JP4401688B2 - LIGHT EMITTING DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極間に有機化合物を含む膜を設けた素子に電界を加えることで、蛍光又は燐光が得られる発光素子を用いた発光装置及びその作製方法に関する。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。
【０００２】
【従来の技術】
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を含む層を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
【０００３】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に有機化合物を含む層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機化合物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。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【０００４】
このような発光素子をマトリクス状に配置して形成された発光装置には、パッシブマトリクス駆動（単純マトリクス型）とアクティブマトリクス駆動（アクティブマトリクス型）といった駆動方法を用いることが可能である。しかし、画素密度が増えた場合には、画素（又は１ドット）毎にスイッチが設けられているアクティブマトリクス型の方が低電圧駆動できるので有利であると考えられている。
【０００５】
また、発光素子の中心とも言える有機化合物を含む層（厳密には発光層）としては、低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料とがそれぞれ研究されているが、低分子系材料よりも取り扱いが容易で耐熱性の高い高分子系材料が注目されている。
【０００６】
また、これまでアクティブマトリクス型の発光装置において、基板上のＴＦＴと電気的に接続された電極が陽極として形成され、陽極上に有機化合物を含む層が形成され、有機化合物を含む層上に陰極が形成される発光素子を有し、有機化合物を含む層において生じた光を透明電極である陽極からＴＦＴの方へ取り出すという構造であった。
【０００７】
しかし、この構造においては、解像度を向上させようとすると画素部におけるＴＦＴ及び配線等の配置により開口率が制限されるという問題が生じていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、基板上のＴＦＴと電気的に接続されたＴＦＴ側の電極を陽極（或いは陰極）として形成し、陽極（或いは陰極）上に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層上に透明電極である陰極（或いは陽極）を形成するという構造（以下、上面出射構造とよぶ）の発光素子を有するアクティブマトリクス型の発光装置を作製する。
【０００９】
上面出射構造は、下面出射構造に比べて、有機化合物を含む層から発光する光が通過する材料層を少なくでき、屈折率の異なる材料層間での迷光を抑えることができる。
【００１０】
また、有機化合物を含む層において生じた光の全てが透明電極である陰極（または陽極）からＴＦＴの方へ取り出されるわけではなく、例えば、横方向（基板面と平行な方向）にも発光されるが、結果的にこの横方向に発光する光は取り出されないため、ロスになっていた。また、これらの迷光がＴＦＴの活性層に照射されることでＴＦＴの電気特性に影響を与えたり、劣化の原因の一つとなっていた。そこで、本発明は、発光素子において、迷光を防ぎ、且つ、ある一方向に取り出す発光量を増加させる構造とした発光装置およびその作製方法を提供することを課題とする。
【００１１】
また、上面出射構造において、透明電極の膜抵抗が高くなるという問題が生じる。特に、透明電極の膜厚を薄くした場合、さらに膜抵抗が高くなってしまう。陰極（或いは陽極）となる透明電極の膜抵抗が高くなると電圧降下により面内電位分布が不均一になり、発光素子の輝度にバラツキを生じるといった不具合が生じる。そこで、本発明は、発光素子における透明電極の膜抵抗を低下させる構造の発光装置およびその作製方法を提供することを課題とする。そして、そのような発光装置を表示部として用いる電気器具を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属膜の積層と、光を吸収する多層膜（以下、光吸収多層膜と呼ぶ）とを連続的に形成し、パターニングを行って光吸収多層膜で覆われた金属膜からなる第１の電極を形成し、該第１の電極の端部を覆う絶縁物（バンク、隔壁と呼ばれる）を形成した後、該絶縁物をマスクとして自己整合的にエッチングを行い、該絶縁物の一部をエッチングするとともに第１の電極の中央部を薄くエッチングする。このエッチングによって第１の電極の中央部は薄く、且つ、平坦な面とし、絶縁物で覆われた第１の電極の周縁部は厚い形状、即ち、凹部形状となる。なお、絶縁物で覆われた第１の電極上には、光吸収多層膜が設けられており、外からの光を吸収する。そして、少なくとも第１の電極の中央部上には有機化合物を含む層、および第２の電極を形成して発光素子を完成させる。
【００１３】
本発明は、第１の電極に形成された斜面で横方向の発光を反射または集光させて、ある一方向（第２の電極を通過する方向）に取り出す発光量を増加させるものである。
【００１４】
従って、斜面となる部分は、光を反射する金属、例えばアルミニウム、銀などを主成分とする材料とすることが好ましく、有機化合物を含む層と接する中央部は、仕事関数の大きい陽極材料（或いは、仕事関数の小さい陰極材料）とすることが好ましい。斜面となる部分を、例えばアルミニウム、銀などを主成分とする材料とすると、外からの光を反射するため、斜面以外は、反射率の低い材料、望ましくは光吸収多層膜で覆うことが好ましい。
【００１５】
光吸収多層膜とするには、例えば、反射率の高い金属層（代表的にはアルミニウムを主成分とする金属層）上に、窒化珪素膜と、窒化金属膜（代表的には窒化チタン膜、窒化タンタル膜など）と、窒化珪素膜とを適宜膜厚を設定して積層すればよく、外からの光の入射があった場合、これらの層間で引き起こされる光学干渉吸収により減少させる。なお、この光吸収多層膜が設けられている箇所は、発光領域とは重なっていない。
【００１６】
また、第１の電極中に形成された斜面があることにより、発光素子からの発光（横方向の発光も含む）がＴＦＴへ到達することを防止する。
【００１７】
本明細書で開示する発明の構成１は、
絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジスタと接続された第１の電極と、
第１の電極の端部を覆う絶縁物と、
該第１の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第２の電極とを有する発光素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の電極の中央部に向かう傾斜面を有し、該傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射し、
前記絶縁物に覆われた前記第１の電極の部分には外からの光吸収多層膜が設けられていることを特徴とする発光装置である。
【００１８】
また、他の発明の構成２は、
絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジスタと接続された第１の電極と、
第１の電極の端部を覆う絶縁物と、
該第１の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第２の電極とを有する発光素子であって、
前記第１の電極の中央部が端部よりも膜厚の薄い凹部形状となっており、前記絶縁物に覆われた前記第１の電極の部分上には外からの光吸収多層膜が設けられていることを特徴とする発光装置である。
【００１９】
また、他の発明の構成３は、
絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジスタと接続された第１の電極と、
第１の電極の端部を覆う絶縁物と、
該第１の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第２の電極とを有する発光素子であって、
前記第１の電極は、多層構造であり、前記第１の電極における中央部の積層数よりも端部の積層数が多く、端部（前記絶縁物に覆われた前記第１の電極部分）上には外からの光吸収多層膜が設けられていることを特徴とする発光装置である。
【００２０】
また、同一工程で形成される配線や電極上にも外からの光を吸収する多層膜が設けられ、他の発明の構成４は、
絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジスタと接続された第１の電極と、
第１の電極の端部を覆う絶縁物と、
該第１の電極上に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層上に接する第２の電極とを有する発光素子であって、
前記第１の電極と同一層上に形成された配線または電極は、多層構造であり、外からの光吸収多層膜が設けられていることを特徴とする発光装置である。
【００２１】
また、本発明は、塗布法により高分子からなる有機化合物膜を形成する際、カバレッジ不良などを無くすため、各画素間に設けられる絶縁物（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）の形状に工夫を加える。上記各構成において、前記絶縁物の上端部に曲率半径を有する曲面を持たせ、該曲率半径は、０．２μｍ〜３μｍであることを特徴としている。また、前記絶縁物のテーパー角度は、３５°〜７０°とすればよい。
【００２２】
曲率を持たせることによって段差被覆性を良好とし、後に形成する有機化合物を含む層などが極めて薄くとも成膜を可能とする。
【００２３】
また、上記各構成において、前記第１の電極は、前記第１の電極の中央部に向かう傾斜面を有し、傾斜角度（テーパー角度とも呼ぶ）は、５０°を超え、６０°未満、さらに好ましくは５４．７°であることを特徴としている。なお、この前記第１の電極の傾斜面で反射された光が層間で分散したり、迷光とならないように適宜、傾斜角度、有機化合物層の材料および膜厚、または第２の電極の材料および膜厚を設定することが必要である。
【００２４】
ここで、本発明の構造とした場合の取り出し効率増加分を以下に示す手順でシミュレーションを行った。
【００２５】
はじめに、ＥＬ発光（有機化合物を含む層からの発光）を全方向に均等に放出された光線とみなし幾何的に扱うことで、本発明の構造の効果を見積もった。
【００２６】
基本法則として、スネルの法則（屈折率ｎiの膜から角度θiで入射し屈折率ｎiの膜へ角度θjで透過するとき、ｎi・sinθi= nj・sinθj）と、全反射条件（スネルの法則でθj=90°となるときのθiの値（臨界角）を超えると光線は全て法線に対称な経路で反射される。）とを用いることとする。
【００２７】
まず、平行多層膜から光線が大気に出る条件について以下のように考える。
【００２８】
図１２のように有機化合物を含む層（ＥＬ層）から平行多層膜を透過し大気中に出る光線の経路を見たときに、前述の法則から関係（ｎel sinθｅｌ＝ｎ1・sinθ1＝ ・・・・＝sinθair）が成り立つ。なお、ｎel、ｎ1は各々有機化合物を含む層、その上の層（図１２中、第１層）の屈折率であり、空気の屈折率は１としている。θairが９０°以下であれば、θ1 etcは９０°未満である。（θairが９０°のときのθelをθcとする）。光線が大気に出る限りは内部の界面で全反射されることはない。よって光線が大気に出るθelの条件は0＜θel＜θcである。
【００２９】
また、図１３に示す構造で、大気に出る光線には次の２種類の経路がある。即ち、斜面による反射をせずに大気に出る場合（経路１）と、斜面による反射を経て大気に出る場合（経路２）とがある。経路１の場合は、光線の経路は前述の単純な平行多層膜を透過する場合と同じため、大気に出る条件は0＜θel＜θcである。経路２の場合は斜面部分を図１４のように捉え直すことで、経路１の場合の入射角をθelからθel±θtにしたものと同じになることがわかる。こうして大気に出る条件は、0＜θel±θt＜θcと表すことができる。しかし、水平部では全反射せねばならないことからθc＜θelなので、結局0＜θel−θt＜θc だけである。つまり図１４のように１つのθelに対し斜面部分への入射が２通りあるが、そのうち１通りしか透過し得ないことを意味する。
【００３０】
また、発光の取り出し効率については、以下のように考える。有機化合物を含む層中の基板と垂直方向の中間点を始点とする光線が大気に出るような角度範囲が全立体角に占める割合を取り出し効率と定義する。
【００３１】
法線とθ〜θ+dθの角をなす範囲から出た光の割合は、図１５のような発光点を中心とする単位球面上の面積比に置き換えられるので2πsinθdθ/4πとなる。よってθの範囲がθ1〜θ2ならば、この式を積分した結果の2π(−cosθ1+ cosθ2)/ 4πが光の取り出し効率となる。こうして、２次元的に考えたθelの許される範囲から光の取り出し効率を求めることができる。
【００３２】
ここでｎair＝１、ｎel＝１．７３（代表的なEL材料Ａｌｑ3であるを用いた場合の値）とするとsinθc＝１／１．７３よりθc＝３５．３１°となる。経路１の場合、0＜θel＜θcより放出角度範囲は0＜θel＜θc 、取り出し効率は−cosθc + cos0=0.184 より18.4%となる。
【００３３】
経路２の場合、水平部で全反射される必要があることより、θel ＞θc が成りたつ必要がある。0＜θel−θt＜θc ⇔ θt＜θel＜θc +θtであり、θt＜θcの場合、放射されるθt＜θel＜θc +θtの下限が変わって、放出角度範囲はθc＜θel＜θc +θt となって、取り出し効率は(−cos(θc +θt ) + cosθc)/2となる。また、θc +θt ＞π/2の場合、θt＜θel＜θc +θtの上限が変わって放出角度範囲はθt＜θel＜π/2 となって、取り出し効率は(−cosπ/2 + cosθt)/2 となる。その他（θc＜θt＜π/2−θc）の場合、θt＜θel＜θc +θtがそのまま成り立ち、放出角度範囲はθt＜θel＜θc +θt となって、取り出し効率は(−cos(θc +θt ) + cosθt)/2となる。
経路１と経路２による光の取り出し効率の本発明における第１電極中に形成された斜面があることによる増加分と、斜面のテーパー角θtとの関係が図２（B）のように導かれる。図２（B）において、光の取り出し効率の増加分のピークが、θｔ=54.69°で存在している。なお、図２（B）の結果は、膜中での光の吸収、干渉を考慮していないシミュレーション結果であり、発光点をＥＬ層中心と仮定しているものである。
【００３４】
また、図１８にTiを微量に含むアルミニウム膜の反射率と、TiN膜（１００ｎｍ）の反射率を示す。
【００３５】
また、上記各構成において、前記第２の電極は光を透過する導電膜、例えば薄い金属膜、または透明導電膜、或いは、それらの積層であることを特徴としている。
【００３６】
また、上記各構成において、前記第１の電極は、凹部形状であり、前記絶縁物をマスクとして凹部形状が自己整合的に形成されることを特徴としている。従って、第１の電極の凹部形状を形成する上でマスクの増加はない。なお、前記第１の電極の凹部端（傾斜部の上端部）と絶縁物の側面とはほぼ一致しており、段差被覆性の点から好ましくは、第１の電極の斜面における傾斜角度と絶縁物の側面における傾斜角度とが同一であることが望ましい。
【００３７】
また、上記各構成において、前記第１の電極は陽極であり、前記第２の電極は陰極であることを特徴としている。或いは、上記各構成において、前記第１の電極は陰極であり、前記第２の電極は陽極であることを特徴としている。
【００３８】
また、上記各構成において、前記第１の電極の周縁部（絶縁物で覆われた部分）上に設けられた光吸収多層膜は、透光性を有する窒化絶縁膜を少なくとも一層含むことを特徴としている。具体的には、前記第１の電極の周縁部（絶縁物で覆われた部分）上に設けられた光吸収多層膜は、透光性を有する膜と、光を一部吸収する膜と、透光性を有する膜との三層構造を少なくとも有し、透光性を有する膜として、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｓｃ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＩＴＯ、または、ＺｎＯからなる層を少なくとも一層含む膜であることを特徴としている。
【００３９】
或いは、上記各構成において、前記第１の電極の周縁部（絶縁物で覆われた部分）上に設けられた光吸収多層膜は、透光性を有する窒化絶縁膜を少なくとも一層含む多層膜とすればよい。窒化珪素膜と窒化チタン膜と窒化珪素膜との積層とすれば、反射率を５％以下とすることができる。窒化チタンに代えて窒化タンタル膜などの褐色または黒色である金属膜を用いても同様の効果が得られる。
【００４０】
また、上記各構成において、光を一部吸収する他の膜としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、インコネル、またはニクロムからなる層を少なくとも一層含む膜とすればよい。
【００４１】
また、上記各構成において、前記有機化合物を含む層は白色発光する材料であり、封止材に設けられたカラーフィルタと組み合わせたことを特徴とする発光装置、或いは、前記有機化合物を含む層は単色発光する材料であり、封止材に設けられた色変換層または着色層と組み合わせたことを特徴とする発光装置である。
【００４２】
さらに本発明は、第１の電極の凹部形成後、蒸着マスクを用いた蒸着法によって補助配線（または配線、第３の電極とも呼ぶ）を各画素電極間に配置する絶縁物上に形成し、陰極となる第２の電極（光を透過する電極）の膜抵抗の低抵抗化を図ってもよい。また、上記補助配線を用いて引き出し配線を形成し、下層に存在する他の配線と接続を行うことも本発明の特徴である。
