JP3846819B2

JP3846819B2 - 発光素子

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Publication number: JP3846819B2
Application number: JP20833797A
Authority: JP
Inventors: 友之白嵜; 裕康定別当
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1140354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子に関し、特にいわゆるダークスポットの成長を抑止することができる発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電極間に有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）薄膜を電極で挟み込み、これらの電極間に電圧を印加することで有機ＥＬ薄膜にキャリアを注入することで発光させる発光素子が知られている。この発光素子は、有機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、一般的に、ガラス等で構成された基板上に、透明電極で形成されたアノード電極、有機ＥＬ層、さらに低仕事関数電極で構成されたカソード電極が順次形成されてなるものである。
この有機ＥＬ素子の形成プロセスにおいて、パーティクル（小さなゴミ、塵、不要物などをいう。以下、同じ）が存在すると、特に有機ＥＬ層の形成の直前の電極（アノード電極）上に存在すると、その上に製膜する有機ＥＬ層とアノード電極との界面にパーティクルが存在したままとなる。
【０００４】
このようにパーティクルが存在したまま有機ＥＬ層が製膜されると次のような問題点が生じる。
まず、有機ＥＬ層の層厚は、通常２μｍ以下であるのに対して、有機ＥＬ層にキャリアを注入するために印加する電界の強度が通常数千Ｖ／ｍ程度と著しく大きい。このため、数μｍφ程度の微少なパーティクルが存在することによっても電極間ショートが生じやすくなる。この電極間ショートによってパーティクルが存在した部分のカソード電極及び有機ＥＬ層が欠損し、ピンホールが生じてしまう。
【０００５】
そして、このピンホールからカソード電極に酸素や水分が侵入することとなる。
ところで、上記の有機ＥＬ素子において、カソード電極は活性な低仕事関数電極で形成されるため、容易に酸化を生じやすい。こうしてカソード電極が酸化されることによってカソード電極の仕事関数が著しく増加することとなり、有機ＥＬ層にキャリアが注入されにくくなる。これにより、有機ＥＬ素子に、有機ＥＬ層に所定の電圧を印加しても発光しない部分（以下、ダークスポットという）が生じてしまう。しかも、カソード電極はピンホールを核として放射状に酸化されていくため、ダークスポットは、最初に発生した部分を核として、経時的に面方向に対して放射状に成長していく。
【０００６】
このような問題を解消するために、従来は、有機ＥＬ素子を樹脂等の封止部材で封入するか、反対側にさらに基板を設け、基板間にシリコンオイルを介在させることによって、カソード電極に酸素や水分が侵入しないようにする手法が用いられていた。しかしながら、これらの封止部材やシリコンオイルによってもカソード電極への酸素や水分の侵入を完全に抑止することはできず、ダークスポットの成長と止めることができなかった。
【０００７】
また、例えば、カソード電極がコモン電極として複数の画素にわたって形成されている有機ＥＬ素子では、カソード電極の酸化はピンホールが生じた画素のみならず、隣接する画素にも拡張していくため、発光しない画素が順次増加していった。このため、１つの画素のみが発光しないのであればそれを無視して使用を継続することが可能な高精細の有機ＥＬ素子でも隣接する画素までが発光できなくなると、使用の継続は事実上できなくなっていた。
従って、いずれにしても時間の経過と共にダークスポットが大きくなり、有機ＥＬ素子の視認性が著しく悪くなるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、いわゆるダークスポットの成長を抑止して、長期にわたり視認性が良好な発光素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の複数の画素を備えた発光素子は、
