JP2003308976A

JP2003308976A - 発光装置

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Publication number: JP2003308976A
Application number: JP2003033891A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: JP4718761B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＴＦＴ基板の作製工程で、カラーフィルター
層を同じ合わせ精度で作り込むことも考えられるが、そ
の耐熱温度は２００℃程度であるので、ＴＦＴにおける
４５０℃程度のプロセス温度に耐えることができなかっ
た。【解決手段】透光性の電極と非透光性の電極とから成
る一対の電極間に発光性を有する有機化合物層が形成さ
れた発光素子とＴＦＴとがマトリクス状に配列して画素
部が形成され、各画素に対応して設けられるカラーフィ
ルターの着色層は、発光素子とＴＦＴとの間にある無機
又は有機材料から成る平坦化絶縁膜の平坦面に接して設
けられ、隣接する着色層の境界領域は、ＴＦＴに信号を
送るゲート信号線又はデータ線と重畳して設けられ、透
光性の電極は着色層の内側に重畳して設けられているも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物から成
る層（以下、有機化合物層という）を有する発光素子を
備えた発光装置の作製方法に関し、特に多色表示機能に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の電極間に有機化合物層を介在させ
た発光素子を用いた自発光型の表示装置は視野角が広
く、視認性も優れることから次世代の表示装置として注
目されている。

【０００３】発光素子の発光機構は、一対の電極の一方
である陽極から注入された正孔と、他方である陰極から
注入された電子とが発光性有機化合物層（発光層）で再
結合して励起子を形成し、その励起子が基底状態に戻る
時に光を放出する現象として考えられている。この発光
は電界発光（エレクトロルミネッセンス）と呼ばれてい
る。電界発光には蛍光と燐光とがあり、それらは励起状
態における一重項状態からの発光（蛍光）と、三重項状
態からの発光（燐光）がある。発光による輝度は数千〜
数万cd/m²におよぶことから、原理的に表示装置等への
応用が可能であると考えられている。

【０００４】このような発光素子において、通常、有機
薄膜は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発
光素子は、有機薄膜そのものが光を放出する自発光型の
素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられて
いるようなバックライトも必要ない。したがって、発光
素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点で
ある。

【０００５】また、アクティブマトリクス駆動と呼ばれ
る方式は、各画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設
け、発光素子の発光を個々に制御することにより高精細
でクロストークのない画像表示を可能としていた。

【０００６】カラー表示をする方式においては、発光層
の材料又は添加物を異ならせ、各画素毎に発光色を赤、
緑、青の異ならせて配列させる方式と、白色光を発する
発光素子を用い、カラーフィルターと組み合わせる方式
などが知られていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カラーフィル
ターと、発光素子を各画素に設けた画素マトリクスとを
別々に形成すると、両者を高い精度で位置合わせをして
組み立てることが必要であり、この精度が低い場合には
実際上の開口率が低下するという問題があった。

【０００８】勿論、ＴＦＴ基板の作製工程で、カラーフ
ィルターの着色層を同じ合わせ精度で作り込むことも考
えられるが、その耐熱温度は２００℃程度であるので、
ＴＦＴにおける４５０℃程度のプロセス温度に耐えるこ
とができなかった。

【０００９】また、カラーフィルターの着色層を形成す
る際に用いるカラーレジストと呼ばれる材料はかなり高
価な材料であり、ＴＦＴ工程とカラーフィルター工程と
の歩留まりが積算されるようなプロセスは、製造コスト
の増加要因となり適していないという問題点があった。

【００１０】本発明は、このような問題点を解決するも
のであり、高精細で且つ製造コストの低減を可能とする
発光装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の構成は、基板上にＴＦＴと、カラーフィ
ルターの着色層と、一対の電極間に発光性を有する有機
化合物層が形成された発光素子とを有した発光装置であ
り、カラーフィルターの着色層はＴＦＴ上の無機又は有
機材料で形成される絶縁膜の平坦面上に形成され、発光
素子の発光は該着色層を通して放射されるものである。

