

【００３２】つまり、画素が有する発光素子から発せら
れた光は、光ファイバプレート１３の反射層１４に反射
し、反射を繰り返して光ファイバプレート１３と空気１
２との界面に達する。その結果、実際に光が発せられた
箇所が、実際に光を発した画素の真下の光ファイバプレ
ート１３と空気１２との界面に移動したように見える。

【００３３】本発明の発光装置は、光ファイバプレート
を設けることにより、発光素子から発せられた光が、該
発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防
ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像
が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、
観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている
画像を正常な画像として認識することが出来る。

【００３４】次いで、図４を参照する。図４には、光フ
ァイバプレート３０に光散乱体４０を設けた本発明の発
光装置が示されている。発光素子から発せられた光は、
光ファイバ３１と空気１２との界面に達した際に、全反
射してしまい、空気１２の方へ取り出すことが出来ず、
光ファイバ３１に閉じこめられてしまう場合がある。図
４に示す本発明の発光装置は、そのような光を防止する
ために光ファイバプレート３０と空気１２との界面に光
散乱体４０を設ける。

【００３５】光散乱体４０を設けることにより、光ファ
イバプレート３０と空気１２との界面において全反射す
る光を防ぐことが可能となり、発光素子から発せられる
光の取り出し効率は向上する。また、発光素子から発せ
られた光が、該発光素子が設けられた基板と空気との界
面において全反射することを防ぐことが出来る。その結
果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうこ
とを防ぐことが出来る。

【００３６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図２に本発明の
発光装置に用いられる光ファイバプレートの図を示す。
図２（Ａ）は、光ファイバプレート３０を示し、図２
（Ｂ）は光ファイバプレート３０の一部を拡大したもの
である。図２（Ｂ）から、光ファイバ３１が多数本集束
しているのが分かる。光ファイバ３１は、コア３２と、
クラッド３３と、クラッド３３の外周に反射層３４が設
けられた三重構造となっているタイプと、コア３２と、
コア３２の外周に反射層３４が設けられた二重構造とな
っている２つのタイプがある。

【００３７】図３を参照する。図３には、コア３２とク
ラッド３３と反射層３４の三重構造からなる光ファイバ
３１を多数本集束した光ファイバプレート３０を用いた
本発明の発光装置を示す。

【００３８】画素Ａで発せられた光は、光ファイバプレ
ート３０と空気１２との界面に入射角０度で入射する。
そして、空気１２側へ屈折角０度で出射される。そして
それが観察者の目に入る。

【００３９】一方、画素Ｂで発せられた光は、光ファイ
バプレート３０に設けられた反射層３４に反射して、画
素Ｂの真下の光ファイバプレート３０と空気１２との界
面に達する。そして観察者には、画素Ｂから発せられた
ように見える。

【００４０】また、画素Ｄで発せられた光は、光ファイ
バプレート３０に設けられた反射層３４に反射して、画
素Ｄの真下の光ファイバプレート３０と空気１２との界
面に達する。そして観察者には、画素Ｄから発せられた
ように見える。また、画素Ｅも同様である。

【００４１】なお、コアとクラッドのみで作製された光
ファイバを有する光ファイバプレートは、コアとクラッ
ドとの界面における入射角が臨界角θmax以上である
と、複数本の光ファイバ内を伝搬していってしまう。し
かし、本発明で用いる光ファイバプレートには、反射層
が設けられている。図２（Ｃ）に示す光Ｈは、反射層３
４に反射し、光ファイバ３１の内部を伝搬していくこと
が出来る。同様に、図３に示す画素Ａから発せられた光
Ｉは、反射層３４が設けられていない場合は、複数本の
光ファイバ３１を横断して伝搬していく。しかし、図３
に示すように、反射層３４が設けられている場合は、光
Ｉは反射層３４に反射して、光ファイバ３１の内部を伝
搬していくことが出来る。

【００４２】その結果、実際に光が発せられた箇所が、
実際に光を発した画素の真下の光ファイバプレート３０
と空気１２との界面に移動したように見える。

【００４３】本発明の発光装置は、光ファイバプレート
を設けることにより、発光素子から発せられた光が、該
発光素子が設けられた基板における全反射及び屈折を防
ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像
が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来る。また、
観察者がどこの位置から画像を見ても、表示されている
画像を正常な画像として認識することが出来る。さら
に、反射層１４を設けることにより、今まで複数の光フ
ァイバを伝搬していた光を外に取り出すことが出来るの
で、発光素子から発せられる光の取り出し効率が改善さ
れる。

【００４４】（実施の形態２）実施の形態１で説明した
光ファイバプレート３０を用いると、光ファイバプレー
ト３０と空気１２との界面において全反射する光が存在
する。例えば、図３に示す画素Ｆから発せられた光Ｊ
は、光ファイバ３１のコア３２とクラッド３３との界面
において、或いは、光ファイバ３１のクラッド３３と反
射層３４との界面において全反射を繰り返しながら伝搬
していき、光ファイバ３１と空気１２との界面に達した
際に、全反射してしまい、空気１２の方へ取り出すこと
が出来ず、光ファイバ３１に閉じこめられてしまう。

【００４５】本実施の形態では、上述したような光（光
Ｊ）を防止するために、図２及び図３に示す光ファイバ
プレート３０と空気１２との界面に光散乱体４０を設け
る。

【００４６】図４に、一例として図２及び図３に示す光
ファイバプレート３０に光散乱体４０を設けた本発明の
発光装置を示す。図４に示すように、画素Ｆから発せら
れた光（光Ｋ）は、光ファイバ３１の内部を全反射しな
がら伝搬して、光散乱体４０に入射する。次いで、光散
乱体４０と空気１２との界面において、空気１２側に出
射する。これは、光散乱体４０を設けたことにより、光
が光散乱体４０に入射したためである。また、画素Ｆか
ら発せられた光（光Ｋ）の光散乱体４０と空気１２との
界面における入射角が、光散乱体４０と空気１２との界
面における臨界角以下であったためである。

【００４７】なお、光散乱体４０は、透光性を有する材
料でなる薄膜を、公知の方法を用いて形成すればよく、
本実施の形態では、該薄膜をエッチングすることにより
形成した。本明細書中でいう透光性とは、可視光に対し
て透明であることをいう。また、透光性を有する膜を形
成する材料としては、アクリル樹脂などの有機樹脂、酸
化インジウムなどからなる膜、ＳｉＯ₂からなる無機膜
及びそれらを組み合わせた化合物膜などを用いることが
できる。また、誘電体多層膜を用いることもできる。