一画素内において、
第１の電極と、
この第１の電極上に形成され、複数の閉領域を形成し、かつ非導電性の材料によって構成された隔壁部と、
この隔壁部によって形成された閉領域の内部に形成され、印加された電圧に応じて発光する発光層と、
前記閉領域の内部の前記発光層上に形成され、前記隔壁部により互いに離間された複数の第２の電極と、
前記複数の第２の電極上に前記複数の第２の電極を互いに接続し、前記複数の第２の電極材料より高仕事関数の材料を含む第３の電極と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記発光素子は、例えば、発光層形成前に存在したパーティクルによって電極間ショートが発生し、これがためにピンホールが生じ、そこから第２の電極が酸化し始めても、第２の電極が隔壁部により互いに離間されているので前記閉領域を越えて他の第２の電極まで酸化されない。このため、上記発光素子では、いわゆるダークスポットの成長が抑止され、長期にわたり良好な視認性得ることができる。
【００１１】
上記発光素子において、
前記発光層及び前記第２の電極は、前記隔壁部の上にも形成されているものとしてもよい。
【００１２】
上記発光素子において、
このように閉領域を隔壁部により形成することにより発光層及び第２の電極をパターニングしなくても隣接するそれらと離間して形成することができるので閉領域を越えて隣接する第２電極まで酸化されない。
【００１３】
上記発光素子は、一画素を複数の閉領域により分割したので、１つの閉領域を核としてダークスポットが発生しても隣接する閉領域にまで及ばないのでこの画素は長期にわたって点灯表示することができる。
【００１４】
上記発光素子において、
前記隔壁部は、その高さが、前記発光層の高さと前記第２の電極の高さとの和より大きいことを好適とする。
このため、隔壁部で発光層と第２の電極とを容易に分離することができる。
【００１５】
上記発光素子において、
前記複数の第２の電極上に前記複数の第２の電極を互いに接続し、前記複数の第２の電極材料より高仕事関数の材料を含む第３の電極が形成しているので、隣接する複数の第２の電極を等電位にすることができる。
【００１６】
上記発光素子において、
前記隔壁部によって形成される複数の閉領域は、それぞれ円形、楕円形、正六角形の少なくとも１つから選択される形状としてもよい。
【００１７】
上記発光素子において、
前記発光層は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス材料によって構成されている。
【００１８】
上記発光素子において、
前記第１の電極は、導電性を有する透明材料によって構成されており、
前記第２の電極は、前記第１の電極より仕事関数が低い導電性材料によって構成され、
前記隔壁部は、絶縁性を示し、それ自体が酸素及び水を放出しない材料によって構成されていることを好適とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態の有機ＥＬ素子１の構成を示す図である。
この有機ＥＬ素子１は、単純マトリクス方式のものであり、図示するように、基板１ａ上に順に形成されたアノード電極１ｂと、有機ＥＬ層１ｄと、カソード電極１ｃと、被覆電極１ｆとからなる。アノード電極１ｂは、有機ＥＬ層１ｄに正孔を注入する電極であり、有機ＥＬ素子１の走査電極（或いは信号電極）として使用され、実質的に同一幅で互いに平行に複数形成されている。カソード電極１ｃは、有機ＥＬ層１ｄに電子を注入する電極であり、有機ＥＬ素子１の信号電極（或いは走査電極）として使用され、アノード電極１ｂと直交し、かつ実質的に同一幅で互いに平行に複数形成されている。被覆電極１ｆは、カソード電極１ｃの上に形成されている。有機ＥＬ層１ｄの形成前には、隔壁層が形成され、後述する発光部と非発光隔壁部が形成される。
なお、これらの電極や各層の構成材料や厚さについては、後に詳しく説明する。
【００２１】
図２は、図１の有機ＥＬ素子１の発光部６と非発光隔壁部７の１画素５分の構成を模式的に示す図である。