【００４３】
また、上記各構成１、２、３、４を実現するための発明の構成は、
陽極と、該陽極に接する有機化合物を含む層と、該有機化合物を含む層に接する陰極とを有する発光素子を有する発光装置の作製方法であって、
金属膜と光吸収多層膜との積層を大気にふれることなく連続的に形成する工程と、
前記金属膜からなる第１の電極の端部を覆う絶縁物を形成する工程と、
前記絶縁物をマスクとして、エッチングを行い、第１の電極の縁に沿って斜面が露呈するように前記第１の電極の中央部を薄くする工程と、
有機化合物を含む膜を形成する工程と、
該有機化合物を含む膜上に、光を透過する金属薄膜からなる第２の電極を形成する工程とを有することを特徴とする発光装置の作製方法である。
【００４４】
また、上記作製方法に関する構成において、光を反射する金属膜と、エッチングストッパーとなる金属膜との積層を有し、光を反射する金属膜がエッチングされ、前記斜面には、光を反射する金属材料が露呈していることを特徴としている。
【００４５】
また、上記作製方法に関する構成において、前記第１の電極は陽極であり、前記第２の電極よりも仕事関数が大きい金属層からなることを特徴としている。
【００４６】
また、上記作製方法に関する構成において、金属膜（第１電極）と、光吸収多層膜との積層を連続形成する工程は、スパッタ法で形成することを特徴としている。
【００４７】
また、上記作製方法に関する構成において、前記第１の電極の端部を覆う絶縁物は、上端部に曲率半径を有する曲面を有しており、前記曲率半径は、０．２μｍ〜３μｍであることを特徴としている。
【００４８】
なお、ＥＬ素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層とも記す）と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物を含む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、本発明の製造装置および成膜方法により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
【００４９】
ＥＬ層を有する発光素子（ＥＬ素子）は一対の電極間にＥＬ層が挟まれた構造となっているが、ＥＬ層は通常、積層構造となっている。代表的には、「正孔輸送層／発光層／電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
【００５０】
また、他にも陽極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、全て低分子系の材料を用いて形成しても良いし、全て高分子系の材料を用いて形成しても良い。なお、本明細書において、陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称してＥＬ層という。したがって、上記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てＥＬ層に含まれる。
【００５１】
また、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【００５２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００５３】
アクティブマトリクス型発光装置の断面図（１画素の一部）を図１（Ａ）に示す。ここでは、白色発光する高分子材料からなる有機化合物を含む層を発光層に用いた発光素子を一例として説明する。
【００５４】
図１（Ａ）中、絶縁表面を有する基板１０上に設けられたTFT（ｐチャネル型ＴＦＴ）は、白色を発光するＥＬ層２０に流れる電流を制御する素子であり、１３、１４はソース領域またはドレイン領域である。基板１０上には下地絶縁膜１１（ここでは、下層を窒化絶縁膜、上層を酸化絶縁膜）が形成されており、ゲート電極１５と活性層との間には、ゲート絶縁膜１２が設けられている。また、１６ａは有機材料または無機材料からなる層間絶縁膜であり、１６ｂは窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウムからなる保護膜である。また、ここでは図示しないが、一つの画素には、他にもＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴまたはｐチャネル型ＴＦＴ）を一つ、または複数設けている。また、ここでは、一つのチャネル形成領域を有するＴＦＴを示したが、特に限定されず、複数のチャネルを有するＴＦＴとしてもよい。
【００５５】
また、１８ａ〜１８ｃは、第１の電極、即ち、発光素子の陽極（或いは陰極）であり、２１は、導電膜からなる第２の電極、即ち、発光素子の陰極（或いは陽極）である。なお、実際に陽極として機能する領域は、１８ｂである。ここでは、１８ａとしてチタン膜、１８ｂとして窒化チタン膜、１８ｃとしてアルミニウムを主成分とする膜として順に積層し、有機化合物を含む層２０に接する１８ｂを陽極として機能させる。また、同じ積層構造で電源供給線１７も形成される。上記積層構造は、アルミニウムを主成分とする膜を含んでおり、低抵抗な配線とすることができ、ソース配線２２なども同時に形成される。
【００５６】
反射を防止するために、１８ｃ上に光吸収多層膜２４を設ける。また、電源供給線１７上やソース配線２２上などにも設ける。
【００５７】
光吸収多層膜２４（外部からの光を吸収する多層膜）としては、代表的な積層構造として、透光性を有する膜と、光を一部吸収する膜と、透光性を有する膜とを順に積層した三層構造とすればよい。透光性を有する膜として、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｓｃ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＩＴＯ、または、ＺｎＯからなる層とすればよく、光を一部吸収する他の膜としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、インコネル、またはニクロムからなる層とすればよい。
【００５８】
有機化合物を含む層２０を後で形成するため、ここでは、窒素を含む膜で外部からの光吸収多層膜を用いて説明する。以下に示すシミュレーションを行った。
【００５９】
アルミニウムを主成分とする膜（膜厚１００ｎｍ）上に、窒素とアルゴンを含む雰囲気でシリコンターゲットを用いたスパッタ法で得られる窒化珪素膜（膜厚３７ｎｍ）と、窒化チタン膜（膜厚６６ｎｍ）と、窒素とアルゴンを含む雰囲気でシリコンターゲットを用いたスパッタ法で得られる窒化珪素膜（膜厚３７ｎｍ）とを順に積層したモデル構造において、反射率を求めた結果が図１６である。波長範囲３００ｎｍ〜８００ｎｍにおける窒化珪素膜の屈折率は２．０４〜２．２、窒化チタンの屈折率は１．６７〜２．３５、アルミニウムの屈折率は０．３９〜１．９８５としてシミュレーションを行っている。可視領域において、平均反射率が３％となった。なお、膜厚は特に限定されず、適宜設定すればよい。また、材料によっても最適な膜厚は変わってくる。
【００６０】
また、後述する第２のシール剤で覆った場合でも同様のシミュレーションを行って得られた結果が図１７である。図１６に比べて若干、反射率が高くなり平均で６％とすることができた。なお、第２のシール剤で覆った場合では、最適な窒化珪素膜の膜厚は４２ｎｍとなった。
【００６１】
また、ここでは窒化珪素膜、窒化チタン膜、窒化珪素膜の順に積層した例を示したが、例えば、窒化珪素膜、窒化タンタル膜、窒化珪素膜の順に積層してもよいし、窒化珪素膜、窒化チタン膜、ＩＴＯ膜の順に積層してもよい。窒化珪素膜、窒化チタン膜、ＩＴＯ膜の順に積層した場合は、後にエッチングする際のプロセスのマージンが大きいため好ましい。
【００６２】
また、これらの多層膜を全てスパッタ法で形成可能な材料とし、大気に触れることなく、連続して第１の電極および光吸収多層膜を形成することができる。また、光吸収層２４として窒化膜を用いれば、パッシベーション膜としても機能する。また、光吸収多層膜２４の１層として窒化膜を用いれば、水分や酸素をブロッキングすることもでき、有機化合物を含む層２０を用いた発光素子に適している。
【００６３】
また、白色発光を得るため、有機化合物を含む層２０として、正孔注入層として作用するポリ（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（PEDOT／PSS）を全面に塗布、焼成した後、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）ドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成する。なお、PEDOT／PSSは溶媒に水を用いており、有機溶剤には溶けない。従って、ＰＶＫをその上から塗布する場合にも、再溶解する心配はない。また、PEDOT／PSSとＰＶＫは溶媒が異なるため、成膜室は同一のものを使用しないことが好ましい。また、有機化合物を含む層２０を単層とすることもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。
【００６４】
また、赤色発光する有機化合物を含む膜や緑色発光する有機化合物を含む膜や青色発光する有機化合物を含む膜を適宜選択し、重ねて混色させることによって全体として白色発光を得ることも可能である。
【００６５】
また、第２の電極２１としてＣａＦ2を蒸着法で膜厚１ｎｍ〜１０ｎｍ形成した後、最後にＡｌ膜をスパッタ法または蒸着法により約１０ｎｍの膜厚で形成し、陰極として機能させる。陰極は、有機化合物を含む層２０からの光を通過させるためその膜厚、材料を適宜選択することが必要である。なお、本明細書中、陰極とは、仕事関数の小さい材料膜の単層膜だけでなく、仕事関数の小さい材料薄膜と導電膜との積層膜を含むものとする。
【００６６】
第２の電極２１としてＡｌ膜を用いる構成とすると、有機化合物を含む層２０と接する材料を酸化物以外の材料で形成することが可能となり、発光装置の信頼性を向上させることができる。なお、Ａｌ膜に代えて、第２の電極２１として透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）を用いてもよい。また、ＣａＦ2に代えて薄い金属層（代表的にはＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉなどの合金）としてもよい。
【００６７】
また、第１の電極１８ａ〜ｃの両端部およびそれらの間は絶縁物１９（障壁またはバンクとも呼ばれる）で覆われている。本発明において、この絶縁物１９の断面形状が重要である。この絶縁物１９をマスクとするエッチング処理によって、第１の電極１８ａ〜ｃの凹部形状が形成される。絶縁物１９の上端部において曲面を有していない場合、絶縁物１９の上端部において凸部が形成されてしまう成膜不良が発生しやすくなる。そこで、本発明は、絶縁物１９の上端部に曲率半径を有する曲面を形成し、該曲面に合わせて第１の電極１８ｃの一部が露呈して斜面が形成され、発光領域となる領域に第１の電極１８ｂが露呈するようにエッチング処理する。また、露呈した第１の電極１８ｂの表面を平坦化する処理を行ってもよい。なお、絶縁物１９の上端部における曲率半径は、０．２μｍ〜３μｍとすることが好ましい。本発明により、有機化合物を含む層２０や第２の電極２１のカバレッジを良好とすることができる。また、絶縁物１９の側面におけるテーパー角度と、第１の電極１８ｃの斜面におけるテーパー角度は、ともに５５°±５°とすればよい。
【００６８】
本発明において、有機化合物を含む層２０からの発光を第１の電極１８ｃの斜面で反射させて、図１（Ａ）中に示した矢印方向におけるトータルの光の取り出し量を増加させることを特徴としている。
【００６９】
また、図１（Ｂ）に示すように、第２の電極（陰極）２１の低抵抗化を図るため、第２の電極２１上に補助電極２３を設けてもよい。補助電極２３は、蒸着マスクを用いた蒸着法によって選択的に形成すればよい。
【００７０】
また、図示しないが、発光装置の信頼性を高めるために第２の電極２１上に保護膜を形成することが好ましい。この保護膜はスパッタ法（ＤＣ方式やＲＦ方式）により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または炭素を主成分とする薄膜である。シリコンターゲットを用い、窒素とアルゴンを含む雰囲気で形成すれば、窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲットを用いてもよい。また、保護膜は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて形成してもよい。また、保護膜に発光を通過させるため、保護膜の膜厚は、可能な限り薄くすることが好ましい。なお、陰極としてアルミニウムを主成分とする材料を用いる場合は、酸素や水分に対するブロッキング性は高い。
【００７１】
本発明において、前記炭素を主成分とする薄膜は膜厚３〜５０ｎｍのＤＬＣ膜（Diamond like Carbon）であることを特徴としている。ＤＬＣ膜は短距離秩序的には炭素間の結合として、ＳＰ3結合をもっているが、マクロ的にはアモルファス状の構造となっている。ＤＬＣ膜の組成は炭素が７０〜９５原子％、水素が５〜３０原子％であり、非常に硬く絶縁性に優れている。このようなＤＬＣ膜は、また、水蒸気や酸素などのガス透過率が低いという特徴がある。また、微少硬度計による測定で、１５〜２５ＧＰａの硬度を有することが知られている。
【００７２】
ＤＬＣ膜はプラズマＣＶＤ法（代表的には、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波ＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）ＣＶＤ法など）、スパッタ法などで形成することができる。いずれの成膜方法を用いても、密着性良くＤＬＣ膜を形成することができる。ＤＬＣ膜は基板をカソードに設置して成膜する。または、負のバイアスを印加して、イオン衝撃をある程度利用して緻密で硬質な膜を形成できる。
【００７３】
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、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。こうすることにより、緻密で平滑なＤＬＣ膜を得ることができる。なお、このＤＬＣ膜は、可視光に対して透明もしくは半透明な絶縁膜である。
【００７４】
本明細書において、可視光に対して透明とは可視光の透過率が８０〜１００％であることを指し、可視光に対して半透明とは可視光の透過率が５０〜８０％であることを指す。
【００７５】
ここでは図示しないが、最後に、ＥＬ素子を封止するための基板と、表示部周縁を囲む第１のシール材と、ＥＬ素子を覆う第２のシール材とによって密閉する。約２〜３０μｍの間隔が保たれるように封止基板が貼りつけられ、全ての発光素子は密閉されている。第２のシール材によって封止基板を貼りつける直前には真空でアニールを行って脱気を行うことが好ましい。第２のシール材で全面を覆うように全ての発光素子は密閉し、乾燥剤を用いないようにすることが好ましい。なお、第２のシール材を用いず、基板間に空間を設け、第１のシール材のみを用いて封止基板を貼りつける際には、サンドブラスト法などによって封止基板に凹部を設け、不活性気体（希ガスまたは窒素）を含む雰囲気下でその凹部に乾燥剤を配置し、貼り合せることが好ましい。
【００７６】
また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
【００７７】
（実施の形態２）
以下に、白色発光素子とカラーフィルターを組み合わせた方法(以下、カラーフィルター法とよぶ)について図５（Ａ）により説明する。
【００７８】
カラーフィルター法は、白色発光を示す有機化合物を含む層を有する発光素子を形成し、得られた白色発光をカラーフィルターに通すことで赤、緑、青の発光を得るという方式である。
【００７９】
白色発光を得るためには、様々な方法があるが、ここでは塗布により形成可能な高分子材料からなる発光層を用いる場合について説明する。この場合、発光層となる高分子材料への色素ドーピングは溶液調整で行うことができ、複数の色素をドーピングする共蒸着を行う蒸着法に比べて極めて容易に得ることができる。
【００８０】
具体的には、仕事関数の大きい金属（Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ）からなる陽極上に、正孔注入層として作用するポリ（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（PEDOT／PSS）を全面に塗布、焼成した後、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）ドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成した後、仕事関数の小さい金属（Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｓ）を含む薄膜と、その上に積層した透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層からなる陰極を形成する。なお、PEDOT／PSSは溶媒に水を用いており、有機溶剤には溶けない。従って、ＰＶＫをその上から塗布する場合にも、再溶解する心配はない。また、PEDOT／PSSとＰＶＫは溶媒が異なるため、成膜室は同一のものを使用しないことが好ましい。
【００８１】
また、上記例では有機化合物を含む層を積層とした例を示したが、有機化合物を含む層を単層とすることもできる。例えば、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。
【００８２】
なお、有機化合物を含む層は、陽極と陰極の間に形成されており、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子が有機化合物を含む層において再結合することにより、有機化合物を含む層において、白色発光が得られる。