【００４８】光散乱体４０について、図５を用いて説明
する。図５には、光ファイバプレート３０上に光散乱体
４０が設けられた発光装置を示している。なお、説明を
簡単にするために、図５（Ａ）には、光ファイバプレー
ト３０と光散乱体４０のみが図示されている。

【００４９】図５（Ａ）に示す光散乱体４０は、光ファ
イバプレート３０上に薄膜を形成し、該薄膜にコンタク
トホールを作製するような方法を用いて、図５（Ａ）に
示すような形状を作製した。

【００５０】また、図５（Ｂ）に示すように、発光素子
から発せられた光（光Ｌ、光Ｍ、光Ｎ）は、まず光ファ
イバ３０の内部を伝搬する。次いで、光ファイバプレー
ト３０と光散乱体４０との界面において、光散乱体４０
に入射する。そして、光散乱体４０と空気１２との界面
において、空気１２側に出射する。

【００５１】つまり、光散乱体４０を設けることによ
り、光ファイバプレート３０と空気１２との界面におい
て全反射していた光は、空気１２側に出射することがで
きるようになった。なお、本発明で用いる光散乱体４０
は、図５（Ｂ）に示す形状に限定されず、図５（Ｃ）〜
図５（Ｈ）に示すような形状のものを作成してもよい。
つまり、光散乱体４０は、光散乱体４０と空気１２との
界面において、凸凹な形状があればよく、凸凹な形状の
作製方法は、エッチングなど公知の方法を用いて作製す
ればよい。或いは、金型などを用いて作製してもよい。

【００５２】光散乱体４０を設けることにより、光ファ
イバプレート３０と空気１２との界面において全反射す
る光を防ぐことが可能となり、発光素子から発せられる
光の取り出し効率は向上する。また、発光素子から発せ
られた光が、該発光素子が設けられた基板と空気との界
面において全反射することを防ぐことが出来る。その結
果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまうこ
とを防ぐことが出来る。

【００５３】なお、本実施の形態は、実施の形態１と自
由に組み合わせることが可能である。

【００５４】（実施の形態３）本実施の形態では、角柱
状又は円柱状の光散乱体４０、及び角錐状又は円錐状の
光散乱体４０が設けられた発光装置について説明する。

【００５５】図６には、角柱状又は円柱状の光散乱体４
０が設けられた発光装置の断面構造が示されている。角
柱状又は円柱状の光散乱体４０の断面構造は、台形であ
り、本実施の形態では、該台形の上底と底辺とは平行で
あるものとする。

【００５６】発光素子から発せられた光は、光ファイバ
プレート３０の内部を伝搬して、光散乱体４０に入射す
る。本実施の形態では、光ファイバプレート３０と光散
乱体４０との界面における入射角が９０°である光が最
も多いとして考えることにする。

【００５７】図６において、θａは、光散乱体４０の傾
斜角を示す。より詳細には、光ファイバプレート３０に
対して垂直な線を引き、該垂直な線に対する光散乱体４
０の傾斜角を示す。θｂとθｄは、光散乱体４０と空気
１２との界面における入射角を示す。θｃは、光散乱体
４０と空気１２との界面において反射した光の光散乱体
４０の法線に対する角度を示す。

【００５８】図６（Ａ）から、θａとθｂを足すと９０
°になることが分かる。また、スネルの法則（反射の法
則）から、θｂとθｃは同じ角度である。よって、以下
の式（２）が求められる。

【００５９】

【数２】 θｂ＝θｃ＝９０−θａ・・・（２）

【００６０】次いで、θｂとθｃとθｄを足すと、１８
０°になることから、以下の式（３）が求められる。

【００６１】

【数３】 θｄ＝１８０−（θｂ＋θｃ）・・・（３）

【００６２】式（３）に式（２）を代入すると以下の式
（４）が求められる。

【００６３】

【数４】 θｄ＝２θａ・・・（４）

【００６４】θｄは、光散乱体４０と空気１２との界面
において、空気１２側への入射角を示す。該入射角（θ
ｄ）が、光散乱体４０と空気１２との界面における臨界
角（θｍａｘ）よりも大きい場合には、光は全反射して
しまう。つまり、光散乱体４０と空気１２との界面にお
いて全反射する光を防止するためには、以下の式（５）
を満たすことが必要となる。

【００６５】

【数５】 θｄ＝２θａ＜θｍａｘ・・・（５）

【００６６】式（５）を整理すると、以下の式（６）が
求められる。

【００６７】

【数６】 θａ＜（θｍａｘ/２）・・・（６）

【００６８】角柱状又は円柱状の光散乱体４０を用いる
場合は、式（６）を満たすように作製することが望まし
い。

【００６９】次に、図７を用いて、角錐状又は円錐状の
光散乱体４０を設けた発光装置について説明する。本実
施の形態では、説明を簡単にするために、角錐状又は円
錐状の光散乱体４０の断面構造は、二等辺三角形である
ものとする。

【００７０】図７において、θｅは、光散乱体４０の傾
斜角を示す。より詳細には、光ファイバプレート３０に
対して垂直な線を引き、該垂直な線に対する光散乱体４
０の傾斜角を示す。θｆは、光散乱体４０と空気１２と
の界面における入射角を示す。θｇは、光散乱体４０と
空気１２との界面において反射した光の光散乱体４０の
法線に対する角度を示す。θｉは、光散乱体４０と空気
１２との界面における光の角度を示す。

【００７１】なお、光散乱体４０と空気１２との界面に
おける角度（θｉ）は、９０°より大きいことが望まし
い。その理由を図７（Ａ）を用いて説明する。図７
（Ａ）は、光散乱体４０と空気１２との界面における角
度（θｉ）が９０°以上の場合の発光装置を示してい
る。光散乱体４０と空気１２の界面における角度（θ
ｉ）が９０°以上だと、光は上の方へ向き、いずれは空
気１２の方へ取り出すことが出来る。

【００７２】次いで、図７（Ｂ）を参照する。図７
（Ｂ）は、光散乱体４０と空気１２との界面における角
度（θｉ）が９０°以下の場合の発光装置を示してい
る。光散乱体４０と空気１２の界面における角度（θ
ｉ）が９０°以下だと、光は光ファイバプレート３０の
方へ進んでおり、空気１２の方へ取り出すことが出来な
い。