図示するように、有機ＥＬ素子１の各画素５は、マトリクス状に形成された発光部６と、この発光部６のマトリクスの間を埋め、発光部６を閉領域とするように縦横にそれぞれ平行して設けられた非発光隔壁部７とから構成されている。発光部６は、１辺が２０μｍの正方形であり、縦横に９個ずつ合計８１個形成されている。発光部６の間の非発光隔壁部７の幅は、４μｍである。すなわち、有機ＥＬ素子１の各画素５は、２２０μｍの正方形である。
【００２２】
次に、発光部６と非発光隔壁部７との構成について、図３（図２のＸ−Ｘ’断面図）を参照して説明する。
図示するように、発光部６は、基板１ａ上にアノード電極１ｂ、有機ＥＬ層１ｄ、カソード電極１ｃ、被覆電極１ｆが順に形成されたものである。
一方、非発光隔壁部７は、基板１ａ上にアノード電極１ｂ、隔壁層１ｅ、有機ＥＬ層１ｄ、カソード電極１ｃ、被覆電極１ｆが順に形成されたものである。
【００２３】
基板１ａは、透明のガラスまたはプラスチックなどによって構成されており、０．５ｍｍの厚さを有する。
アノード電極１ｂは、発光部６及び非発光隔壁部７とも一体に形成されたものであり、透明のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等によって構成され、２５０ｎｍの層厚を有する。
【００２４】
隔壁層１ｅは、発光部６を囲むように非発光隔壁部７にのみ格子状に連続して形成されており、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_x等の絶縁性を有し、かつ酸素或いは水分によって酸化されず、それ自体酸素及び水を放出しない材料からなる。隔壁層１ｅの層厚は、５００ｎｍである。
【００２５】
有機ＥＬ層１ｄは、発光部６及び非発光隔壁部７の両方に後述するように同一プロセスで形成されるものであり、アノード電極１ｂ或いは隔壁層１ｅ側に形成された正孔輸送層と、カソード電極１ｃ側に形成された電子輸送性発光層とからなる。有機ＥＬ層１ｄの層厚は、正孔輸送層及び電子輸送性発光層との両方を合わせて、１００ｎｍである。
【００２６】
正孔輸送層は、化１に示すα−ＮＰＤからなる。
【化１】

【００２７】
電子輸送性発光層は、化２に示すＢｅｂｑ２からなる。
【化２】

【００２８】
有機ＥＬ層１ｄは、電極間に電圧を印加し、電極間を電流が流れて正孔と電子とが再結合することによって励起されたエネルギーを電子輸送性発光層が吸収することによって発光する。この有機ＥＬ層１ｄは、電子輸送性発光層としてＢｅｂｑ２を用いていることにより、アノード電極１ｂを介して基板１ａ側に緑色の光を発するものである。
【００２９】
カソード電極１ｃは、隔壁層１ｅとの段差により発光部６と非発光隔壁部７との間で断裂し、各発光部６のカソード電極１ｃは、隣接する発光部６のカソード電極１ｃと不連続に構成される。カソード電極１ｃは、後述するように発光部６と非発光部１２の両方に同一プロセスで形成されるものであり、有機ＥＬ層１ｄの電子輸送性発光層に電子が注入されやすくするようにＭｇまたはＭｇ合金等の低仕事関数の導電性材料から構成されており、２００ｎｍの層厚を有する。
【００３０】
被覆電極１ｆは、後述するように発光部６と非発光部１２の両方に同一プロセスで形成されるものであり、Ａｌ等の導電性に極めて影響のなるような酸化が起こりにくい高仕事関数の導電性材料によって構成され、隣接する発光部６に跨って連続的にカソード電極１ｃを覆うように形成されている。この被覆電極１ｆによって酸化されやすいＭｇまたはＭｇ合金等の導電性材料から構成されたカソード電極１ｃの酸化を防ぐものである。被覆電極１ｆは、１０００ｎｍの層厚を有する。
【００３１】
なお、以上のようにして構成された有機ＥＬ素子１は、樹脂等で構成された封止部材によって封止されるか、或いは被覆電極１ｆ側にもう１枚基板が設けられ、両基板の間にシリコンオイルが封入される。これにより、酸素や水分の侵入を防いでいる。
【００３２】
以下、この有機ＥＬ素子１の製造プロセスについて、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）を参照して、説明する。なお、これらの図は、図２のＸ−Ｘ断面となる部分を示すものであり、図３に示した部分に対応するものである。
【００３３】