【００１２】本発明は、基板上に形成されたＴＦＴを覆
う無機又は有機材料から成る平坦化絶縁膜が形成され、
絶縁膜の平坦面上にカラーフィルターの着色層が設けら
れ、着色層上に一対の電極間に発光性を有する有機化合
物層が形成された発光素子が設けられ、発光素子の発光
は着色層を通して放射されるものである。

【００１３】本発明は、基板上に形成されたＴＦＴを覆
う無機又は有機材料から成る平坦化絶縁膜が形成され、
絶縁膜の平坦面上にカラーフィルターの着色層が設けら
れ、着色層上に一対の電極間に発光性を有する有機化合
物層が形成された発光素子が設けられ、ＴＦＴと発光素
子は、絶縁膜及び着色層を貫通する配線により電気的に
接続され、発光素子の発光は着色層を通して放射される
ものである。

【００１４】本発明は、一対の電極間に発光性を有する
有機化合物層が形成された発光素子とＴＦＴとがマトリ
クス状に配列して画素部が形成され、各画素に対応して
設けられるカラーフィルターの着色層は、発光素子とＴ
ＦＴとの間にある無機又は有機材料から成る平坦化絶縁
膜の平坦面に接して設けられ、隣接する着色層の境界領
域は、ＴＦＴに信号を送るゲート信号線又はデータ線と
重畳して設けられているものである。

【００１５】本発明は、透光性の電極と非透光性の電極
とから成る一対の電極間に発光性を有する有機化合物層
が形成された発光素子とＴＦＴとがマトリクス状に配列
して画素部が形成され、各画素に対応して設けられるカ
ラーフィルターの着色層は、発光素子とＴＦＴとの間に
ある無機又は有機材料から成る平坦化絶縁膜の平坦面に
接して設けられ、隣接する着色層の境界領域は、ＴＦＴ
に信号を送るゲート信号線又はデータ線と重畳して設け
られ、透光性の電極は着色層の内側に重畳して設けられ
ているものである。

【００１６】無機又は有機材料から成る平坦化絶縁膜は
酸化珪素などの無機絶縁膜、又はポリイミド、アクリル
などで形成する。着色層はこの平坦化絶縁膜上に形成し
ても良いし、その間に窒化珪素などの無機絶縁膜を介在
させても良い。カラーフィルターの着色層上には各画素
毎に個別電極として形成する透光性電極（陽極）を形成
する。また、この透光性電極（陽極）と着色層との間に
窒化珪素膜などの無機絶縁膜を形成しても良い。

【００１７】発光素子はこの透光性電極（陽極）を一方
の電極として有機化合物層を積層させ、さらにその上層
に透光性電極（陽極）と対向する他方の電極を形成す
る。このような発光素子の構造とすることで発光は透光
性電極（陽極）側から放射され、即ちカラーフィルター
の着色層を透過させて外部に取り出すことができる。

【００１８】隣接する着色層の境界領域は、画素部に配
設されるゲート信号線又はデータ線号線と重畳する位置
に設け、配線を遮光膜として利用することができ、開口
率を向上させることができる。

【００１９】有機化合物層は、陽極側にある正孔注入輸
送層、陰極側にある電子注入輸送層、発光層等を適宜組
み合わせた構造である。正孔注入輸送層又は電子注入輸
送層は、電極からの正孔又は電子の注入効率と、輸送性
（移動度）が特に重要な特性として着目されるものであ
るが、さらに発光層としての機能も兼ね備えた発光性電
子注入輸送層などを組み合わせても良い。

【００２０】これらの各層を形成する有機化合物は、短
分子系有機化合物と高分子系有機化合物の両者が知られ
ている。短分子系有機化合物の一例は、正孔注入輸送層
として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）芳香族アミン系材
料であるα−ＮＰＤ（4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェ
ニル-アミノ]ビフェニル）やＭＴＤＡＴＡ（4,4',4"-ト
リス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)トリフェ
ニルアミン）、電子注入輸送層又は発光性電子注入輸送
層としてトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体
（Ａｌｑ₃）等が知られている。高分子有機発光材料で
は、ポリアニリンやポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯ
Ｔ）等が知られている。