【００７３】ここで、図７から、θｅとθｆを足すと９
０°になることが分かる。また、スネルの法則（反射の
法則）から、θｆとθｇは同じ角度であることから、以
下の式（７）が求められる。

【００７４】

【数７】 θｆ＝θｇ＝９０−θｅ・・・（７）

【００７５】次いで、θｆとθｇとθｈを足すと、１８
０°になることから、以下の式（８）が求められる。

【００７６】

【数８】 θｈ＝１８０−（θｆ＋θｇ）・・・（８）

【００７７】式（８）に式（７）を代入すると以下の式
（９）が求められる。

【００７８】

【数９】 θｈ＝２θｅ・・・（９）

【００７９】ここで、図７（Ｃ）を参照する。仮に光散
乱体４０と空気１２との界面における角度（θｉ）が９
０°だとする。そうすると、θｅとθｈを足すと９０°
になることから、以下の式（１０）が求められる。

【００８０】

【数１０】 ９０−θｈ＝θｅ・・・（１０）

【００８１】式（１０）に、式（９）を代入して整理す
ると、以下の式（１１）が求められる。

【００８２】

【数１１】 θｅ＝３０・・・（１１）

【００８３】光散乱体４０と空気１２との界面における
角度（θｉ）が９０°以上であれば、光は空気１２の方
へ取り出せることから、以下の式（１２）が求められ
る。

【００８４】

【数１２】 θｅ＜３０・・・（１２）

【００８５】つまり、角柱状又は円柱状の光散乱体４０
を用いる場合は、式（１２）を満たすように作製するこ
とが望ましい。

【００８６】また、本発明で用いる光散乱体４０の光散
乱体ピッチ（Ｓ）と、本発明の発光装置の画素の画素ピ
ッチ（Ｗ）との関係は、以下の式（１３）を満たすこと
が好ましい。

【００８７】

【数１３】 Ｗ≧Ｓ・・・（１３）

【００８８】これは、発光装置の画素の画素ピッチ
（Ｗ）に対して、光散乱体４０の光散乱体ピッチ（Ｓ）
の方が大きい場合には、一本の光ファイバに複数の画素
から発せられた光が入射することになる。そうすると、
観察者には、画素から発せられた光が、その画素の存在
する箇所からずれた箇所から発せられているように感じ
てしまう光が存在してしまう。その結果、観察者には、
発光装置に表示される画像が歪んでいるように感じてし
まう。

【００８９】また、光散乱体ピッチ（Ｓ）と光ファイバ
の直径（Ｈ）が同じ大きさの場合には、光散乱体ピッチ
（Ｓ）と光ファイバの直径（Ｈ）が、１対１で対応し、
画素と光ファイバがそれぞれ揃うように厳密に調整する
必要がある。

【００９０】上述したような形状の光散乱体４０を設け
ることにより、光ファイバプレート３０と空気１２との
界面において全反射する光を防ぐことが可能となり、発
光素子から発せられる光の取り出し効率は向上する。ま
た、発光素子から発せられた光が、該発光素子が設けら
れた基板と空気との界面において全反射することを防ぐ
ことが出来る。その結果、発光装置に表示される画像が
歪んで見えてしまうことを防止することが出来る。

【００９１】なお、本実施の形態は、実施の形態１およ
び実施の形態２と自由に組み合わせることが可能であ
る。

【００９２】

【実施例】（実施例１）開口数（Ｎ．Ａ．）は、光ファ
イバの特性を表す目安として用いられている。開口数
（Ｎ．Ａ．）は、コアの屈折率をｎｂ、クラッドの屈折
率をｎｃとすると、以下の式（１４）で表すことができ
る。

【００９３】

【数１４】 Ｎ．Ａ．＝（ｎｂ²−ｎｃ²）^1/2・・・（１４）

【００９４】一例として、旭ガラス社のファイバアレイ
プレートの開口数（Ｎ．Ａ．）は０．５７となってい
る。光が空気中から該光ファイバアレイプレートに入射
する場合は、空気と光ファイバアレイプレートとの界面
における入射角が３５°以下の場合は、複数の光ファイ
バを伝搬していってしまう。

【００９５】つまり、空気と光ファイバプレートの界面
における入射角によっては、複数の光ファイバを伝搬す
る光が存在する。開口数（Ｎ．Ａ．）が大きくなる程、
複数の光ファイバを伝搬する光は多くなる。そのため、
本発明で用いられる光ファイバプレートの開口数（Ｎ．
Ａ．）は、式（１５）で示されるように、１．０以下で
あることが望ましい。

【００９６】

【数１５】 Ｎ．Ａ．≦１．０・・・（１５）

【００９７】また、本発明で用いる光ファイバプレート
の光ファイバの直径（Ｈ）と、本発明の発光装置の画素
の画素ピッチ（Ｗ）との関係は、以下の式（１６）を満
たすことが好ましい。

【００９８】

【数１６】 Ｗ≧Ｈ・・・（１６）

【００９９】その理由としては、発光装置の画素の画素
ピッチ（Ｗ）に対して、光ファイバの直径（Ｈ）の方が
大きい場合には、一本の光ファイバに複数の画素から発
せられた光が入射することになる。そうすると、観察者
には、画素から発せられた光が、その画素の存在する箇
所からずれた箇所から発せられているように感じてしま
う光が存在してしまう。その結果、観察者には、発光装
置に表示される画像が歪んでいるように感じてしまう。

【０１００】また、画素ピッチ（Ｗ）と光ファイバの直
径（Ｈ）が同じ大きさの場合には、画素ピッチ（Ｗ）と
光ファイバの直径（Ｈ）が、１対１で対応し、画素と光
ファイバがそれぞれ揃うように厳密に調整する必要があ
る。

【０１０１】なお、現在作製されている発光装置の画素
の画素ピッチは、殆どが約１００μｍ程度である。これ
に対して、主な光ファイバプレートの光ファイバの直径
（Ｈ）は、２５μｍで作製されているものが殆どであ
り、最小で６μｍである。つまり、画素ピッチ（Ｗ）と
光ファイバの直径（Ｈ）を比較すると、光ファイバの直
径（Ｈ）の方が十分小さいので、特に問題はない。