【００８３】
また、赤色発光する有機化合物を含む層や、緑色発光する有機化合物を含む層や、青色発光する有機化合物を含む層を適宜選択し、重ねて混色させることによって全体として白色発光を得ることも可能である。
【００８４】
以上により形成される有機化合物を含む層は、全体として白色発光を得ることができる。
【００８５】
上記有機化合物を含む層が白色発光する方向に赤色発光以外を吸収する着色層（Ｒ）、緑色発光以外を吸収する着色層（Ｇ）、青色発光以外を吸収する着色層（Ｂ）をそれぞれ設けたカラーフィルタを形成することにより、発光素子からの白色発光をそれぞれ分離して、赤色発光、緑色発光、青色発光として得ることができる。また、アクティブマトリクス型の場合には、基板とカラーフィルターの間にＴＦＴが形成される構造となる。
【００８６】
また、着色層（Ｒ，Ｇ，Ｂ）には、最も単純なストライプパターンをはじめとして、斜めモザイク配列、三角モザイク配列、ＲＧＢＧ四画素配列、もしくはＲＧＢＷ四画素配列などを用いることができる。
【００８７】
カラーフィルターを構成する着色層は、顔料を分散した有機感光材料からなるカラーレジストを用いて形成される。なお、白色発光の色度座標は（x,y）＝（０．３４、０．３５）である。白色発光とカラーフィルターを組み合わせれば、フルカラーとしての色再現性は十分確保することができる。
【００８８】
なお、この場合には、得られる発光色が異なっていても、すべて白色発光を示す有機化合物膜で形成されていることから、発光色ごとに有機化合物膜を塗り分けて形成する必要がない。また、鏡面反射を防ぐ円偏光板も特に必要ないものとすることができる。
【００８９】
次に青色発光性の有機化合物を含む層を有する青色発光素子と蛍光性の色変換層を組み合わせることにより実現されるＣＣＭ法（color changing mediums）について図５（Ｂ）により説明する。
【００９０】
ＣＣＭ法は、青色発光素子から出射された青色発光で蛍光性の色変換層を励起し、それぞれの色変換層で色変換を行う。具体的には色変換層で青色から赤色への変換（Ｂ→Ｒ）、色変換層で青色から緑色への変換（Ｂ→Ｇ）、色変換層で青色から青色への変換（Ｂ→Ｂ）（なお、青色から青色への変換は行わなくても良い。）を行い、赤色、緑色及び青色の発光を得るというものである。ＣＣＭ法の場合にも、アクティブマトリクス型の場合には、基板と色変換層の間にＴＦＴが形成される構造となる。
【００９１】
なお、この場合にも有機化合物を含む層を塗り分けて形成する必要がない。また、鏡面反射を防ぐ円偏光板も特に必要ないものとすることができる。
【００９２】
また、ＣＣＭ法を用いる場合には、色変換層が蛍光性であるため外光により励起され、コントラストを低下させる問題があるので、図５（Ｃ）に示したようにカラーフィルターを装着するなどしてコントラストを上げるようにすると良い。また、このときには青色発光である必要はなく、例えば白色発光でもよい。
【００９３】
また、本実施の形態は、実施の形態１と組み合わせることが可能である。
【００９４】
（実施の形態３）
ここでは、他の構造例に関して図４で説明する。なお、図４は図２と一部以外は同一であるため、同じ箇所には同一の符号を用いている。
【００９５】
図４では、チタン膜３６ａ上に窒化チタン膜４０を図２よりも厚めに積層した後、エッチングによって、窒化チタン膜４０の一部も斜面となるように形成したものである。その他の構造は図２と同一であるため、詳細な説明はここでは省略することとする。
【００９６】
また、本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。
【００９７】
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。
【００９８】
（実施例）
［実施例１］
本実施例では、本発明の発光素子の形成手順の一例を簡略に図２、および図３を用いて以下に説明する。
【００９９】
まず、絶縁表面を有する基板３０上に下地絶縁膜３１を形成する。
【０１００】
下地絶縁膜３１は、１層目としてプラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成する。ここでは、膜厚５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成する。次いで、下地絶縁膜の２層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコン膜を５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。ここでは、膜厚１００ｎｍの酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。本実施例では下地絶縁膜１０８として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【０１０１】
次いで、下地膜上に半導体層を形成する。ＴＦＴの活性層となる半導体層は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜した後、公知の結晶化処理（レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム合金などで形成すると良い。
【０１０２】
また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザーを用いることができる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１０ｋＨｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％として行えばよい。
【０１０３】
次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄し、半導体層を覆うゲート絶縁膜３３を形成する。ゲート絶縁膜３３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。勿論、ゲート絶縁膜３３は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１０４】
次いで、ゲート絶縁膜３３の表面を洗浄した後、ゲート電極を形成する。
【０１０５】
次いで、半導体にｐ型を付与する不純物元素（Ｂなど）、ここではボロンを適宜添加して、ソース領域及びドレイン領域３２を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。特に、室温〜３００℃の雰囲気中において、表面または裏面からＹＡＧレーザーの第２高調波を照射して不純物元素を活性化させることは非常に有効である。ＹＡＧレーザーはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。
【０１０６】
以降の工程は、有機材料または無機材料（塗布シリコン酸化膜、ＰＳＧ（リン添加ガラス、ＢＰＳＧ（ボロンとリンを添加したガラス）などを含む）からなる層間絶縁膜３５を形成し、水素化を行った後、ソース領域、またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。次いで、ソース電極（配線）３４、第１の電極（ドレイン電極）３６ａ〜ｃを形成してＴＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）を完成させた後、光吸収多層膜３８を形成する。
【０１０７】
また、本実施例ではｐチャネル型ＴＦＴを用いて説明したが、ｐ型不純物元素に代えてｎ型不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）を用いることによってｎチャネル型ＴＦＴを形成することができることは言うまでもない。
【０１０８】
また、本実施例ではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
【０１０９】
以上の工程で、ＴＦＴ（活性層（ここではドレイン領域３２しか図示しない）、ゲート絶縁膜３３、層間絶縁膜３５、第１の電極３６ａ〜３６ｃ）と、光吸収多層膜３８を形成する。（図３（Ａ））
【０１１０】
本実施例では、第１の電極３６ａ〜３６ｃは、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉXＮY、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉX、ＷＮX、ＷＳｉXＮY、Ｔａ、ＴａＮX、ＴａＳｉXＮY、ＮｂＮ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、またはＭｏから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
【０１１１】
特に、ドレイン領域３２に接する第１の電極３６ａは、シリコンとのオーミック接触が形成可能な材料、代表的にはチタンが好ましく、膜厚１０〜１００ｎｍの範囲とすればよい。また、第１の電極３６ｂは、薄膜とした場合に仕事関数の大きい材料（ＴｉＮ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ）が好ましく、膜厚１０〜１００ｎｍの範囲とすればよい。特に、ＴｉＮを陽極として用いる場合、仕事関数を大きくするために、紫外線照射を行うことが望ましい。また、第１の電極３６ｃは、光を反射する金属材料、代表的にはＡｌまたはＡｇを主成分とする金属材料が好ましく、膜厚１００〜６００ｎｍの範囲とすればよい。なお、第１の電極３６ｂは、第１の電極３６ｃと第１の電極３６ａの合金化を防ぐブロッキング層としても機能している。また、光吸収多層膜３８は、窒化珪素膜（膜厚３７ｎｍ）と、窒化金属（ＴｉＮ、ＴａＮなど）膜（膜厚６６ｎｍ）と窒化珪素膜（膜厚３７ｎｍ）との積層が好ましい。また、光吸収多層膜３８は、第１の電極３６ｃの酸化防止、腐食防止、またはヒロック等の発生を防止する材料とすることが好ましい。
【０１１２】
また、第１の電極３６ａ〜３６ｃは、他の配線、例えば、ソース配線３４、電源供給線などと同時に形成することができる。従って、フォトマスク数の少ないプロセス（半導体層のパターニングマスク（１枚目）、ゲート配線のパターニングマスク（２枚目）、ｎ型の不純物元素を選択的に添加するためのドーピングマスク（３枚目）、ｐ型の不純物元素を選択的に添加するためのドーピングマスク（４枚目）、層間膜に半導体層に達するコンタクトホール形成のマスク（５枚目）、第１の電極およびソース配線および電源供給線のパターニングマスク（６枚目）、絶縁物の形成マスク（７枚目）の合計７枚）とすることができる。従来では、ソース配線や電源供給線とは異なる層に第１の電極を形成するため、第１の電極のみを形成するマスクが必要であり、合計８枚となっていた。また、第１の電極３６ａ〜３６ｃと配線とを同時に形成する場合には配線としてのトータルの電気抵抗値が低いことが望ましい。
【０１１３】
次いで、第１の電極の端部（およびドレイン領域３２とのコンタクト部分）を覆う絶縁物（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する。（図３（Ｂ））なお、第１の電極の端部には光吸収多層膜３８が設けられており、外部の光を吸収する構造となっている。絶縁物３７としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、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）、またはこれらの積層などを用いることができるが、本実施例では感光性の有機樹脂を用いる。例えば、絶縁物の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０１１４】
次いで、図３（Ｃ）に示すように絶縁物３７をエッチングしながら、第１の電極３６ｃ、光吸収多層膜３８を部分的に除去する。第１の電極３６ｃの露出面に傾斜面が形成され、且つ、第１の電極３６ｂの露出面が平坦になるようにエッチングを行うことが重要である。このエッチングは、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより、１回または複数回に分けて行えばよく、第１の電極３６ｂと第１の電極３６ｃとで選択比の高い条件を選択する。そして、最終的な、絶縁物の上端部の曲率半径は、０．２μｍ〜３μｍとすることが好ましい。また、最終的に第１の電極の中央部に向かう傾斜面の角度（傾斜角度、テーパー角度）は、３０°を超え、７０°未満、好ましくは、５４．７°とし、後に形成する有機化合物を含む層からの発光を反射させる。
【０１１５】
次いで、有機化合物を含む層３９を蒸着法または塗布法を用いて形成する。（図２（Ａ））例えば、蒸着法を用いる場合、真空度が５×１０-3Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０-4〜１０-6Ｐａまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開口部を通って基板に蒸着される。蒸着により積層することによって発光素子全体として白色を示す有機化合物を含む層を形成する。
【０１１６】
例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を順次積層することで白色を得ることができる。
【０１１７】
また、スピンコートを用いた塗布法により有機化合物を含む層を形成する場合、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ（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（PEDOT／PSS）を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）ドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
【０１１８】
また、上記例では有機化合物を含む層を積層とした例を示したが、有機化合物を含む層を単層とすることもできる。例えば、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。また、有機化合物を含む層として高分子材料からなる層と、低分子材料からなる層とを積層してもよい。
【０１１９】
次いで、仕事関数の小さい金属（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜）を含む薄膜と、その上に薄い導電膜（ここではアルミニウム膜）とを蒸着して積層し、第２電極４０を得る。（図２（Ａ））アルミニウム膜は水分や酸素をブロッキングする能力が高い膜であり、発光装置の信頼性を向上させるため、第２電極４０に好ましい材料である。この第２電極４０は、発光を通過するのに十分な薄さを有しており、本実施例では陰極として機能させる。また、薄い導電膜に代えて、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）を用いてもよい。また、第２電極４０の低抵抗化を図るため、第２電極４０上に接する補助電極を設けてもよい。また、第２の電極４０（陰極）形成の際には蒸着による抵抗加熱法を用い、蒸着マスクを用いて選択的に形成すればよい。
【０１２０】
こうして得られる発光素子は、図２（Ａ）中の矢印方向に白色発光を示し、第１の電極３６ｃの傾斜面で横方向の発光を反射して矢印方向の発光量を増加させることができる。また、外部の光は、第１の電極３６ｃ上に設けられた光吸収多層膜３８により吸収されるため、電極や配線の反射光を抑えることができる。
【０１２１】
以上の工程で第２電極４０（導電膜）までを形成した後は、基板３０上に形成された発光素子を封止するために第１のシール剤により封止基板（透明基板）を貼り合わせる。なお、封止基板と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１のシール剤の内側の空間には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、第１のシール剤としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１のシール剤はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質（乾燥剤など）を含有させても良い。
【０１２２】
以上のようにして発光素子を空間に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１２３】
［実施例２］
本実施例では、補助電極を形成する例を図６〜図８を用いて以下に説明する。
【０１２４】
図６（Ａ）は画素の上面図であり、鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図が図６（Ｂ）である。
【０１２５】
本実施例は、絶縁物６７を形成するまでの工程は、実施例１と同一であるため、ここでは省略する。図２（Ｂ）における絶縁物３７が図６（Ｂ）中の絶縁物６７に対応している。
【０１２６】
実施例１に従って、絶縁表面を有する基板上に下地絶縁膜、ドレイン領域６２、ゲート絶縁膜６３、層間絶縁膜６５、第１の電極６６ａ〜６６、光吸収多層膜６１、絶縁物６７を形成する。
【０１２７】
次いで、有機化合物を含む層６８を選択的に形成する。本実施例では蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法などによって選択的に有機化合物を含む層６８を形成する。
【０１２８】
次いで、絶縁物６７上に補助電極６０を蒸着マスクを用いた蒸着法により選択的に形成する。補助電極６０の膜厚は、０．２μｍ〜０．５μｍの範囲で設定すればよい。本実施例では、図６（Ａ）示すようにＹ方向に補助電極６０を配置する例を示したが、特に限定されず、図７に示すようにＸ方向に補助電極７０を配置してもよい。なお、図７中に示す鎖線鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図は図２（Ａ）と同一となる。
【０１２９】