まず、基板１ａ上の全面にスパッタ法で２５０ｎｍの層厚となるまでＩＴＯの薄膜を堆積させる。そして、堆積させたＩＴＯのうちの不要部分、すなわち複数を平行に形成するアノード電極１ｂとなる部分以外の部分をフォトリソグラフィー法により取り除く。これにより、基板１ａ上に走査電極となるアノード電極１ｂを形成する（工程（Ａ））。
【００３４】
次に、工程（Ａ）でアノード電極１ｂを形成した基板１ａの上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で５００ｎｍの層厚となるまでＳｉＯ₂を堆積させる。そして、堆積させたＳｉＯ₂のうちの不要部分、すなわち発光部６となる部分以外の部分をフォトリソグラフィー法により取り除く。これにより、アノード電極１ｂが形成された基板１ａの上に非発光隔壁部７に設けられる隔壁層１ｅが形成される（工程（Ｂ））。
【００３５】
次に、工程（Ｂ）まででアノード電極１ｂ及び隔壁層１ｅを形成した基板１ａの上に、５０ｎｍの層厚となるまで正孔輸送層材料であるα−ＮＰＤを真空蒸着する。さらに、α−ＮＰＤの真空蒸着が終了した後、５０ｎｍの層厚となるまで電子輸送性発光層材料であるＢｅｂｑ２を真空蒸着する。これにより、発光部６及び非発光隔壁部７の双方に１００ｎｍの層厚の有機ＥＬ層１ｄが不連続的に形成される（工程（Ｃ））。
【００３６】
次に、複数を互いに平行に形成するカソード電極１ｃに対応する領域の窓を設けたメタルマスクを所定の位置に合わせて、２００ｎｍの層厚となるまでＭｇを真空蒸着する。カソード電極１ｃは、隔壁層１ｅにより発光部６と非発光隔壁部７との間で断裂し、各発光部６のカソード電極１ｃは、隣接する発光部６のカソード電極１ｃと不連続である。こうしてメタルマスクの窓の部分にＭｇが真空蒸着され、工程（Ｃ）で形成された有機ＥＬ層１ｄ上に信号電極となる互いに平行に複数設けられたカソード電極１ｃが形成される（工程（Ｄ））。
【００３７】
そして、工程（Ｄ）で使用したのと同じメタルマスクを位置合わせしたまま、１０００ｎｍの層厚となるまでＡｌを真空蒸着する。こうして、メタルマスクの窓の部分にＡｌが真空蒸着され、工程（Ｄ）で形成されたカソード電極１ｃの上に発光部６と非発光隔壁部７とを跨いで連続的に被覆電極１ｆが形成される（工程（Ｅ））。
【００３８】
以下、この有機ＥＬ素子１におけるダークスポットの成長の過程について、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を参照して、説明する。これらの図において、上段は発光部６と非発光隔壁部７とを模式的に平面図で示すものであり、下段はそれぞれ上段の図のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図、Ｃ−Ｃ’断面図、Ｄ−Ｄ’断面図である。
【００３９】
まず、図５（Ａ）中の×印で示すように、図の中央の発光部６のアノード電極１ｂとカソード電極１ｃとの間に、製造プロセス上の問題によってパーティクルＰが存在したとする。このようなパーティクルＰが存在することになった有機ＥＬ素子１の画素５の有機ＥＬ層１ｄにキャリアを注入するためには、アノード電極１ｂとカソード電極１ｃとの間に電圧を印加し、例えば、５０００Ｖ／ｍ程度の電界を印加する必要がある。
【００４０】
こうしてアノード電極１ｂとカソード電極１ｃとの間にこのように強度が強い電界を印加すると、パーティクルＰが導電性であった場合、パーティクルＰが存在する部分でアノード電極１ｂとカソード電極１ｃとの間がショートする。このショートによって生じたエネルギーによって、図５（Ｂ）の下段の断面図に示すようにカソード電極１ｃ、被覆電極１ｆ（及び有機ＥＬ層１ｄ）が欠損し、上段の平面図に○印で示すピンホールが生じる。
また、パーティクルは、導電性、非導電性であるに関わらず、アノード電極１ｂの形成後から被覆電極１ｆの形成までの間に発生することがある。このパーティクルの立体的障害により、有機ＥＬ層１ｄにピンホールが生じ、ピンホールを介してアノード電極１ｂとカソード電極１ｃとの間がショートし、被覆電極１ｆが欠損し、ピンホールを発生することもある。
【００４１】
すると、この被覆電極１ｆにできたピンホールから酸素或いは水分が侵入し、図５（Ｃ）に黒く塗りつぶして示すように、このピンホールを中心として時間の経過と共に発光部６のカソード電極１ｃが順次酸化していき、発光部６にダークスポットが拡散的に広がっていく。黒色部は少なくともその厚さ方向の一部が酸化していることにより、電子注入性が著しく損なわれたカソード電極１ｃのダークスポットに対応する部分である。