【０１０２】上述した式（１５）、式（１６）を満たす
ように発光装置を作製すると、発光素子から発せられる
光が、反射層に反射して、空気の方に取り出すことが出
来るようになる。その結果、光ファイバプレートと空気
との界面において全反射する光を防ぐことが可能とな
り、発光素子から発せられる光の取り出し効率は向上す
る。また、発光素子から発せられた光が、該発光素子が
設けられた基板における全反射及び屈折を防ぐことが出
来る。その結果、発光装置に表示される画像が歪んで見
えてしまうことを防ぐことが出来る。また、観察者がど
この位置から画像を見ても、表示されている画像を正常
な画像として認識することが出来る。

【０１０３】なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施
の形態３と自由に組み合わせることが可能である。

【０１０４】（実施例２）本実施例では、本発明の発光
装置における画素部の断面構造を図８に示す。

【０１０５】図８において、光ファイバプレート４５０
１上に設けられた選択用トランジスタ４５０２は公知の
方法で形成されたｎチャネル型トランジスタを用いる。
なお、本実施例ではダブルゲート構造としているが、シ
ングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲート構造
やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも構
わない。また、公知の方法で形成されたｐチャネル型ト
ランジスタを用いて形成しても構わない。

【０１０６】駆動用トランジスタ４５０３は、公知の方
法で形成されたｎチャネル型トランジスタを用いる。選
択用トランジスタ４５０２のドレイン配線４５０４は配
線（図示せず）によって駆動用トランジスタ４５０３の
ゲート電極４５０６に電気的に接続されている。

【０１０７】駆動用トランジスタ４５０３は発光素子４
５１０を流れる電流量を制御するための素子であるた
め、多くの電流が流れ、熱による劣化やホットキャリア
による劣化の危険性が高い素子でもある。そのため、駆
動用トランジスタ４５０３のドレイン領域、あるいはソ
ース領域とドレイン領域の両方に、ゲート絶縁膜を介し
てゲート電極に重なるようにＬＤＤ領域を設ける構造は
極めて有効である。図８においては、例として駆動用ト
ランジスタ４５０３のソース領域とドレイン領域の両方
にＬＤＤ領域を形成した例を示している。

【０１０８】また、本実施例では駆動用トランジスタ４
５０３をシングルゲート構造で図示しているが、複数の
トランジスタを直列に接続したマルチゲート構造として
も良い。さらに、複数のトランジスタを並列につなげて
実質的にチャネル形成領域を複数に分割し、熱の放射を
高い効率で行えるようにした構造としても良い。このよ
うな構造は熱による劣化対策として有効である。

【０１０９】また、駆動用トランジスタ４５０３のゲー
ト電極４５０６を含む配線（図示せず）は、駆動用トラ
ンジスタ４５０３のドレイン配線４５１２と絶縁膜を介
して一部で重なり、その領域では保持容量が形成され
る。この保持容量は駆動用トランジスタ４５０３のゲー
ト電極４５０６にかかる電圧を保持する機能を有する。

【０１１０】選択用トランジスタ４５０２および駆動用
トランジスタ４５０３の上には第１の層間絶縁膜４５１
４が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる第２の層間絶
縁膜４５１５が形成される。

【０１１１】４５１７は反射性の高い導電膜でなる画素
電極（発光素子の陽極）であり、駆動用トランジスタ４
５０３のドレイン領域に一部が覆い被さるように形成さ
れ、電気的に接続される。画素電極４５１７としてはア
ルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜など低抵抗
な導電膜またはそれらの積層膜を用いることが好まし
い。勿論、他の導電膜との積層構造としても良い。

【０１１２】次に有機樹脂膜４５１６を画素電極４５１
７上に形成し、画素電極４５１７に面する部分をパター
ニングした後、有機化合物層４５１９が形成される。な
おここでは図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の各色に対応した有機化合物層４５１９を作り分
けても良い。有機化合物層４５１９とする発光材料とし
てはπ共役ポリマー系材料を用いる。代表的なポリマー
系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰ
Ｖ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフ
ルオレン系などが挙げられる。また、有機化合物層４５
１９は、単層構造、積層構造の二つの構造があるが、本
発明はどちらの構造を作製してもよい。公知の材料、及
び構造を自由に組み合わせて有機化合物層４５１９（発
光およびそのためのキャリアの移動を行わせるための
層）を形成すれば良い。

【０１１３】例えば、本実施例ではポリマー系材料を有
機化合物層４５１９として用いる例を示したが、低分子
系有機発光材料を用いても良い。また、電荷輸送層や電
荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可
能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材
料を用いることができる。

【０１１４】陰極４５２３まで形成されると、発光素子
４５１０が完成する。なお、ここでいう発光素子４５１
０とは、画素電極４５１７と、有機化合物層４５１９
と、正孔注入層４５２２および陰極４５２３で形成され
た積層体を示す。

【０１１５】ところで、本実施例では、陰極４５２３の
上にパッシベーション膜４５２４を設けている。パッシ
ベーション膜４５２４としては窒化珪素膜または窒化酸
化珪素膜が好ましい。この目的は、外部と発光素子４５
１０とを遮断することであり、発光材料の酸化による劣
化を防ぐ意味と、有機発光材料からの脱ガスを抑える意
味との両方を併せ持つ。これにより発光装置の信頼性が
高められる。

【０１１６】以上のように本実施例において説明してき
た発光装置は図８のような構造の画素からなる画素部を
有し、オフ電流値の十分に低い選択用トランジスタと、
ホットキャリア注入に強い駆動用トランジスタとを有す
る。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示
が可能な発光装置が得られる。

【０１１７】本実施例において説明した構造を有する発
光素子の場合、有機化合物層４５１９で発生した光は、
矢印で示されるようにトランジスタが形成された光ファ
イバプレート４５０１の方向に向かって出射される。

【０１１８】本発明の発光装置は、光ファイバプレート
４５０１を設けることにより、発光素子から発せられた
光が、該発光素子が設けられた基板における全反射及び
屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示さ
れる画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来
る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示
されている画像を正常な画像として認識することが出来
る。また、光ファイバプレート４５０１には、反射層が
設けてあるため、今まで全反射していた光を外に取り出
すことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り
出し効率が改善される。

【０１１９】なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施
の形態３、実施例１と自由に組み合わせることが可能で
ある。

【０１２０】（実施例３）本実施例では、本発明の発光
装置を作製した例について説明する。

【０１２１】図９（Ａ）は本発明を用いた発光装置の上
面図であり、図９（Ａ）をＸ−Ｘ'面で切断した断面図
を図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）において、４００１は
光ファイバプレート、４００２は画素部、４００３はソ
ース信号線側駆動回路、４００４はゲート信号線側駆動
回路であり、それぞれの駆動回路は配線４００５、４０
０６、４００７を経てＦＰＣ４００８に至り、外部機器
へと接続される。