また、図８に図７と対応するパネルの外観図を示す。補助電極（補助配線）７０は図８に示すように引き回されており、画素部８２とソース側駆動回路８３との間の領域で引き回し配線８７と接するように形成する。なお、図８において、８２は画素部、８３はソース側駆動回路、８４、８５はゲート側駆動回路、８６は電源供給線である。また、第１の電極と同時に形成される配線は、電源供給線８６、引き回し配線８７、ソース配線である。また、図８においては、ゲート配線と同時にＦＰＣと接続する端子電極８８を形成している。
【０１３０】
次いで、実施例１と同様に仕事関数の小さい金属（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜）を含む薄膜と、その上に第２電極６９（ここでは薄いアルミニウム膜）とを蒸着して積層する。この第２電極６９は、発光を通過するのに十分な薄さを有しており、本実施例では陰極として機能させる。また、薄い導電膜に代えて、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）を用いてもよい。また、本実施例では、第２電極６９の低抵抗化を図るため、第２電極６９と接するように絶縁物６７上に補助電極６０を設ける。
【０１３１】
こうして得られる発光素子は、図６（Ｂ）中の矢印方向に白色発光を示し、第１の電極６６ｃの傾斜面で横方向の発光を反射して矢印方向の発光量を増加させることができる。また、外部の光は、第１の電極６６ｃ上に設けられた光吸収多層膜６１により吸収されるため、電極や配線の反射光を抑えることができる。
【０１３２】
また、本実施例は、補助電極６０、７０を形成することによって、第２電極６９の低抵抗化を図っているため、画素部のサイズが大きいものにも適用することができる。
【０１３３】
また、本実施例では、有機化合物を含む層６８を形成した後、補助電極６０を形成した例を示したが、形成順序は特に限定されず、補助電極６０を形成した後、有機化合物を含む層を形成してもよい。
【０１３４】
また、本実施例は、実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか一と自由に組見合わせることができる。
【０１３５】
［実施例３］
本実施例では、アクティブマトリクス型発光装置全体の外観図について図９に説明する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された９０１はソース信号線駆動回路、９０２は画素部、９０３はゲート信号線駆動回路である。また、９０４は封止基板、９０５は第１のシール剤であり、第１のシール剤９０５で囲まれた内側は、透明樹脂からなる第２のシール剤９０７になっている。
【０１３６】
なお、９０８ａ、ｂはソース信号線駆動回路９０１及びゲート信号線駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１３７】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。基板９１０上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路９０１と画素部９０２が示されている。
【０１３８】
なお、ソース信号線駆動回路９０１はｎチャネル型ＴＦＴ９２３とｐチャネル型ＴＦＴ９２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１３９】
また、画素部９０２はスイッチング用ＴＦＴ９１１と、電流制御用ＴＦＴ９１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極９１３（陽極）を含む複数の画素により形成される。
【０１４０】
また、第１の電極（陽極）９１３の両端には絶縁物９１４が形成され、絶縁物９１４の側面に沿って第１の電極の一部が斜面を有している。この第１の電極の斜面は絶縁物９１４の形成時に同時に形成する。この斜面で有機化合物を含む層９１５で発光した光を反射させて、図９中に矢印で示す発光方向の発光量を増大させる。また、外部の光は、配線や電極上に設けられた光吸収多層膜（図示せず）により吸収されるため、電極や配線の反射光を抑えることができる。
【０１４１】
また、第１の電極（陽極）９１３上には有機化合物を含む層９１５を選択的に形成する。さらに、有機化合物を含む層９１５上には第２の電極（陰極）９１６が形成される。これにより、第１の電極（陽極）９１３、有機化合物を含む層９１５、及び第２の電極（陰極）９１６からなる発光素子９１８が形成される。ここでは発光素子９１８は白色発光とする例であるので着色層９３１とＢＭ９３２からなるカラーフィルター（簡略化のため、ここではオーバーコート層は図示しない）が設けている。
【０１４２】
また、絶縁物９１４上には実施例２に示した構成の一部である補助電極９１７が形成されており、第２の電極の低抵抗化を実現している。また、第２の電極（陰極）９１６は全画素に共通の配線としても機能し、補助電極９１７および接続配線９０８ａ、ｂを経由してＦＰＣ９０９に電気的に接続されている。
【０１４３】
また、基板９１０上に形成された発光素子９１８を封止するために第１のシール剤９０５により封止基板９０４を貼り合わせる。なお、封止基板９０４と発光素子９１８との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１のシール剤９０５の内側には樹脂（第２のシール剤９０７）が充填されている。なお、第１のシール剤９０５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１のシール剤９０５および第２のシール剤９０７はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０１４４】
また、本実施例では封止基板９０４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤９０５を用いて封止基板９０４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【０１４５】
以上のようにして発光素子を第２のシール剤９０７で封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１４６】
また、本実施例は実施の形態１乃至３、実施例１、実施例２と自由に組み合わせることができる。
【０１４７】
［実施例４］
本発明を実施することによってＯＬＥＤを有するモジュール（アクティブマトリクス型ＥＬモジュール）を組み込んだ全ての電子機器が完成される。
【０１４８】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１０、図１１に示す。
【０１４９】
図１０（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。
【０１５０】
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２１０６等を含む。
【０１５１】
図１０（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。
【０１５２】
図１０（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。
【０１５３】
図１０（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０１５４】
図１０（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。
【０１５５】
図１１（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７等を含む。
【０１５６】
図１１（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。
【０１５７】
図１１（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
【０１５８】
ちなみに図１１（Ｃ）に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。中小型または大型のものとする場合、実施例２または実施例３に示した補助電極を形成することが好ましい。
【０１５９】
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の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態１乃至３、実施例１乃至３のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１６０】
【発明の効果】
本発明により、有機化合物を含む層からの発光のうち、横方向（基板面と平行な方向）の発光を第１の電極に形成された斜面で反射させて、ある一方向（第２の電極を通過する方向）に取り出すトータルの発光量を増加させることができる。即ち、迷光などの発光のロスが少ない発光装置を実現することができる。
【０１６１】
また、外光が照射した際、設けられた光吸収多層膜によって、発光領域以外の電極の反射および配線の反射を防止することができる。
【０１６２】
また、本発明の構成は、トータルのマスク数が少ない作製プロセスとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示す図。
【図２】 シミュレーション結果
【図３】 実施例１を示す図。
【図４】 実施の形態３を示す図。
【図５】 実施の形態２を示す図。
【図６】 実施例２を示す図。
【図７】 実施例２を示す図。
【図８】 実施例２を示す図。
【図９】 実施例３を示す図。
【図１０】 電子機器の一例を示す図。
【図１１】 電子機器の一例を示す図。
【図１２】 シミュレーションに用いたモデル図。
【図１３】 シミュレーションに用いたモデル図。
【図１４】 シミュレーションに用いたモデル図。
【図１５】 シミュレーションに用いたモデル図。
【図１６】 本発明の光吸収多層膜のシミュレーション結果である。
【図１７】 本発明の光吸収多層膜のシミュレーション結果である。
【図１８】 Al−Ti膜とTiN膜の反射率を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting device using a light-emitting element in which fluorescence or phosphorescence is obtained by applying an electric field to an element in which a film containing an organic compound is provided between a pair of electrodes, and a manufacturing method thereof. Note that a light-emitting device in this specification refers to an image display device, a light-emitting device, or a light source (including a lighting device). Also, a module in which a connector such as an FPC (Flexible printed circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting device, or a module in which a printed wiring board is provided at the end of the TAB tape or TCP In addition, a module in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on a light emitting element by a COG (Chip On Glass) method is also included in the light emitting device.
[0002]
[Prior art]
A light-emitting element using a layer containing an organic compound having characteristics such as thin and light, high-speed response, and direct-current low-voltage driving as a light emitter is expected to be applied to a next-generation flat panel display. In particular, a display device in which light emitting elements are arranged in a matrix is considered to be superior to a conventional liquid crystal display device in that it has a wide viewing angle and excellent visibility.
[0003]
The light-emitting mechanism of the light-emitting element is such that electrons injected from the cathode and holes injected from the anode are at the emission center in the organic compound layer by applying a voltage with a layer containing an organic compound between a pair of electrodes. It is said that it recombines to form molecular excitons, and emits energy when the molecular excitons return to the ground state. Singlet excitation and triplet excitation are known as excited states, and light emission is considered to be possible through either excited state.
[0004]
For a light-emitting device formed by arranging such light-emitting elements in a matrix, driving methods such as passive matrix driving (simple matrix type) and active matrix driving (active matrix type) can be used. However, when the pixel density increases, the active matrix type in which a switch is provided for each pixel (or one dot) is considered to be advantageous because it can be driven at a lower voltage.
[0005]
In addition, as a layer containing an organic compound that can be said to be the center of a light-emitting element (strictly, a light-emitting layer), low molecular weight materials and high molecular weight (polymer based) materials have been studied. However, polymer materials that are easy to handle and have high heat resistance are attracting attention.
[0006]
Further, in an active matrix light emitting device so far, an electrode electrically connected to a TFT on a substrate is formed as an anode, a layer containing an organic compound is formed on the anode, and a cathode is formed on the layer containing the organic compound. The light-emitting element has a structure in which light generated in a layer containing an organic compound is extracted from the anode, which is a transparent electrode, toward the TFT.
[0007]