【００４２】
さらに、時間が経過すると、カソード電極１ｃの酸化された部分、すなわち発光部６のダークスポットが成長していくが、このダークスポットの成長は、図５（Ｄ）に示すように、非発光隔壁部７の隔壁層１ｅによって抑止され、隣接する発光部６に広がっていかない。すなわち、ダークスポットは発光部６のカソード電極１ｃが連続して成膜されている領域までは成長するが、非発光隔壁部７の隔壁層１ｅの段差により隣接する発光部６のカソード電極１ｃは不連続となっているので酸化されない。従って、ダークスポットの成長は、１つの発光部６で抑えられる。
【００４３】
つまり、１つのダークスポットの面積は、最大でも４００μｍ²以下に抑えられ、周囲の非発光隔壁部７を含めても連続して発光しない部分の面積は、７８４μｍ²以下となる。発光しない部分の面積は、この程度であれば、目視してもそれを認識することができない。また、１つの画素５において、発光する光量も、ダークスポットが生じても、ダークスポットが生じない場合の８０／８１としかならないので、目視によって認識することができない程度である。従って、実用上は、何らの差し支えとなることがない。
【００４４】
以上説明したように、この実施の形態の有機ＥＬ素子１では、パーティクルの存在などによって有機ＥＬ層１ｄに発生したピンホールから電極間がショートして低仕事関数のカソード電極１ｃが露出し、そこからカソード電極１ｃが酸化されても、その酸化は非発光隔壁部７（隔壁層１ｅ）によって止められる。従って、いわゆるダークスポットの成長は、パーティクルが存在した発光部６のみで済むこととなる。従って、ダークスポットが生じても、その画素５の発光の差は、目視ではほとんど識別できず、実用上何らの問題も生じない。このため、有機ＥＬ素子１の長期にわたり良好な視認性を維持することができる。
【００４５】
しかも、この実施の形態の有機ＥＬ素子１は、隣接する画素において被覆電極１ｆが連続して形成されているが、１つの画素においてピンホールが生じてダークスポットが発生しても、その影響が隣接する画素に及ぶことがない。
【００４６】
上記の実施の形態では、有機ＥＬ素子１の各画素５の発光部６の形状は、正方形であったが、本発明はこれに限られない。
例えば、図６に示すように、発光部６’を円形（楕円形でも可）とした構造とし、発光部６’の周囲に非発光隔壁部７’を設けることによって角部に生じる応力集中等による欠陥の発生を回避することができる。
【００４７】
また、図７に示すように、発光部６”を正六角形としてハニカム構造とし、発光部６’の周囲に非発光隔壁部７”を設けることによって、最密充填構造を維持しつつ、発光部６”の非発光隔壁部７”に対する割合を最大にすることができる。
【００４８】
なお、図６及び図７に示す有機ＥＬ素子において、アノード電極、カソード電極、被覆電極、有機ＥＬ層及び隔壁層を積層する構造及びその製造プロセスは、上記の実施の形態で示したもの（図３及び図４）と同一である。
【００４９】
上記の実施の形態では、発光部６は、１辺が２０μｍの正方形であり、その面積は４００μｍ²であった。また、非発光隔壁部７の幅は、４μｍであった。しかしながら、これらの面積及び幅は、上記のものに限るものではない。但し、一般に、発光部６の面積を１００００μｍ²以下、非発光隔壁部７の幅を５０μｍ以下とすることによって、１つの発光部６で生じたダークスポット及び非発光隔壁部７の存在が目視では識別できないものとなる。
【００５０】
上記の実施の形態では、アノード電極１ａの厚さは２５０ｎｍ、カソード電極１ｃの厚さは２００ｎｍ、有機ＥＬ層１ｄの厚さは１００ｎｍ、隔壁層１ｅの厚さは５００ｎｍ、被覆電極１ｆの厚さは１０００ｎｍとしていた。しかしながら、これらの厚さは、発光部６のカソード電極１ｃと非発光隔壁部７のカソード電極１ｃとが接触しないように、隔壁層１ｅの厚さをカソード電極１ｃの厚さよりも厚くし、隔壁層１ｅの段差により被覆電極１ｆが不連続にならないようにすれば任意の厚さにすることができる。
【００５１】