【０１２２】このとき、少なくとも画素部、好ましくは
駆動回路および画素部を囲むようにしてカバー材４００
９、密封材４０１０、シーリング材（ハウジング材とも
いう）４０１１（図９（Ｂ）に図示）が設けられてい
る。

【０１２３】また、図９（Ｂ）は本実施例の発光装置の
断面構造であり、光ファイバプレート４００１、下地膜
４０１２の上に駆動回路用トランジスタ（但し、ここで
はｎチャネル型トランジスタとｐチャネル型トランジス
タを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示している）４０１
３および画素部用トランジスタ４０１４（但し、ここで
は発光素子への電流を制御する駆動用トランジスタだけ
図示している）が形成されている。これらのトランジス
タは公知の構造（トップゲート構造あるいはボトムゲー
ト構造）を用いれば良い。

【０１２４】公知の作製方法を用いて駆動回路用トラン
ジスタ４０１３、画素部用トランジスタ４０１４が完成
したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）４０１
５の上に画素部用トランジスタ４０１４のドレインと電
気的に接続する透明導電膜でなる画素電極４０１６を形
成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化ス
ズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウ
ムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そし
て、画素電極４０１６を形成したら、絶縁膜４０１７を
形成し、画素電極４０１６上に開口部を形成する。

【０１２５】次に、有機化合物層４０１８を形成する。
有機化合物層４０１８は公知の発光材料（正孔注入層、
正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層）を
自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良
い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良
い。また、発光材料には低分子系材料と高分子系（ポリ
マー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着
法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピン
コート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方
法を用いることが可能である。

【０１２６】本実施例では、シャドウマスクを用いて蒸
着法により有機化合物層４０１８を形成する。シャドウ
マスクを用いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光
層（赤色発光層、緑色発光層および青色発光層）を形成
することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色
変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルタを組み合わせた方
式、白色発光層とカラーフィルタを組み合わせた方式が
あるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光の
発光装置とすることもできる。

【０１２７】有機化合物層４０１８を形成したら、その
上に陰極４０１９を形成する。陰極４０１９と有機化合
物層４０１８の界面に存在する水分や酸素は極力排除し
ておくことが望ましい。従って、真空中で有機化合物層
４０１８と陰極４０１９を連続成膜するか、有機化合物
層４０１８を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで
陰極４０１９を形成するといった工夫が必要である。本
実施例ではマルチチャンバー方式（クラスターツール方
式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能
とする。

【０１２８】なお、本実施例では陰極４０１９として、
ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜
の積層構造を用いる。具体的には有機化合物層４０１８
上に蒸着法で１ｎｍ厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を
形成し、その上に３００ｎｍ厚のアルミニウム膜を形成
する。勿論、公知の陰極材料であるＭｇＡｇ電極を用い
ても良い。そして陰極４０１９は４０２０で示される領
域において配線４００７に接続される。配線４００７は
陰極４０１９に所定の電圧を与えるための電源線であ
り、導電性ペースト材料４０２１を介してＦＰＣ４００
８に接続される。

【０１２９】４０２０に示された領域において陰極４０
１９と配線４００７とを電気的に接続するために、層間
絶縁膜４０１５および絶縁膜４０１７にコンタクトホー
ルを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜４０１５
のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成
時）や絶縁膜４０１７のエッチング時（有機化合物層形
成前の開口部の形成時）に形成しておけば良い。また、
絶縁膜４０１７をエッチングする際に、層間絶縁膜４０
１５まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間
絶縁膜４０１５と絶縁膜４０１７が同じ樹脂材料であれ
ば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることが
できる。

【０１３０】このようにして形成された発光素子の表面
を覆って、パッシベーション膜４０２２、充填材４０２
３、カバー材４００９が形成される。

【０１３１】さらに、発光素子部を囲むようにして、カ
バー材４００９と光ファイバプレート４００１の内側に
シーリング材４０１１が設けられ、さらにシーリング材
４０１１の外側には密封材（第２のシーリング材）４０
１０が形成される。

【０１３２】このとき、この充填材４０２３は、カバー
材４００９を接着するための接着剤としても機能する。
充填材４０２３としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライ
ド）、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、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）を用いることができる。この充填材４０２３の内部
に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好
ましい。また充填材４０２３の内部に、酸素を捕捉する
効果を有する酸化防止剤等を配置することで、有機化合
物層の劣化を抑えても良い。

【０１３３】また、充填材４０２３の中にスペーサーを
含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなど
からなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもた
せてもよい。なお、スペーサーを設けた場合、パッシベ
ーション膜４０２２はスペーサー圧を緩和することがで
きる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー
圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。

【０１３４】また、カバー材４００９としては、ガラス
板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fibergla
ss-Reinforced Plastics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフル
オライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステル
フィルムまたはアクリルフィルムを用いることができ
る。なお、充填材４０２３としてＰＶＢやＥＶＡを用い
る場合、数十μmのアルミニウムホイルをＰＶＦフィル
ムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いるこ
とが好ましい。

【０１３５】また、配線４００７はシーリング材４０１
１および密封材４０１０と光ファイバプレート４００１
との隙間を通ってＦＰＣ４００８に電気的に接続され
る。なお、ここでは配線４００７について説明したが、
他の配線４００５、４００６も同様にしてシーリング材
４０１１および密封材４０１０の下を通ってＦＰＣ４０
０８に電気的に接続される。

【０１３６】本実施例では、充填材４０２３を設けてか
らカバー材４００９を接着し、充填材４０２３の側面
（露呈面）を覆うようにシーリング材４０１１を取り付
けているが、カバー材４００９およびシーリング材４０
１１を取り付けてから、充填材４０２３を設けても良
い。この場合、光ファイバプレート４００１、カバー材
４００９およびシーリング材４０１１で形成されている
空隙に通じる充填材の注入口を設ける。そして前記空隙
を真空状態（１０^-2Torr以下）にし、充填材の入ってい
る水槽に注入口を浸してから、空隙の外の気圧を空隙の
中の気圧よりも高くして、充填材を空隙の中に充填す
る。