However, in this structure, when the resolution is improved, there is a problem that the aperture ratio is limited by the arrangement of TFTs and wirings in the pixel portion.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the present invention, the TFT-side electrode electrically connected to the TFT on the substrate is formed as an anode (or cathode), a layer containing an organic compound is formed on the anode (or cathode), and the organic compound is formed. An active matrix light-emitting device having a light-emitting element having a structure in which a cathode (or an anode) that is a transparent electrode is formed over a layer including the light-emitting element (hereinafter referred to as a top emission structure) is manufactured.
[0009]
Compared with the bottom emission structure, the top emission structure can reduce the number of material layers through which light emitted from a layer containing an organic compound passes, and can suppress stray light between material layers having different refractive indexes.
[0010]
Further, not all of the light generated in the layer containing the organic compound is extracted from the cathode (or anode), which is a transparent electrode, toward the TFT. For example, the light is emitted in the lateral direction (direction parallel to the substrate surface). However, as a result, the light emitted in the lateral direction is not extracted, which is a loss. In addition, the stray light is applied to the active layer of the TFT, thereby affecting the electrical characteristics of the TFT or causing deterioration. In view of the above, an object of the present invention is to provide a light-emitting device having a structure in which stray light is prevented and a light emission amount extracted in one direction is increased in a light-emitting element, and a manufacturing method thereof.
[0011]
Further, in the top emission structure, there arises a problem that the film resistance of the transparent electrode is increased. In particular, when the film thickness of the transparent electrode is reduced, the film resistance is further increased. When the film resistance of the transparent electrode serving as the cathode (or anode) increases, the in-plane potential distribution becomes non-uniform due to the voltage drop, resulting in variations in the luminance of the light emitting elements. Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting device having a structure in which the film resistance of a transparent electrode in a light emitting element is reduced, and a method for manufacturing the light emitting device. Then, it is an object to provide an electric appliance using such a light-emitting device as a display portion.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a metal film formed by continuously forming a laminated metal film and a multilayer film that absorbs light (hereinafter referred to as a light-absorbing multilayer film) and performing patterning to cover the light-absorbing multilayer film. After forming the first electrode and forming an insulator (called a bank or a partition wall) that covers the end of the first electrode, etching is performed in a self-aligning manner using the insulator as a mask, A part is etched and the central part of the first electrode is thinly etched. By this etching, the central portion of the first electrode is thin and flat, and the peripheral portion of the first electrode covered with the insulator is thick, that is, a concave shape. Note that a light-absorbing multilayer film is provided over the first electrode covered with the insulator, and absorbs light from the outside. A layer containing an organic compound and a second electrode are formed at least on the central portion of the first electrode, thereby completing the light-emitting element.
[0013]
The present invention increases the amount of light emitted in one direction (the direction passing through the second electrode) by reflecting or condensing the light emitted in the lateral direction on the slope formed on the first electrode.
[0014]
Accordingly, it is preferable that the sloped portion is made of a material mainly containing a metal that reflects light, such as aluminum or silver, and the central portion in contact with the layer containing the organic compound is an anode material having a high work function (or And a cathode material having a small work function). For example, when the material to be a slope is made of a material mainly composed of aluminum, silver or the like, light from the outside is reflected. Therefore, except for the slope, it is preferable to cover with a material having low reflectivity, desirably a light-absorbing multilayer film. .
[0015]
In order to obtain a light absorption multilayer film, for example, a silicon nitride film and a metal nitride film (typically a titanium nitride film) are formed on a highly reflective metal layer (typically a metal layer mainly composed of aluminum). Tantalum nitride film, etc.) and a silicon nitride film may be laminated by setting the film thickness appropriately. When light is incident from the outside, it is reduced by optical interference absorption caused between these layers. Note that the portion where the light absorption multilayer film is provided does not overlap the light emitting region.
[0016]
Further, the slope formed in the first electrode prevents light emitted from the light emitting element (including light emitted in the lateral direction) from reaching the TFT.
[0017]
The
A first electrode connected to a thin film transistor over a substrate having an insulating surface;
An insulator covering the end of the first electrode;
A light-emitting element having a layer containing an organic compound in contact with the first electrode and a second electrode in contact with the layer containing the organic compound,
The first electrode has an inclined surface toward the central portion of the first electrode, and the inclined surface reflects light emitted from the layer containing the organic compound,
The light-emitting device is characterized in that a portion of the first electrode covered with the insulator is provided with a light absorption multilayer film from the outside.
[0018]
The
A first electrode connected to a thin film transistor over a substrate having an insulating surface;
An insulator covering the end of the first electrode;
A light-emitting element having a layer containing an organic compound in contact with the first electrode and a second electrode in contact with the layer containing the organic compound,
The central part of the first electrode has a concave shape with a film thickness thinner than the end part, and a light absorption multilayer film from the outside is provided on the part of the first electrode covered with the insulator. It is the light-emitting device characterized by the above.
[0019]
Further, Configuration 3 of another invention is as follows.
A first electrode connected to a thin film transistor over a substrate having an insulating surface;
An insulator covering the end of the first electrode;
A light-emitting element having a layer containing an organic compound in contact with the first electrode and a second electrode in contact with the layer containing the organic compound,
The first electrode has a multi-layer structure, and the number of stacked end portions is larger than the number of stacked central portions of the first electrode, and the end portion (the first electrode portion covered with the insulator). The light-emitting device is characterized in that an external light absorption multilayer film is provided on the top.
[0020]
In addition, a multilayer film that absorbs light from the outside is also provided on the wiring and electrodes formed in the same process.
A first electrode connected to a thin film transistor over a substrate having an insulating surface;
An insulator covering the end of the first electrode;
A light-emitting element having a layer containing an organic compound in contact with the first electrode and a second electrode in contact with the layer containing the organic compound,
The wiring or electrode formed over the same layer as the first electrode has a multilayer structure, and is provided with a light absorption multilayer film from the outside.