上記の実施の形態では、隔壁層１ｅの形成後、有機ＥＬ層１ｄを全体に形成していた。このため、隔壁層１ｅの上にも有機ＥＬ層１ｄが形成されることとなっていた。しかしながら、例えば、フォトリソグラフィフィー法を使用することによって、隔壁層１ｅの上に有機ＥＬ層を形成しないようにしてもよい。但し、この場合は、発光部６のカソード電極１ｃと非発光隔壁部７のカソード電極１ｃとが接触しないように、隔壁層１ｅの厚さをカソード電極１ｃの厚さと有機ＥＬ層１ｄとの和よりも厚くする必要がある。
【００５２】
上記の実施の形態では、本発明を単純マトリクス方式の有機ＥＬ素子１の各画素５に適用した場合について説明したが、アクティブマトリクス方式の有機ＥＬ素子の各画素にも適用することもできる。
以下、この発明に係るアクティブ駆動型電界発光表示装置の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００５３】
図８は本実施形態に係る電界発光表示装置の駆動回路図である。
同図に示すように、電界発光素子としての有機ＥＬ素子１０１が、Ｘ−Ｙマトリクス状に配置されたそれぞれの画素領域に形成されている。これらの画素領域は、複数の走査ラインＸと複数の信号ラインＹとがそれぞれ交差する部分に形成されている。１つの画素領域には、走査ラインＸおよび信号ラインＹに接続された選択トランジスタＱ１と、この選択トランジスタＱ１に接続されたキャパシタＣｐ１及びゲートが接続された駆動トランジスタＱ２とが設けられている。この駆動トランジスタＱ２は、有機ＥＬ素子１０１の一方の電極（図ではアノード電極）に接続されている。そして、選択トランジスタＱ１が走査ラインＸからの選択信号により選択され、且つ信号ラインＹより駆動信号が出力されると駆動トランジスタＱ２がオン状態になるように設定されている。なお、駆動トランジスタＱ２は、オフ状態では有機ＥＬ素子１０１に比べて充分高抵抗で、オン状態では有機ＥＬ素子１０１に比べて無視できるほど充分低抵抗となるようにその特性が設定されている。
【００５４】
ここで、本実施形態における電界発光表示装置の更に具体的な構成を、図９および図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態における電界発光表示装置の１画素部分を示す平面図である。図１０は、図９のＥ−Ｅ’断面図である。図中１００は電界発光表示装置を示している。
【００５５】
本実施形態の電界発光表示装置１００は、ガラス或いは樹脂フィルムからなる基板１０２の上に例えばアルミニウム（Ａｌ）でなるゲートメタル膜がパターニングされてなる、所定方向（Ｘ方向）に沿って平行かつ等間隔をなす複数の走査ライン１０３と、この走査ライン１０３に一体的な、選択トランジスタＱ１のゲート電極１０３Ａと、駆動トランジスタＱ２のゲート電極１０３Ｂと、が形成されている。なお、これらゲート電極１０３Ａ、１０３Ｂおよび走査ライン１０３の表面には、陽極酸化膜１０４が形成されている。また、これら走査ライン１０３、ゲート電極１０３Ａ、１０３Ｂおよび基板１０２の上には、窒化シリコンでなるゲート絶縁膜１０５が形成されている。さらに、ゲート電極１０３Ａ、１０３Ｂの上方のゲート絶縁膜１０５Ａ、１０５Ｂの上にはそれぞれ、アモルファスシリコン又はポリシリコンでなる半導体層１０６Ａ、１０６Ｂがパターン形成されている。また、それぞれの半導体層１０６Ａ、１０６Ｂの中央には、チャネル幅方向に沿って形成されたブロッキング層１０７Ａ、１０７Ｂが形成されている。そして、半導体層１０６Ａの上には、ブロッキング層１０７Ａ上でソース側とドレイン側とに分離されたオーミック層１０８Ａ、１０８Ａが形成されている。さらに、選択トランジスタＱ１においては、ドレイン側のオーミツク層１０８Ａに横層されて接続する信号ライン１０９Ａと、ソース側のオーミック層１０８Ａに積層されて接続するソース電極１０９Ｂとが形成されている。
【００５６】
このソース電極１０９Ｂは、図９に示すように、駆動トランジスタＱ２のゲート電極１０３Ｂに対して、ゲート絶縁膜１０５に閉口したコンタクトホール１１０を介して接続されている。駆動トランジスタＱ２においては、ソース側のオーミック層１０８Ｂに積層されて接続するＧＮＤ線１１１と、一端がドレイン側のオーミック層１０８Ｂに積層されて接続し、且つ他端が有機ＥＬ素子１０１の後記するアノード電極１１４に接続するドレイン電極１１２が形成されている。また、ゲート電極１０３Ｂとゲート絶縁膜１０５とＧＮＤ線１１とでキャパシタＣｐ１が構成される。