【０１３７】本発明の発光装置は、光ファイバプレート
４００１を設けることにより、発光素子から発せられた
光が、該発光素子が設けられた基板における全反射及び
屈折を防ぐことが出来る。その結果、発光装置に表示さ
れる画像が歪んで見えてしまうことを防ぐことが出来
る。また、観察者がどこの位置から画像を見ても、表示
されている画像を正常な画像として認識することが出来
る。また、光ファイバプレート４００１には、反射層が
設けてあるため、今まで全反射していた光を外に取り出
すことが可能となり、発光素子から発せられる光の取り
出し効率が改善される。

【０１３８】なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施
の形態３及び実施例１、２と組み合わせることが可能で
ある。

【０１３９】（実施例４）本発明の発光装置は、絶縁表
面上に、発光素子と該発光素子を制御する複数のトラン
ジスタが設けられている。そして、発光素子と複数のト
ランジスタを一画素とし、複数の画素をアクティブマト
リクス状に設けることにより画素部を形成する。画素部
の周囲には、駆動回路が設けられている。本実施例で
は、画素に発光素子と該発光素子を制御する２つのトラ
ンジスタが設けられている例について図１０を用いて説
明する。次いで、画素に発光素子と該発光素子を制御す
る３つのトランジスタが設けられている例について図１
１を用いて説明する

【０１４０】図１０は本発明の発光装置の画素部の回路
図である。画素１５０は、選択用トランジスタ１５１、
駆動用トランジスタ１５２、発光素子１５３、コンデン
サ１５４を有している。

【０１４１】画素部にはソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）、電源
線（Ｖ１〜Ｖｘ）、ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）が形成され
ている。画素１５０はソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）のいずれ
か１つと、電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれか１つと、ゲ
ート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のいずれか１つとを有している。

【０１４２】発光素子１５３は陽極と陰極と、陽極と陰
極との間に設けられた有機化合物層とからなる。陽極が
駆動用トランジスタ１５２のソース領域またはドレイン
領域と接続している場合、陽極が画素電極となり、陰極
が対向電極となる。逆に陰極が駆動用トランジスタ１５
２のソース領域またはドレイン領域と接続している場
合、陰極が画素電極となり、陽極が対向電極となる。

【０１４３】選択用トランジスタ１５１のゲート電極は
ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のいずれか一つに接続されてい
る。そして選択用トランジスタ１５１のソース領域とド
レイン領域は、一方がソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）に、もう
一方が駆動用トランジスタ１５２のゲート電極に接続さ
れている。選択用トランジスタ１５１は、画素１５０に
信号を書き込むときのスイッチング素子として機能する
トランジスタである。

【０１４４】駆動用トランジスタ１５２のソース領域と
ドレイン領域は、一方が電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれ
か一つに、もう一方が発光素子１５３に接続されてい
る。コンデンサ１１８は駆動用トランジスタ１５２のゲ
ート電極と電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接続して設けら
れている。駆動用トランジスタ１５２は、発光素子１５
３に供給する電流を制御するための素子（電流制御素
子）として機能するトランジスタである。

【０１４５】次に、図１０とは異なる画素部の回路図の
例について、図１１を用いて説明する。画素２００は、
選択用トランジスタ２０３、駆動用トランジスタ２０
２、発光素子２０１、コンデンサ２０４、リセット用ト
ランジスタ２０５を有している。

【０１４６】画素部にはソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）、電源
線（Ｖ１〜Ｖｘ）、ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）、リセット
線（Ｒ１〜Ｒｘ）が形成されている。画素２００はソー
ス線（Ｓ１〜Ｓｘ）のいずれか１つと、電源線（Ｖ１〜
Ｖｘ）のいずれか１つと、ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のい
ずれか１つと、リセット線（Ｒ１〜Ｒｘ）のいずれか１
つを有している。

【０１４７】発光素子２０１は陽極と陰極と、陽極と陰
極との間に設けられた有機化合物層とからなる。陽極が
駆動用トランジスタ２０２のソース領域またはドレイン
領域と接続している場合、陽極が画素電極となり、陰極
が対向電極となる。逆に陰極が駆動用トランジスタ２０
２のソース領域またはドレイン領域と接続している場
合、陰極が画素電極となり、陽極が対向電極となる。

【０１４８】選択用トランジスタ２０３のゲート電極は
ゲート線（Ｇ１〜Ｇｙ）のいずれか一つに接続されてい
る。そして選択用トランジスタ２０３のソース領域とド
レイン領域は、一方がソース線（Ｓ１〜Ｓｘ）に、もう
一方が駆動用トランジスタ２０５のゲート電極に接続さ
れている。選択用トランジスタ２０３は、画素２００に
信号を書き込むときのスイッチング素子として機能する
トランジスタである。

【０１４９】駆動用トランジスタ２０２のソース領域と
ドレイン領域は、一方が電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれ
か一つに、もう一方が発光素子２０１に接続されてい
る。コンデンサ１１８は駆動用トランジスタ２０２のゲ
ート電極と電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接続して設けら
れている。駆動用トランジスタ２０２は、発光素子２０
１に供給する電流を制御するための素子（電流制御素
子）として機能するトランジスタである。

【０１５０】リセット用トランジスタ２０５のソース領
域とドレイン領域は、一方は電源線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接
続され、もう一方は駆動用トランジスタ２０２のゲート
電極に接続されている。リセット用トランジスタ２０５
のゲート電極は、リセット信号線（Ｒ１〜Ｒｘ）に接続
されている。リセット用トランジスタ１１７は、画素２
００に書き込まれた信号を消去（リセット）するための
素子として機能するトランジスタである。

【０１５１】なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施
の形態３、実施例１乃至実施例３と自由に組み合わせる
ことが可能である。

【０１５２】（実施例５）本実施例では、本発明を適用
することができる、発光素子と光電変換素子、並びに複
数のトランジスタを一画素中に設けた発光装置につい
て、図１２、図１３を用いて説明する。

【０１５３】画素部１０３はソース信号線（Ｓ１〜Ｓ
ｘ）、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）、選択信号線（ＥＧ１
〜ＥＧｙ）、リセット信号線（ＥＲ１〜ＥＲｙ）、セン
サ選択信号線（ＳＧ１〜ＳＧｙ）、センサリセット信号
線（ＳＲ１〜ＳＲｙ）、センサ用信号出力線（ＳＳ１〜
ＳＳｘ）、センサ用電源線（ＶＢ1〜ＶＢｘ）を有して
いる。