[0021]
In addition, in the present invention, when an organic compound film made of a polymer is formed by a coating method, the shape of an insulator (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) provided between pixels in order to eliminate poor coverage and the like. Add ingenuity to. In each of the above structures, the upper end portion of the insulator is provided with a curved surface having a curvature radius, and the curvature radius is 0.2 μm to 3 μm. The taper angle of the insulator may be 35 ° to 70 °.
[0022]
By providing curvature, the step coverage is good, and the film can be formed even if the layer containing an organic compound to be formed later is extremely thin.
[0023]
In each of the above structures, the first electrode has an inclined surface toward the central portion of the first electrode, and an inclination angle (also referred to as a taper angle) is greater than 50 °, less than 60 °, The angle is preferably 54.7 °. The light reflected by the inclined surface of the first electrode is appropriately dispersed so that the light is not dispersed between the layers or becomes stray light, the material of the organic compound layer and the film thickness, or the material of the second electrode and It is necessary to set the film thickness.
[0024]
Here, the increase in extraction efficiency in the case of the structure of the present invention was simulated according to the following procedure.
[0025]
First, the effect of the structure of the present invention was estimated by treating EL light emission (light emission from a layer containing an organic compound) as a light beam emitted uniformly in all directions and treating it geometrically.
[0026]
As a basic law, Snell's law (refractive index n i Angle θ from the film i Refractive index n i Angle θ to the film j When transmitting through n i ・ Sinθ i = n j ・ Sinθ j ) And total reflection conditions (Snell's law j Θ when = 90 ° i When the value of (critical angle) is exceeded, all rays are reflected by a path symmetric to the normal. ).
[0027]
First, the conditions under which light rays are emitted from the parallel multilayer film to the atmosphere are considered as follows.
[0028]
As shown in FIG. 12, when the path of the light beam that passes through the parallel multilayer film from the layer containing the organic compound (EL layer) and exits to the atmosphere is observed, the relationship (n el sinθel = n 1 ・ Sinθ1 = ・ ・ ・ ・ = sinθair) holds. N el , N 1 Denotes the refractive index of the layer containing the organic compound and the layer above it (the first layer in FIG. 12), and the refractive index of air is 1. If θair is 90 ° or less, θ1 etc is less than 90 °. (Θel when θair is 90 ° is θc). As long as the light rays enter the atmosphere, they are not totally reflected at the internal interface. Therefore, the condition of θel at which the light beam enters the atmosphere is 0 <θel <θc.
[0029]
Further, in the structure shown in FIG. 13, there are the following two types of paths for light rays that enter the atmosphere. That is, there are a case where the air enters the atmosphere without being reflected by the slope (path 1) and a case where the air enters the atmosphere after being reflected by the slope (path 2). In the case of the
[0030]
The light emission extraction efficiency is considered as follows. The ratio of the angle range in which the light rays starting from an intermediate point perpendicular to the substrate in the layer containing the organic compound to the atmosphere occupy the total solid angle is defined as the extraction efficiency.
[0031]
The ratio of the light emitted from the range that forms an angle between the normal and θ to θ + dθ is 2πsinθdθ / 4π because it is replaced by the area ratio on the unit sphere centered on the light emitting point as shown in FIG. Therefore, if the range of θ is θ1 to θ2, 2π (−cos θ1 + cos θ2) / 4π as a result of integrating this equation is the light extraction efficiency. In this way, the light extraction efficiency can be obtained from the allowable range of θel considered two-dimensionally.
[0032]
Where n air = 1, n el = 1.73 (typical EL material Alq Three Is a value in the case of using), θc = 35.31 ° from sin θc = 1 / 1.73. In the case of
[0033]
In the case of the
The relationship between the increase in the light extraction efficiency by the
[0034]
FIG. 18 shows the reflectance of an aluminum film containing a small amount of Ti and the reflectance of a TiN film (100 nm).
[0035]
In each of the above structures, the second electrode is a conductive film that transmits light, such as a thin metal film, a transparent conductive film, or a stacked layer thereof.
[0036]
In each of the above structures, the first electrode has a concave shape, and the concave shape is formed in a self-aligning manner using the insulator as a mask. Therefore, there is no increase in the mask in forming the concave shape of the first electrode. Note that the recess end (upper end portion of the inclined portion) of the first electrode and the side surface of the insulator are substantially coincident with each other, and from the viewpoint of step coverage, the inclination angle and the insulation on the inclined surface of the first electrode are preferable. It is desirable that the inclination angle on the side surface of the object is the same.
[0037]
In each of the above structures, the first electrode is an anode, and the second electrode is a cathode. Alternatively, each of the above structures is characterized in that the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode.
[0038]
In each of the above structures, the light-absorbing multilayer film provided on the peripheral portion (the portion covered with the insulator) of the first electrode includes at least one nitride insulating film having a light-transmitting property. It is said. Specifically, the light-absorbing multilayer film provided on the peripheral portion (the portion covered with the insulator) of the first electrode includes a light-transmitting film, a film that partially absorbs light, As a film having at least a three-layer structure with a light-transmitting film and having a light-transmitting property, Al 2 O Three , SiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , Sc 2 O Three TiO 2 , ITO, or ZnO is a film including at least one layer.
[0039]
Alternatively, in each of the above structures, the light-absorbing multilayer film provided on the peripheral portion (the portion covered with the insulator) of the first electrode includes a multilayer film including at least one nitride insulating film having a light-transmitting property. do it. When a silicon nitride film, a titanium nitride film, and a silicon nitride film are stacked, the reflectance can be reduced to 5% or less. The same effect can be obtained by using a brown or black metal film such as a tantalum nitride film instead of titanium nitride.
[0040]
In each of the above configurations, other films that partially absorb light include Al, Cu, Au, Mo, Ni, Pt, Rh, Ag, W, Cr, Co, Si, Zr, Ta, Inconel, or A film including at least one layer of nichrome may be used.
[0041]
In each of the above structures, the layer containing the organic compound is a material that emits white light, and is combined with a color filter provided in a sealing material, or the layer containing the organic compound is A light emitting device which is a material emitting monochromatic light and combined with a color conversion layer or a colored layer provided on a sealing material.
[0042]
Further, according to the present invention, after forming the concave portion of the first electrode, an auxiliary wiring (or wiring, also referred to as a third electrode) is formed on the insulator disposed between the pixel electrodes by an evaporation method using an evaporation mask, The film resistance of the second electrode serving as the cathode (electrode that transmits light) may be reduced. It is also a feature of the present invention that a lead-out wiring is formed using the auxiliary wiring and is connected to another wiring existing in the lower layer.
[0043]
The configuration of the invention for realizing the
A method for manufacturing a light emitting device having a light emitting element having an anode, a layer containing an organic compound in contact with the anode, and a cathode in contact with the layer containing the organic compound,
A step of continuously forming a laminate of a metal film and a light-absorbing multilayer film without touching the atmosphere;
Forming an insulator covering an end portion of the first electrode made of the metal film;
Etching using the insulator as a mask, and thinning the central portion of the first electrode so that the slope is exposed along the edge of the first electrode;
Forming a film containing an organic compound;
And a step of forming a second electrode made of a metal thin film that transmits light over a film containing the organic compound.
[0044]
Further, in the structure related to the manufacturing method, a metal film that reflects light and a metal film that serves as an etching stopper is stacked, the metal film that reflects light is etched, and the slope reflects the metal that reflects light. It is characterized by the exposed material.
[0045]
In the structure related to the above manufacturing method, the first electrode is an anode and is formed of a metal layer having a work function larger than that of the second electrode.
[0046]
In the structure related to the manufacturing method, the step of continuously forming the stack of the metal film (first electrode) and the light absorption multilayer film is formed by a sputtering method.
[0047]
In the structure related to the manufacturing method, the insulator covering the end portion of the first electrode has a curved surface having a curvature radius at an upper end portion, and the curvature radius is 0.2 μm to 3 μm. It is characterized by.
[0048]
Note that the EL element includes a layer containing an organic compound (hereinafter, also referred to as an EL layer) from which luminescence (Electro Luminescence) generated by applying an electric field is obtained, an anode, and a cathode. Luminescence in the layer containing an organic compound includes light emission (fluorescence) when returning from the singlet excited state to the ground state and light emission (phosphorescence) when returning from the triplet excited state to the ground state. The light emitting device manufactured by the manufacturing apparatus and the film forming method can be applied to either type of light emission.
[0049]
A light-emitting element having an EL layer (EL element) has a structure in which the EL layer is sandwiched between a pair of electrodes. The EL layer usually has a stacked structure. Typically, a laminated structure of “hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer” can be given. This structure has very high luminous efficiency, and most of the light emitting devices that are currently under research and development employ this structure.
[0050]
In addition, a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer, or a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer / an electron injection layer are sequentially laminated on the anode. Good structure. You may dope a fluorescent pigment | dye etc. with respect to a light emitting layer. These layers may all be formed using a low molecular weight material, or may be formed using a high molecular weight material. Note that in this specification, all layers provided between a cathode and an anode are collectively referred to as an EL layer. Therefore, the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer are all included in the EL layer.
[0051]
In the light emitting device of the present invention, the screen display driving method is not particularly limited, and for example, a dot sequential driving method, a line sequential driving method, a surface sequential driving method, or the like may be used. Typically, a line sequential driving method is used, and a time-division gray scale driving method or an area gray scale driving method may be used as appropriate. The video signal input to the source line of the light-emitting device may be an analog signal or a digital signal, and a drive circuit or the like may be designed in accordance with the video signal as appropriate.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0053]
A cross-sectional view (a part of one pixel) of the active matrix light-emitting device is shown in FIG. Here, a light-emitting element using a layer containing an organic compound made of a polymer material that emits white light as a light-emitting layer is described as an example.
[0054]
In FIG. 1A, a TFT (p-channel TFT) provided on a
[0055]
[0056]
In order to prevent reflection, a light
[0057]
As the light absorbing multilayer film 24 (multilayer film that absorbs light from the outside), as a typical laminated structure, a light-transmitting film, a film that partially absorbs light, and a light-transmitting film A three-layer structure in which are stacked in order. As a film having translucency, Al 2 O Three , SiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , Sc 2 O Three TiO 2 , ITO, or ZnO, and other films that partially absorb light include Al, Cu, Au, Mo, Ni, Pt, Rh, Ag, W, Cr, Co, Si, A layer made of Zr, Ta, inconel, or nichrome may be used.
[0058]
In order to form the
[0059]
A silicon nitride film (film thickness: 37 nm) obtained by sputtering using a silicon target in an atmosphere containing nitrogen and argon on a film containing aluminum as a main component (film thickness: 100 nm) and a titanium nitride film (film thickness: 66 nm) FIG. 16 shows the result of obtaining the reflectance in a model structure in which a silicon nitride film (film thickness: 37 nm) obtained by sputtering using a silicon target in an atmosphere containing nitrogen and argon is sequentially laminated. In the wavelength range of 300 nm to 800 nm, the silicon nitride film has a refractive index of 2.04 to 2.2, titanium nitride has a refractive index of 1.67 to 2.35, and aluminum has a refractive index of 0.39 to 1.985. Is going. In the visible region, the average reflectance was 3%. The film thickness is not particularly limited and may be set as appropriate. The optimum film thickness varies depending on the material.
[0060]
Further, FIG. 17 shows the result obtained by performing the same simulation even when covered with a second sealant described later. Compared with FIG. 16, the reflectance was slightly higher, and the average could be 6%. When covered with the second sealant, the optimum silicon nitride film thickness was 42 nm.
[0061]
Although an example in which a silicon nitride film, a titanium nitride film, and a silicon nitride film are stacked in this order is shown here, for example, a silicon nitride film, a tantalum nitride film, and a silicon nitride film may be stacked in this order, or a silicon nitride film Alternatively, a titanium nitride film and an ITO film may be laminated in this order. It is preferable to stack a silicon nitride film, a titanium nitride film, and an ITO film in this order because a process margin for subsequent etching is large.