【００５７】
次に、有機ＥＬ素子１０１の構成を説明する。
まず、上註した選択トランジスタＱ１、駆動トランジスタＱ２およびゲート絶縁膜１０５の上に、電界発光表示装置１００の発光表示領域全域にあって、層間絶縁膜１１３が堆積されている。そして、上記した駆動トランジスタＱ２のドレイン電極１１２の端部上の層間絶縁膜１１３にコンタクトホール１１３Ａが形成されている。なお、本実施形態では、駆動トランジスタＱ２のドレイン電極１１２の端部は、１画素領域の略中央に位置するように設定されている。そして、層間絶縁膜１１３の上に、可視光に対し透過性を示す、例えばＩＴＯでなるアノード電極１１４が略１画素領域全域に亙って矩形状に形成されている。すなわち、アノード電極１１４は、相隣接する信号ライン１０９Ａ、１０９Ａと相隣接する走査ライン１０３、１０３とで囲まれる領域（１画素領域）を略覆うように形成されている。このため、選択トランジスタＱ１と駆動トランジスタＱ２とは、アノード電極１１４で全面的に覆われている。
【００５８】
アノード電極１１４上に発光部１２１と非発光隔壁部１２２とが形成されている。発光部１２１のアノード電極１１４上には、有機ＥＬ層１１５が、隣接する発光部１２１の有機ＥＬ層１１５と離間して形成されている。そして、発光部１２１の有機ＥＬ層１１５上にはＭｇ又はＭｇ合金等の低仕事関数の導電性材料からなるカソード電極１１６が形成されている。非発光隔壁部１２２のアノード電極１１４上には、ＳｉＯ２等の絶縁性材料からなる隔壁層１１７が、１画素全域にわたって発光部１２１を囲むように格子状に連続して形成されている。隔壁層１１７の上には、発光部１２１と一括して形成された有機ＥＬ層１１５、カソード電極１１６が順次積層して設けられている。発光部１２１のカソード電極１１６と非発光隔壁部１２２のカソード電極１１６上には、Ａｌからなる被覆電極１１８が両部１２１，１２２を跨って形成されている。被覆電極１１８は基板全面に形成されてもよく、各走査ラインＸに沿った行方向の有機ＥＬ素子１０１のカソード電極１１６上を跨るように形成されてもよい。この場合、被覆電極１１８は、図８に示す行コモンラインＺに接続することになる。
【００５９】
本実施形態においてもダークスポットは、１つの発光部１２１のカソード電極１１６の酸化により発生した場合、１つの発光部１２１の面積を超えて成長しないので、長期にわたり極めて視認性が良好であり、また、有機ＥＬ素子はその有機ＥＬ層が薄いほど印加電圧に対する輝度が高くなる傾向があるが、有機ＥＬ層のピンホールの発生を解消するために有機ＥＬ層を層厚を厚くしたりする必要がないので低電圧で高い輝度で発光することができる。
【００６０】
上記の実施の形態では、ドットマトリクス表示を行う有機ＥＬ素子について説明したが、本発明は、セグメント表示を行う有機ＥＬ素子の各セグメントや、ピクト表示を行う有機ＥＬ素子の各ピクトについても適用することができる。携帯電話やＰＨＳ等の表示部のバックライトとして用いる全面発光型の有機ＥＬ素子にも適用することができる。
【００６１】
上記の実施の形態では、有機ＥＬ素子１ｄは、α−ＮＰＤからなる正孔輸送層とＢｅｂｑ２からなる電子輸送性発光層の２層構造で、有機ＥＬ素子１は、緑色の単色光を発光するものとしていた。しかしながら、有機ＥＬ層１ｄは、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層からなる３層構造のものとしてもよい。また、使用する有機ＥＬ材料も上記のものに限るものではなく、他の材料を使用して他の色を発色できるようにしてもよい。さらには、例えば、赤、緑、青のそれぞれの波長成分の光を発する有機ＥＬ層を所定の順序で形成して、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うものとしてもよい。
【００６２】
また、各閉領域の面積を１００００μｍ²以下とすることによって、本発明の発光素子において最大限ダークスポットが拡大しても、目視では識別できないものとなる。また、隔壁部の幅を５０μｍ以下とすることによって、隔壁部の存在が目視では識別できないものとなる。
【００６３】