【０１５４】画素部１０３は複数の画素１０２を有して
いる。画素１０２は、ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）のい
ずれか１つと、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）のいずれか１
つと、選択信号線（ＥＧ１〜ＥＧｙ）のいずれか１つ
と、リセット信号線（ＥＲ１〜ＥＲｙ）のいずれか１つ
と、センサ選択信号線（ＳＧ１〜ＳＧｙ）のいずれか１
つと、センサリセット信号線（ＳＲ１〜ＳＲｙ）のいず
れか１つと、センサ用信号出力線（ＳＳ１〜ＳＳｘ）の
いずれか１つと、センサ用電源線（ＶＢ1〜ＶＢｘ）の
いずれか１つを有している。また、画素１０２は、選択
用トランジスタ１１６と、駆動用トランジスタ１１９
と、リセット用トランジスタ１１７と、センサ選択用ト
ランジスタ１１２と、増幅用トランジスタ１１３と、セ
ンサリセット用トランジスタ１１４とを有している。

【０１５５】バイアス用トランジスタ１２０のソース領
域およびドレイン領域は、一方はセンサ用信号出力線
（ＳＳ１〜ＳＳｘ）に接続されており、もう一方は電源
線１２２に接続されている。またバイアス用トランジス
タ１２０のゲート電極は、バイアス用信号線（ＢＳ）に
接続されている。

【０１５６】図１２には、図１１で示した画素部におけ
るｉ行目ｊ列目の画素（ｉ、ｊ）を示す。

【０１５７】フォトダイオード１１１は、ｎチャネル型
端子、ｐチャネル型端子、およびｎチャネル型端子とｐ
チャネル型端子の間に設けられている光電変換層を有し
ている。ｐチャネル型端子、ｎチャネル型端子の一方
は、電源基準線１２１に接続されており、もう一方は増
幅用トランジスタ１１３のゲート電極に接続されてい
る。

【０１５８】センサ選択用トランジスタ１１２のゲート
電極はセンサ選択信号線（ＳＧｊ）に接続されている。
そしてセンサ選択用トランジスタ１１２のソース領域と
ドレイン領域は、一方は増幅用トランジスタ１１３のソ
ース領域に接続されており、もう一方はセンサ用信号出
力線（ＳＳｉ）に接続されている。センサ選択用トラン
ジスタ１１２は、フォトダイオード１１１の信号を出力
するときのスイッチング素子として機能するトランジス
タである。

【０１５９】増幅用トランジスタ１１３のドレイン領域
はセンサ用電源線（ＶＢｉ）に接続されている。そして
増幅用トランジスタ１１３のソース領域はセンサ選択用
トランジスタ１１２のソース領域又はドレイン領域に接
続されている。増幅用トランジスタ１１３は、バイアス
用トランジスタ１２０とソースフォロワ回路を形成す
る。そのため、増幅用トランジスタ１１３とバイアス用
トランジスタ１２０の極性は同じである方がよい。

【０１６０】センサリセット用トランジスタ１１４のゲ
ート電極は、センサリセット信号線（ＳＲj）に接続さ
れている。センサリセット用トランジスタ１１４のソー
ス領域とドレイン領域は、一方はセンサ用電源線（ＶＢ
ｉ）に接続されており、もう一方は、フォトダイオード
１１１及び増幅用トランジスタ１１３のゲート電極に接
続されている。センサリセット用トランジスタ１１４
は、フォトダイオード１１１を初期化するための素子と
して機能するトランジスタである。

【０１６１】発光素子１１５は陽極と陰極と、陽極と陰
極との間に設けられた有機化合物層とからなる。陽極が
駆動用トランジスタ１１６のソース領域またはドレイン
領域と接続している場合、陽極が画素電極となり、また
陰極が対向電極となる。逆に陰極が駆動用トランジスタ
１１６のソース領域またはドレイン領域と接続している
場合、陰極が画素電極となり、陽極が対向電極となる。

【０１６２】選択用トランジスタ１１６のゲート電極は
選択信号線（ＥＧｊ）に接続されている。そして選択用
トランジスタ１１６のソース領域とドレイン領域は、一
方がソース信号線（Ｓｉ）に、もう一方が駆動用トラン
ジスタ１１６のゲート電極に接続されている。選択用ト
ランジスタ１１６は、画素（ｉ、ｊ）に信号を書き込む
ときのスイッチング素子として機能するトランジスタで
ある。

【０１６３】駆動用トランジスタ１１６のソース領域と
ドレイン領域は、一方が電源供給線（Ｖｉ）に、もう一
方が発光素子１１５に接続されている。コンデンサ１１
８は駆動用トランジスタ１１６のゲート電極と電源供給
線（Ｖｉ）に接続して設けられている。駆動用トランジ
スタ１１６は、発光素子１１５に供給する電流を制御す
るための素子（電流制御素子）として機能するトランジ
スタである。

【０１６４】リセット用トランジスタ１１７のソース領
域とドレイン領域は、一方は電源供給線（Ｖｉ）に接続
され、もう一方は駆動用トランジスタ１１６のゲート電
極に接続されている。リセット用トランジスタ１１７の
ゲート電極は、リセット信号線（ＥＲj）に接続されて
いる。リセット用トランジスタ１１７は、画素（ｉ、
ｊ）に書き込まれた信号を消去（リセット）するための
素子として機能するトランジスタである。

【０１６５】本実施例の発光装置は、光電変換素子と発
光素子のそれぞれを制御するための複数のトランジスタ
が設けられている。光電変換素子により読み取られた被
写体の情報は、同じ画素に設けられた発光素子により表
示される。

【０１６６】なお、本実施例は、実施の形態１乃至実施
の形態３、実施例１乃至実施例４と自由に組み合わせる
ことが可能である。

【０１６７】（実施例６）発光装置は自発光型であるた
め、液晶ディスプレイに比べ、明るい場所での視認性に
優れ、視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部
に用いることができる。

【０１６８】本発明の発光装置を用いた電子機器とし
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
るディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。特
に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末
は、視野角の広さが重要視されるため、発光装置を用い
ることが望ましい。それら電子機器の具体例を図１７に
示す。

【０１６９】図１８（Ａ）は発光装置であり、筐体３０
０１、支持台３００２、表示部３００３、スピーカー部
３００４、ビデオ入力端子３００５等を含む。本発明の
発光装置は表示部３００３に用いることができる。発光
装置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。
なお、発光装置は、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表示装置が含まれる。

【０１７０】図１８（Ｂ）はデジタルスチルカメラであ
り、本体３１０１、表示部３１０２、受像部３１０３、
操作キー３１０４、外部接続ポート３１０５、シャッタ
ー３１０６等を含む。本発明の発光装置は表示部３１０
２に用いることができる。