[0062]
Further, all of these multilayer films can be formed by a sputtering method, and the first electrode and the light absorption multilayer film can be continuously formed without being exposed to the air. Further, if a nitride film is used as the
[0063]
Further, in order to obtain white light emission, a poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) acting as a hole injection layer was applied and fired as the
[0064]
It is also possible to obtain white light emission as a whole by appropriately selecting a film containing an organic compound that emits red light, a film containing an organic compound that emits green light, or a film containing an organic compound that emits blue light, and mixing them in layers. .
[0065]
The second electrode 21 is CaF. 2 After forming the
[0066]
When the Al film is used for the second electrode 21, the material in contact with the
[0067]
Further, both ends of the
[0068]
In the present invention, the light emitted from the
[0069]
As shown in FIG. 1B, an auxiliary electrode 23 may be provided on the second electrode 21 in order to reduce the resistance of the second electrode (cathode) 21. The auxiliary electrode 23 may be selectively formed by a vapor deposition method using a vapor deposition mask.
[0070]
Although not shown, it is preferable to form a protective film over the second electrode 21 in order to increase the reliability of the light-emitting device. This protective film is an insulating film mainly containing silicon nitride or silicon nitride oxide obtained by sputtering (DC method or RF method), or a thin film mainly containing carbon. If a silicon target is used and formed in an atmosphere containing nitrogen and argon, a silicon nitride film can be obtained. A silicon nitride target may be used. Further, the protective film may be formed using a film forming apparatus using remote plasma. Further, in order to allow light emission to pass through the protective film, it is preferable to make the protective film as thin as possible. In addition, when using the material which has aluminum as a main component as a cathode, the blocking property with respect to oxygen and a water | moisture content is high.
[0071]
In the present invention, the thin film mainly composed of carbon is a DLC film (Diamond like Carbon) having a thickness of 3 to 50 nm. DLC films are short-range ordered as bonds between carbons, SP Three Although it has a bond, it has an amorphous structure macroscopically. The composition of the DLC film is 70 to 95 atomic% for carbon and 5 to 30 atomic% for hydrogen, and is very hard and excellent in insulation. Such a DLC film is also characterized by low gas permeability such as water vapor and oxygen. It is also known to have a hardness of 15 to 25 GPa as measured by a microhardness meter.
[0072]
The DLC film can be formed by a plasma CVD method (typically, an RF plasma CVD method, a microwave CVD method, an electron cyclotron resonance (ECR) CVD method, etc.), a sputtering method, or the like. Whichever film formation method is used, the DLC film can be formed with good adhesion. The DLC film is formed by placing the substrate on the cathode. Alternatively, a dense and hard film can be formed by applying a negative bias and utilizing ion bombardment to some extent.
[0073]
The reaction gas used for film formation includes hydrogen gas and hydrocarbon-based gas (for example, CH Four , C 2 H 2 , C 6 H 6 And the like, and ionized by glow discharge, and the ions are accelerated and collided with a negative self-biased cathode to form a film. By doing so, a dense and smooth DLC film can be obtained. The DLC film is an insulating film that is transparent or translucent to visible light.
[0074]
In the present specification, transparent to visible light means that the visible light transmittance is 80 to 100%, and translucent to visible light is a visible light transmittance of 50 to 80%. Refers to that.
[0075]
Although not shown here, finally, the EL element is sealed with a substrate for sealing the EL element, a first sealing material that surrounds the periphery of the display portion, and a second sealing material that covers the EL element. A sealing substrate is attached so that an interval of about 2 to 30 μm is maintained, and all the light emitting elements are sealed. It is preferable to perform deaeration by annealing in vacuum immediately before the sealing substrate is attached with the second sealing material. It is preferable that all the light emitting elements are sealed so that the entire surface is covered with the second sealing material, and the desiccant is not used. In addition, when a space is provided between the substrates without using the second sealing material and the sealing substrate is attached using only the first sealing material, a recess is provided in the sealing substrate by a sandblast method or the like. It is preferable that a desiccant is disposed in the concave portion in an atmosphere containing an active gas (rare gas or nitrogen) and bonded.
[0076]
Although the top gate type TFT has been described as an example here, the present invention can be applied regardless of the TFT structure. For example, it can be applied to a bottom gate type (reverse stagger type) TFT or a forward stagger type TFT. Is possible.
[0077]
(Embodiment 2)
A method of combining a white light emitting element and a color filter (hereinafter referred to as a color filter method) will be described below with reference to FIG.
[0078]
The color filter method is a method in which a light-emitting element having a layer containing an organic compound that emits white light is formed, and the obtained white light is passed through a color filter to obtain red, green, and blue light emission.
[0079]
There are various methods for obtaining white light emission. Here, a case where a light emitting layer made of a polymer material that can be formed by coating is used will be described. In this case, the dye doping of the polymer material to be the light emitting layer can be performed by adjusting the solution, and can be obtained extremely easily as compared with the vapor deposition method in which co-evaporation in which a plurality of dyes are doped is performed.
[0080]
Specifically, poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfone) acting as a hole injection layer on an anode made of a metal having a high work function (Pt, Cr, W, Ni, Zn, Sn, In). Acid) Aqueous solution (PEDOT / PSS) is applied to the entire surface and baked, and then a luminescent center dye (1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (TPB), 4-dicyanomethylene acting as a luminescent layer) -2-methyl-6- (p-dimethylamino-styryl) -4H-pyran (DCM1), Nile Red,
[0081]
In the above example, an example in which a layer containing an organic compound is stacked is shown. For example, an electron transporting 1,3,4-oxadiazole derivative (PBD) may be dispersed in hole transporting polyvinyl carbazole (PVK). Further, white light emission can be obtained by dispersing 30 wt% PBD as an electron transporting agent and dispersing an appropriate amount of four kinds of dyes (TPB,
[0082]
Note that the layer containing an organic compound is formed between the anode and the cathode, and the holes injected from the anode and the electrons injected from the cathode are recombined in the layer containing the organic compound, thereby White light emission is obtained in the containing layer.
[0083]
It is also possible to obtain white light emission as a whole by appropriately selecting a layer containing an organic compound that emits red light, a layer containing an organic compound that emits green light, or a layer containing an organic compound that emits blue light. It is.
[0084]
The layer including the organic compound formed as described above can obtain white light emission as a whole.
[0085]
A colored layer (R) that absorbs light other than red light, a colored layer (G) that absorbs light other than green light, and a colored layer (B) that absorbs light other than blue light are provided in the direction in which the organic compound layer emits white light. By forming a color filter, white light emission from the light emitting element can be separated to obtain red light emission, green light emission, and blue light emission. In the case of the active matrix type, a TFT is formed between the substrate and the color filter.
[0086]
In addition, the colored layer (R, G, B) can use the simplest stripe pattern, diagonal mosaic arrangement, triangular mosaic arrangement, RGBG four-pixel arrangement, or RGBW four-pixel arrangement.
[0087]
The colored layer constituting the color filter is formed using a color resist made of an organic photosensitive material in which a pigment is dispersed. The chromaticity coordinates of white light emission are (x, y) = (0.34, 0.35). By combining white light emission and a color filter, sufficient color reproducibility as a full color can be ensured.
[0088]
In this case, even if the luminescent color obtained is different, all the organic compound films exhibiting white luminescence are formed, so that it is not necessary to separately form the organic compound film for each luminescent color. Further, a circularly polarizing plate that prevents specular reflection can be omitted.
[0089]
Next, a CCM method (color changing mediums) realized by combining a blue light emitting element having a layer containing a blue light emitting organic compound and a fluorescent color conversion layer will be described with reference to FIG.
[0090]
In the CCM method, blue light emitted from a blue light emitting element excites a fluorescent color conversion layer, and color conversion is performed in each color conversion layer. Specifically, the color conversion layer converts blue to red (B → R), the color conversion layer converts blue to green (B → G), and the color conversion layer converts blue to blue (B → B). ) (Note that the conversion from blue to blue is not necessary) to obtain red, green and blue light emission. Also in the case of the CCM method, the active matrix type has a structure in which TFTs are formed between the substrate and the color conversion layer.
[0091]
In this case as well, it is not necessary to separately form a layer containing an organic compound. Further, a circularly polarizing plate that prevents specular reflection can be omitted.
[0092]
Further, when the CCM method is used, since the color conversion layer is fluorescent, it is excited by external light and has a problem of lowering the contrast. Therefore, a color filter is attached as shown in FIG. To increase the contrast. At this time, it is not necessary to emit blue light, and for example, white light may be emitted.
[0093]
Further, this embodiment mode can be combined with
[0094]
(Embodiment 3)
Here, another structure example will be described with reference to FIG. Since FIG. 4 is the same as FIG. 2 except for a part, the same reference numerals are used for the same portions.
[0095]
In FIG. 4, after a
[0096]
Further, this embodiment can be freely combined with
[0097]
The present invention having the above-described configuration will be described in more detail with the following examples.
[0098]
(Example)
[Example 1]
In this example, an example of a procedure for forming a light-emitting element of the present invention will be briefly described below with reference to FIGS.
[0099]
First, the
[0100]
The
[0101]
Next, a semiconductor layer is formed over the base film. The semiconductor layer which becomes the active layer of the TFT is formed by forming a semiconductor film having an amorphous structure by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.) and then a known crystallization treatment (laser crystallization). A crystalline semiconductor film obtained by performing a method, a thermal crystallization method, or a thermal crystallization method using a catalyst such as nickel) is formed into a desired shape by patterning. The semiconductor layer is formed with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm). There is no limitation on the material of the crystalline semiconductor film, but it is preferably formed of silicon or a silicon germanium alloy.
[0102]
When a crystalline semiconductor film is formed by laser crystallization, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, YVO Four A laser can be used. When these lasers are used, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly collected by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. Crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 30 Hz and the laser energy density is 100 to 400 mJ / cm. 2 (Typically 200-300mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is 1 to 10 kHz, and the laser energy density is 300 to 600 mJ / cm. 2 (Typically 350-500mJ / cm 2 ) Then, when the laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example, 400 μm is irradiated over the entire surface of the substrate, the superposition ratio (overlap ratio) of the linear laser light at this time is 80 to 98%. Good.
[0103]
Next, the surface of the semiconductor layer is washed with an etchant containing hydrofluoric acid to form a
[0104]
Next, after cleaning the surface of the
[0105]
Next, an impurity element imparting p-type conductivity to the semiconductor (such as B), here boron, is added as appropriate to form the source region and the
[0106]
In the subsequent steps, an
[0107]
In this embodiment, the p-channel TFT is used for explanation. However, it goes without saying that an n-channel TFT can be formed by using an n-type impurity element (P, As, etc.) instead of the p-type impurity element. Yes.
[0108]
In this embodiment, the top gate type TFT is described as an example. However, the present invention can be applied regardless of the TFT structure. For example, the present invention can be applied to a bottom gate type (reverse stagger type) TFT or a forward stagger type TFT. Is possible.
[0109]
Through the above steps, a TFT (active layer (only the
[0110]
In the present embodiment, the
[0111]
In particular, the
[0112]
The
[0113]
Next, an insulator (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) is formed to cover an end portion of the first electrode (and a contact portion with the drain region 32). Note that a light
[0114]
Next, as shown in FIG. 3C, the
[0115]
Next, a
[0116]
For example, Alq Three , Alq partially doped with Nile Red, a red luminescent dye Three , Alq Three , P-EtTAZ, and TPD (aromatic diamine) are sequentially laminated to obtain a white color.