また、閉領域の形状を円形または楕円形とし、分割される発光領域のレイアウトを再密充填構造とすることによって、応力の集中に起因する欠陥の発生を回避することができる。さらに、閉領域の形状を正六角形とすることによって、再密充填構造を維持しつつ、隔壁部に対する発光領域の面積の割合を最大にすることができ、明るい表示を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の発光素子を単純マトリクス方式の発光素子に適用することによって、１つの画素に生じたダークスポットが他の画素の領域にまで広がって、他の画素の表示に影響することがない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光素子では、隔壁部によって閉領域を形成することによって、ピンホールが生じてもこの閉領域内で第２の電極の酸化の進行が抑止される。このため、発光素子において、いわゆるダークスポットの成長が抑止され、長期間にわたって良好な視認性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図２】図１の有機ＥＬ素子の１画素分の構成を模式的に示す図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ’断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、図１の有機ＥＬ素子の製造工程を示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１の有機ＥＬ素子におけるダークスポットの成長の過程を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の有機ＥＬ素子の１画素分の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の有機ＥＬ素子の１画素分の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態の有機ＥＬ素子の等価回路の構成を示す図である。
【図９】図８の有機ＥＬ素子の１画素分の構成を模式的に示す図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ’断面図である。
【符号の説明】
１・・・有機ＥＬ素子、１ａ・・・ガラス基板、１ｂ・・・アノード電極、１ｃ・・・カソード電極、１ｄ・・・有機ＥＬ層、１ｅ・・・隔壁層、１ｆ・・・被覆電極、５・・・画素、６、６’、６”・・・発光部、７、７’、７”・・・非発光隔壁部

Claims

複数の画素を備えた発光素子であって、
一画素内において、
第１の電極と、
この第１の電極上に形成され、複数の閉領域を形成し、かつ非導電性の材料によって構成された隔壁部と、
この隔壁部によって形成された閉領域の内部に形成され、印加された電圧に応じて発光する発光層と、
前記閉領域の内部の前記発光層上に形成され、前記隔壁部により互いに離間された複数の第２の電極と、
前記複数の第２の電極上に前記複数の第２の電極を互いに接続し、前記複数の第２の電極材料より高仕事関数の材料を含む第３の電極と、
を備えることを特徴とする発光素子。
前記発光層及び前記第２の電極は、前記隔壁部の上にも形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記隔壁部は、その高さが前記発光層の高さと前記第２の電極の高さとの和より大きい、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
前記隔壁部によって形成される複数の閉領域は、それぞれ円形、楕円形、正六角形の少なくとも１つから選択される形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光素子。
前記発光層は、有機エレクトロルミネッセンス材料によって構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光素子。
前記第１の電極は、導電性を有する透明材料によって構成されており、
前記第２の電極は、前記第１の電極より仕事関数が低い導電性材料によって構成されており、
前記隔壁部は、絶縁性を示し、それ自体が酸素及び水を放出しない材料によって構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光素子。