【００２１】カラーフィルターの着色層は、樹脂バイン
ダー中の顔料、染料を分散させたものを塗布法により形
成し、光露光工程を用いて所定のパターンに形成する。
この場合、無機又は有機材料から成る平坦化面上にカラ
ーフィルターの着色層を各色毎に形成することにより、
高い位置合わせ精度をもって各着色層を配列させること
ができる。

【００２２】また、アルカリ水溶性現像液でパターン形
成する着色層は、平坦化絶縁層にコンタクトホールを形
成する前に配列させることにより、アルカリ成分や顔
料、染料などにより半導体膜が汚染されることがない。

【００２３】また、平坦化膜と着色層との間に窒化珪素
などの無機絶縁膜を介在させることにより、着色層に含
まれる顔料などの成分がＴＦＴ側に拡散するのを防ぐこ
とができる。また、この透光性電極（陽極）と着色層と
の間に窒化珪素膜などの無機絶縁膜を形成することによ
り、発光素子側に着色層に含まれる顔料などの成分が拡
散するのを防ぐことができる。

【００２４】また、カラーフィルターの着色層の表面を
研磨し平坦化を行っても良い。これにより、カラーフィ
ルターの歩留まりを向上させると同時に、その上に形成
する透光性電極（陽極）表面の平坦性を向上させること
ができ、発光素子の短絡を防止することができる。

【００２５】いずれにしても、平坦化層上にカラーフィ
ルターの着色層を形成することにより、この段階で着色
層のピンホール検査などをすることができ、所定の基準
に達しないものは着色層を剥離して再加工することがで
きる。剥離の方法は、溶剤で洗浄除去しても良いし、機
械的に研磨して削り落としても良い。いずれにしても平
坦化膜があることで、ＴＦＴにダメージを与えることな
く再加工を施すことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図５は基板９００には画素
部９０２、ゲート信号側駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、
データ信号側駆動回路９０１ｃ、入出力端子部９３５、
配線又は配線群９１７が備えられた発光装置の一形態を
示している。シールパターン９４０はゲート信号線側駆
動回路９０１ａ、９０１ｂ、データ信号線側駆動回路９
０１ｃ及び当該駆動回路部と入力端子とを接続する配線
又は配線群９１７と一部が重なっていても良い。このよ
うにすると、表示パネルの額縁領域（画素部の周辺領
域）の面積を縮小させることができる。外部入力端子部
には、ＦＰＣ９３６が固着されている。

【００２７】画素部９０２はＴＦＴと発光素子が画素毎
に設けられ、それがマトリクス状に配列して構成された
ものである。その画素の上面図を図６に示す。尚、図６
は説明のため、発光素子を形成する各層及び隔壁層は省
略して示している。

【００２８】図６はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）カラ
ー表示を行う画素配列の一例であり、Ｒ画素１０、Ｇ画
素２０、Ｂ画素３０の配列を示している。各画素にはＴ
ＦＴ１３、２３、３３と配線１１０〜１１２によってＴ
ＦＴと接続する透光性電極（陽極）１１３〜１１５が設
けられている。カラーフィルターの着色層１０７〜１０
９（Ｒフィルター１０７、Ｇフィルター１０８、Ｂフィ
ルター１０９）はゲート信号線（走査信号線）１０２〜
１０４より上層であり、データ信号線１１、１２、２
１、２２、３１よりも下層側に形成されている。そし
て、隣接する各着色層の境界領域は、ゲート信号線及び
データ線号線と重畳して設けられている。また、透光性
電極１１３〜１１５は、各着色層１０７〜１０９の内側
に重畳して設けられている。この画素構造において、Ａ
−Ａ'線に対応する縦断面図を図１に示す。

【００２９】図１において、Ｒ画素１０、Ｇ画素２０、
Ｂ画素３０にはＴＦＴ１３、２３、３３と、発光素子１
５、２５、３５が備えられ、その間に無機又は有機材料
で形成される平坦化絶縁膜１０５が形成されている。平
坦化絶縁膜１０５は平坦な表面を有し、その表面上にカ
ラーフィルターの着色層１０７〜１０９が形成されてい
る。カラーフィルターの着色層は、樹脂バインダー中の
顔料、染料を分散させたものを塗布法により形成し、光
露光工程を用いて所定のパターンに形成したものであ
る。