[0117]
Moreover, when forming the layer containing an organic compound by the apply | coating method using spin coating, after apply | coating, it is preferable to bake by vacuum heating. For example, a poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) aqueous solution (PEDOT / PSS) that acts as a hole injection layer is applied and fired on the entire surface, and then a luminescent center dye (1, 1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (TPB), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylamino-styryl) -4H-pyran (DCM1), Nile Red,
[0118]
In the above example, an example in which a layer containing an organic compound is stacked is shown. For example, an electron transporting 1,3,4-oxadiazole derivative (PBD) may be dispersed in hole transporting polyvinyl carbazole (PVK). Further, white light emission can be obtained by dispersing 30 wt% PBD as an electron transporting agent and dispersing an appropriate amount of four kinds of dyes (TPB,
[0119]
Next, a metal having a small work function (MgAg, MgIn, AlLi, CaF 2 And a thin film including an alloy of CaN or the like, or a film formed by co-evaporation of an element belonging to
[0120]
The light-emitting element thus obtained can emit white light in the direction of the arrow in FIG. 2A and can reflect the light emitted in the horizontal direction on the inclined surface of the
[0121]
After forming up to the second electrode 40 (conductive film) through the above steps, a sealing substrate (transparent substrate) is bonded with a first sealant to seal the light emitting element formed on the substrate 30. . Note that a spacer made of a resin film may be provided in order to ensure a space between the sealing substrate and the light emitting element. The space inside the first sealant is filled with an inert gas such as nitrogen. Note that an epoxy resin is preferably used as the first sealant. The first sealing agent is desirably a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Furthermore, a substance (such as a desiccant) having an effect of absorbing oxygen and water may be included in the space.
[0122]
By encapsulating the light emitting element in the space as described above, the light emitting element can be completely blocked from the outside, and can prevent the entry of substances that promote deterioration of the organic compound layer such as moisture and oxygen from the outside. it can. Therefore, a highly reliable light-emitting device can be obtained.
[0123]
[Example 2]
In this embodiment, an example in which an auxiliary electrode is formed will be described below with reference to FIGS.
[0124]
FIG. 6A is a top view of the pixel, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the chain line AA ′.
[0125]
In this embodiment, the steps until the
[0126]
In accordance with
[0127]
Next, a layer 68 containing an organic compound is selectively formed. In this embodiment, the layer 68 containing an organic compound is selectively formed by an evaporation method using an evaporation mask or an ink jet method.
[0128]
Next, the auxiliary electrode 60 is selectively formed on the
[0129]
FIG. 8 shows an external view of a panel corresponding to FIG. The auxiliary electrode (auxiliary wiring) 70 is routed as shown in FIG. 8, and is formed so as to be in contact with the
[0130]
Next, as in Example 1, a metal having a small work function (MgAg, MgIn, AlLi, CaF 2 , An alloy such as CaN, or a film formed by co-evaporation of an element belonging to
[0131]
The light-emitting element thus obtained can emit white light in the direction of the arrow in FIG. 6B and can reflect the light emitted in the horizontal direction on the inclined surface of the first electrode 66c to increase the amount of light emitted in the direction of the arrow. . Further, since external light is absorbed by the light absorption multilayer film 61 provided on the first electrode 66c, reflected light from the electrodes and wirings can be suppressed.
[0132]
In addition, since the second electrode 69 is reduced in resistance by forming the
[0133]
In the present embodiment, the example in which the auxiliary electrode 60 is formed after the layer 68 containing the organic compound is formed is shown. However, the formation order is not particularly limited, and the organic compound is included after the auxiliary electrode 60 is formed. A layer may be formed.
[0134]
In addition, this embodiment can be freely combined with any one of
[0135]
[Example 3]
In this embodiment, an external view of the entire active matrix light emitting device will be described with reference to FIG. 9A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 9A. Reference numeral 901 indicated by a dotted line denotes a source signal line driver circuit, 902 denotes a pixel portion, and 903 denotes a gate signal line driver circuit. Reference numeral 904 denotes a sealing substrate,
[0136]
[0137]
Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the substrate 910. Here, a source signal line driver circuit 901 and a pixel portion 902 are shown as the driver circuits.
[0138]
Note that as the source signal line driver circuit 901, a CMOS circuit in which an n-channel TFT 923 and a p-
[0139]
The pixel portion 902 is formed by a plurality of pixels including a switching
[0140]
An insulator 914 is formed at both ends of the first electrode (anode) 913, and a part of the first electrode has a slope along the side surface of the insulator 914. The slope of the first electrode is formed at the same time as the insulator 914 is formed. The light emitted from the
[0141]
A
[0142]
Further, an
[0143]
In addition, in order to seal the light-emitting element 918 formed over the substrate 910, the sealing substrate 904 is attached with the
[0144]
In this embodiment, a glass substrate or a quartz substrate, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like is used as a material constituting the sealing substrate 904. be able to. In addition, after the sealing substrate 904 is bonded using the
[0145]
By encapsulating the light emitting element with the second sealant 907 as described above, the light emitting element can be completely blocked from the outside, and a substance that promotes deterioration of the organic compound layer such as moisture and oxygen enters from the outside. Can be prevented. Therefore, a highly reliable light-emitting device can be obtained.
[0146]
Further, this embodiment can be freely combined with
[0147]
[Example 4]
By implementing the present invention, all electronic devices incorporating a module having an OLED (active matrix EL module) are completed.
[0148]
Such electronic devices include video cameras, digital cameras, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, projectors, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.), etc. Can be mentioned. Examples of these are shown in FIGS.
[0149]
FIG. 10A illustrates a personal computer, which includes a main body 2001, an image input portion 2002, a display portion 2003, a
[0150]
FIG. 10B illustrates a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an
[0151]
FIG. 10C illustrates a mobile computer, which includes a main body 2201, a camera unit 2202, an
[0152]
FIG. 10D illustrates a goggle type display, which includes a
[0153]
FIG. 10E shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 2401, a
[0154]
FIG. 10F illustrates a digital camera, which includes a main body 2501, a
[0155]
FIG. 11A shows a cellular phone, which includes a
[0156]
FIG. 11B illustrates a portable book (electronic book), which includes a
[0157]
FIG. 11C illustrates a display, which includes a
[0158]
Incidentally, the display shown in FIG. 11C is a medium or small size display, for example, a screen size of 5 to 20 inches. Further, in order to form a display portion having such a size, it is preferable to use a substrate having a side of 1 m and perform mass production by performing multiple chamfering. In the case of a medium or small size or large size, it is preferable to form the auxiliary electrode shown in Example 2 or Example 3.
[0159]
As described above, the applicable range of the present invention is so wide that the present invention can be applied to methods for manufacturing electronic devices in various fields. In addition, the electronic device of this example can be realized by using any combination of
[0160]
【The invention's effect】
According to the present invention, out of the light emitted from the layer containing the organic compound, the light emitted in the lateral direction (direction parallel to the substrate surface) is reflected by the inclined surface formed on the first electrode, so that one direction (second electrode) The total amount of emitted light can be increased in the direction of passing the light. That is, a light emitting device with little loss of light emission such as stray light can be realized.
[0161]
Further, when external light is irradiated, reflection of electrodes other than the light emitting region and reflection of wiring can be prevented by the provided light absorption multilayer film.
[0162]
Further, the structure of the present invention can be a manufacturing process with a small total number of masks.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing
[Figure 2] Simulation results
3 is a diagram showing Example 1. FIG.
FIG. 4 shows a third embodiment.
FIG. 5 shows a second embodiment.
6 is a diagram showing Example 2. FIG.
7 is a diagram showing Example 2. FIG.
8 is a diagram showing Example 2. FIG.
FIG. 9 shows a third embodiment.
FIG 10 illustrates an example of an electronic device.
FIG 11 illustrates an example of an electronic device.
FIG. 12 is a model diagram used for simulation.
FIG. 13 is a model diagram used for simulation.
FIG. 14 is a model diagram used for simulation.
FIG. 15 is a model diagram used for simulation.
FIG. 16 is a simulation result of the light absorption multilayer film of the present invention.
FIG. 17 is a simulation result of the light absorption multilayer film of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing the reflectivity of an Al—Ti film and a TiN film.
Claims (29)
前記第１の電極は、多層構造であり、かつ、前記第１の電極における中央部の積層数よりも端部の積層数が多く、かつ、前記第１の電極の中央部に向かう傾斜面を前記第１の電極の端部に有し、
前記傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射し、
前記第１の電極の端部上には光を吸収する多層膜が設けられており、
前記第１の電極は光を反射する導電膜からなり、前記第２の電極は光を透過する導電膜からなることを特徴とする発光装置。A substrate having an insulating surface includes a first electrode electrically connected to a thin film transistor, an insulator covering an end portion of the first electrode, and an organic compound formed on the first electrode. A layer, and a second electrode formed on the layer containing the organic compound,
The first electrode has a multi-layer structure, and the number of stacked end portions is larger than the number of stacked central portions of the first electrode , and an inclined surface toward the central portion of the first electrode is provided. At the end of the first electrode,
The inclined surface reflects light emitted from the layer containing the organic compound,
A multilayer film that absorbs light is provided on the end of the first electrode ,
The light emitting device, wherein the first electrode is made of a conductive film that reflects light, and the second electrode is made of a conductive film that transmits light.
前記第１の電極は、多層構造であり、かつ、前記第１の電極における中央部の積層数よりも端部の積層数が多く、かつ、前記第１の電極の中央部に向かう傾斜面を前記第１の電極の端部に有し、
前記傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射し、
前記第１の電極の端部上には光を吸収する多層膜が設けられており、
前記第１の電極は光を反射する導電膜からなり、前記第２の電極は光を透過する導電膜からなり、
前記傾斜面の傾斜角度は、５０°を超え、６０°未満であることを特徴とする発光装置。A substrate having an insulating surface includes a first electrode electrically connected to a thin film transistor, an insulator covering an end portion of the first electrode, and an organic compound formed on the first electrode. A layer, and a second electrode formed on the layer containing the organic compound,
The first electrode has a multi-layer structure, and the number of stacked end portions is larger than the number of stacked central portions of the first electrode, and an inclined surface toward the central portion of the first electrode is provided. At the end of the first electrode,
The inclined surface reflects light emitted from the layer containing the organic compound,
A multilayer film that absorbs light is provided on the end of the first electrode ,
The first electrode is made of a conductive film that reflects light, and the second electrode is made of a conductive film that transmits light,
An inclination angle of the inclined surface is more than 50 ° and less than 60 ° .
絶縁表面を有する基板上に、薄膜トランジスタと接続された前記第１の電極と、光を吸収する多層膜とを大気にふれることなく連続的に形成し、
前記第１の電極の端部を覆う絶縁物を形成し、
前記絶縁物をマスクとしてエッチングを行い、前記第１の電極の縁に沿って傾斜面が露呈するように前記第１の電極の中央部を薄くするとともに前記光を吸収する多層膜の一部を除去して、前記第１の電極の中央部に向かう傾斜面を前記第１の電極の端部に形成し、
前記第１の電極上に前記有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層上に前記第２の電極を形成し、
前記第１の電極は光を反射する導電膜からなり、前記第２の電極は光を透過する導電膜からなり、
前記傾斜面は、前記有機化合物を含む層からの発光を反射することを特徴とする発光装置の作製方法。A first electrode, said first layer containing an organic compound formed on the electrode, a manufacturing method of a light-emitting device having a light emitting element and a second electrode formed on the layer containing an organic compound Because
On the substrate having an insulating surface, the first electrode connected to the thin film transistor and the multilayer film that absorbs light are continuously formed without exposure to the atmosphere,
Forming an insulator covering an end of the first electrode;
Etching is performed using the insulator as a mask, and the central portion of the first electrode is thinned so that the inclined surface is exposed along the edge of the first electrode, and a part of the multilayer film that absorbs the light is formed. Removing and forming an inclined surface toward the center of the first electrode at the end of the first electrode;
Forming a layer containing the organic compound on the first electrode;
Forming the second electrode on the layer containing the organic compound ;
The first electrode is made of a conductive film that reflects light, and the second electrode is made of a conductive film that transmits light,
The method of manufacturing a light-emitting device, wherein the inclined surface reflects light emitted from the layer containing the organic compound .
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