【０１７１】図１８（Ｃ）はノート型パーソナルコンピ
ュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３
２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０
５、ポインティングマウス３２０６等を含む。本発明の
発光装置は表示部３２０３に用いることができる。

【０１７２】図１８（Ｄ）はモバイルコンピュータであ
り、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０
３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含
む。本発明の発光装置は表示部３３０２に用いることが
できる。

【０１７３】図１８（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３４０１、筐体３４０２、表示部Ａ３４０３、表示部
Ｂ３４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部３４０
５、操作キー３４０６、スピーカー部３４０７等を含
む。表示部Ａ３４０３は主として画像情報を表示し、表
示部Ｂ３４０４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、Ｂ３４０３、３４０４
に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再
生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。

【０１７４】図１８（Ｆ）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３５０
１、表示部３５０２、アーム部３５０３を含む。本発明
の発光装置は表示部３５０２に用いることができる。

【０１７５】図１８（Ｇ）はビデオカメラであり、本体
３６０１、表示部３６０２、筐体３６０３、外部接続ポ
ート３６０４、リモコン受信部３６０５、受像部３６０
６、バッテリー３６０７、音声入力部３６０８、操作キ
ー３６０９等を含む。本発明の発光装置は表示部３６０
２に用いることができる。

【０１７６】ここで図１８（Ｈ）は携帯電話であり、本
体３７０１、筐体３７０２、表示部３７０３、音声入力
部３７０４、音声出力部３７０５、操作キー３７０６、
外部接続ポート３７０７、アンテナ３７０８等を含む。
本発明の発光装置は表示部３７０３に用いることができ
る。なお、表示部３７０３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。

【０１７７】なお、将来的に有機発光材料の発光輝度が
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。

【０１７８】また、上記電子機器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。有機発光材料の応
答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好まし
い。

【０１７９】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
に携帯電話や音響再生装置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。

【０１８０】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能であ
る。また、本実施例の電子機器は実施形態および実施例
１乃至実施例５に示したいずれの構成の発光装置を用い
ても良い。

【０１８１】

【発明の効果】本発明により、該発光素子が設けられた
基板における全反射及び屈折を防ぐことが出来る。その
結果、発光装置に表示される画像が歪んで見えてしまう
ことを防ぐことが出来る。また、観察者がどこの位置か
ら画像を見ても、表示されている画像を正常な画像とし
て認識することが出来る。また、光ファイバプレートに
は、反射層が設けてあるため、今まで全反射していた光
を外に取り出すことが可能となり、発光素子から発せら
れる光の取り出し効率が改善される。

【０１８２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の発光装置を示す図。

【図２】 本発明に用いられる光ファイバプレートを示
す図。

【図３】 本発明の発光装置を示す図。

【図４】 本発明の発光装置を示す図。

【図５】 本発明に用いられる光散乱体を示す図。

【図６】 本発明に用いられる光散乱体を示す図。

【図７】 本発明に用いられる光散乱体を示す図。

【図８】 本発明の発光装置の断面構造を示す図。

【図９】 本発明の発光装置の上面図及び断面図。

【図１０】 本発明の発光装置の画素部の回路図を示す
図。

【図１１】 本発明の発光装置の画素部の回路図を示す
図。

【図１２】 本発明の発光装置の画素部の回路図を示す
図。

【図１３】 本発明の発光装置の画素の回路図を示す
図。

【図１４】 スネルの法則を説明する図。

【図１５】 入射角（°）と反射率（％）の関係を示す
図。

【図１６】 従来の発光装置の図。

【図１７】 従来の発光装置の図。

【図１８】 本発明が適用される電子機器を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｍ ５Ｇ４３５ Ｈ０４Ｎ 5/66 Ｈ０４Ｎ 5/66 Ｚ Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ Ｆターム(参考） 2H046 AA02 AA08 AB04 AD13 AD16 3K007 AB03 AB17 BB06 EB00 5C058 AB01 BA31 5C094 AA02 AA10 AA12 BA03 BA29 CA19 DA11 DA14 DA15 DB04 EA04 EA07 EB02 ED04 ED11 FB01 5F041 AA04 AA06 BB06 BB26 BB32 CB29 CB33 DA14 DA82 DA83 DA92 DB08 DC10 5G435 AA03 BB05 GG18

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子を有する画素が複数設けられた発
   光装置において、 前記画素は光ファイバプレート上に設けられ、 前記光ファイバプレートは、反射層が設けられた複数の
   光ファイバを有することを特徴とする発光装置。
2. 【請求項２】発光素子を有する画素が複数設けられた発
   光装置において、 前記発光装置は光散乱体と、前記光散乱体上に設けられ
   た光ファイバプレートを有し、 前記画素は前記光ファイバプレート上に設けられ、 前記光ファイバプレートは、反射層が設けられた複数の
   光ファイバを有することを特徴とする発光装置。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記光フ
   ァイバは、コアと、クラッドと、前記クラッドの周囲に
   設けられた前記反射層とを有することを特徴とする発光
   装置。
4. 【請求項４】請求項１又は請求項２において、前記光フ
   ァイバは、コアと、前記コアの周囲に設けられた前記反
   射層を有することを特徴とする発光装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
   いて、前記光ファイバは円柱状であり、前記光ファイバ
   プレートが有する前記光ファイバの軸は平行であること
   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のいずれか一項にお
   いて、前記光ファイバの直径（Ｈ）と、前記画素の画素
   ピッチ（Ｗ）は、Ｗ≧Ｈを満たすことを特徴とする発光
   装置。
7. 【請求項７】請求項２において、前記光散乱体は円柱状
   又は角柱状であり、前記光散乱体の傾斜角（θａ）と、
   前記光散乱体の臨界角（θｍａｘ）は、θａ＜（θｍａ
   ｘ/２）を満たすことを特徴とする発光装置。
8. 【請求項８】請求項２において、前記光散乱体は円錐状
   又は角錐状であり、前記光散乱体の傾斜角（θａ）は、
   ３０°以下であることを特徴とする発光装置。
9. 【請求項９】請求項２において、前記光散乱体の光散乱
   体ピッチ（Ｓ）と、前記画素の画素ピッチ（Ｗ）は、Ｗ
   ≧Ｓを満たすことを特徴とする発光装置。
10. 【請求項１０】請求１乃至請求項９のいずれか一項に記
    載の発光装置を用いることを特徴とする電子機器。