【００３０】この着色層１０７〜１０９と平坦化絶縁膜
１０５との間には、窒化珪素などのバリア性の絶縁膜１
０６を形成しておく。これにより、着色層に含まれる顔
料などの成分がＴＦＴ側に拡散するのを防ぐことができ
る。また、アルカリ水溶性現像液でパターン形成する際
に、平坦化絶縁膜１０５やその下層のＴＦＴがアルカリ
成分で劣化するのを防ぐことができる。さらに、無機又
は有機材料から成る平坦化面上にカラーフィルターの着
色層を各色毎に形成することにより、高い位置合わせ精
度をもって各着色層を配列させることができる。尚、こ
こでいうバリア性絶縁膜の機能は、イオン性不純物、水
分、金属不純物、アルカリ金属などを遮蔽し拡散を阻止
する機能を有している。

【００３１】また、平坦化絶縁膜１０５とＴＦＴ１３、
２３、３３の間には窒化珪素、窒酸化珪素、窒化アルミ
ニウム、窒酸化アルミニウムから選ばれた材料で形成さ
れる無機絶縁膜１０３が形成される。これによりカラー
フィルターの着色層の成分などがＴＦＴ内に拡散するの
を防ぐことができる。

【００３２】発光素子１５、２５、３５は、それそれ透
光性電極（陽極）１１３〜１１５と非透光性電極（陰
極）１１９との間に発光性を有する有機化合物層１１８
を形成したものである。透光性電極（陽極）１１３〜１
１５は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）など透光性導電膜
を抵抗加熱蒸着法で形成する。非透光性電極（陰極）１
１８はアルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物な
どで形成する。

【００３３】有機化合物層は様々な構成が可能である
が、陽極側にある正孔注入輸送層、陰極側にある電子注
入輸送層、発光層等を適宜組み合わせた構造となってい
る。正孔注入輸送層又は電子注入輸送層は、電極からの
正孔又は電子の注入効率と、輸送性（移動度）が特に重
要な特性として着目されるものであるが、さらに発光層
としての機能も兼ね備えた発光性電子注入輸送層なども
あるとされている。

【００３４】これらの有機発光媒体又は各有機層は１種
又は複数種の有機材料によって形成されるが、有機発光
材料と電子注入輸送性材料及び又は正孔注入輸送材料と
の混合物や、当該混合物若しくは有機発光材料又は金属
錯体を分散させた高分子材料などで形成されていれば良
い。

【００３５】これらの各層を形成する有機化合物は、短
分子系有機化合物と高分子系有機化合物の両者が知られ
ている。短分子系有機化合物の一例は、正孔注入輸送層
として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）芳香族アミン系材
料であるα−ＮＰＤ（4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェ
ニル-アミノ]ビフェニル）やＭＴＤＡＴＡ（4,4',4"-ト
リス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)トリフェ
ニルアミン）、電子注入輸送層又は発光性電子注入輸送
層としてトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体
（Ａｌｑ₃）等が知られている。高分子系有機化合物材
料では、ポリアニリンやポリチオフェン誘導体（ＰＥＤ
ＯＴ）等が適用できる。

【００３６】高分子系有機化合物材料で発光層を形成す
る場合には、π共役系材料を用いる。代表的な材料とし
ては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリ
ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系な
どである。具体的には、Ｒ画素にシアノポリフェニレン
ビニレン、Ｇ画素にシアノポリフェニレンビニレン、Ｂ
画素にシアノポリフェニレンビニレン又はポリアルキル
フェニレンを用いれば良い。尚、以上の材料は発光層と
して適用できる一例でありこれに限定される必要はな
い。勿論、白色の発光する材料で発光層を形成しても良
い。

【００３７】白色発光を得る方法は、光の３原色である
Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色を発光する発光層を積
層して加法混色する方式と、２色の補色の関係を利用す
る方式とがある。補色を用いる場合には、青−黄色又は
青緑−橙色の組み合わせが知られている。特に、後者の
方が比較的視感度の高い波長領域の発光を利用できる点
で有利であると考えられている。

【００３８】白色発光を呈する発光素子の一例は、一対
の陰極と陽極の間に、電子注入輸送層、赤色発光層、緑
色発光層、正孔輸送層、青色発光層、第２電極を積層し
た構造である。正孔輸送層として1,2,4-トリアゾール誘
導体（ｐ−ＥｔＴＡＺ）、緑色発光層として用いるトリ
ス（８−キノリラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃）、青色
発光層としてＴＰＤの青色にＡｌｑ₃の緑色が混ざった
青緑色の発光が得る。この発光に赤色を加え白色発光を
実現するには赤色発光層としてＡｌｑ₃かＴＰＤのどち
らかに赤色発光色素をドープすれば良い。赤色発光色素
としてはナイルレッドなどを適用することができる。

【００３９】また、他の構成として、電子注入輸送層、
電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入輸送層とす
ることもできる。この場合適した材料の組み合わせは、
電子注入輸送層としてＡｌｑ₃を用い、電子輸送層とし
てフェニルアントラセン誘導体を形成する。発光層はテ
トラアリールベンジジン誘導体とフェニルアントラセン
誘導体とが体積比１：３で混合し、且つスチリルアミン
誘導体を３体積％含ませる第１発光層と、テトラアリー
ルベンジジン誘導体と10,10'−ビス[2-ビフェニルイル]
−9,9'−ビアンスリル（フェニルアントラセン誘導体）
とを体積比１：３で混合し、且つナフタセン誘導体を３
重量％含ませる第２発光層とを積層させた構成とする。
正孔輸送層はN,N,N',N'−テトラキス−（3-ビフェニル-
1-イル）ベンジジン（テトラアリールベンジジン誘導
体）を形成し、正孔注入層としてN,N'−ジフェニル-N,
N'−ビス[N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニ
ル）]ベンジジンを形成する。

【００４０】また、他の構成として、電子注入輸送層と
して電子輸送性の高いＡｌｑ₃を用い、その上に高分子
系有機発光媒体を用い、ＴＡＺ及びＰＶＫ（ポリ（N-ビ
ニルカルバゾール））を形成した３層構造とする。注入
された電子及び正孔の再結合はＰＶＫで起こり、短波長
にピークを持つカルバゾール基が励起され発光する。こ
れに長波長光の発光を加えるために適当な色素をドープ
すると白色発光を得ることができる。例えば、1,1,4,4-
テトラフェニル-1,3-ブタジエニン（ＴＰＢ）を２〜３m
ol%ドープすることにより４５０nmの発光が得られ、緑
や赤もクマリン６やＤＣＭ１をドープすることにより得
ることができる。いずれにしても白色発光を得るには多
種の色素をＰＶＫ中にドープして可視光域全体をカバー
すれば良い。この構造において、電子注入輸送層２０３
を無機電子注入輸送層を用いても良い。無機電子輸送層
としてはｎ型化したダイヤモンドライクカーボン（ＤＬ
Ｃ）を適用することができる。ＤＬＣ膜のｎ型化には燐
などを適宜ドープすれば良い。その他に、アルカリ金属
元素、アルカリ土類金属元素、及びランタノイド系元素
から選択される一種の酸化物と、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒ
ｕ、Ｓｍ、Ｉｎから選択される１種以上の無機材料を適
用することができる。

【００４１】また、他の構成として、4,4'-ビス-[N-(ナ
フチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル（α−ＮＰＤ）
のみから成る正孔注入輸送層を形成し、その上にα−Ｎ
ＰＤと電子輸送性材料であるＢＡｌｑを混合させた発光
層を形成し、その上にＢＡｌｑのみから成る電子注入輸
送層を形成した構成としても良い。この発光層は青色の
発光をするので、第２の発光材料として黄色蛍光色素で
あるルブレンを添加した領域を形成する。これにより白
色発光を得ることができる。

【００４２】いずれにしても、視覚的に自然な白色発光
を実現し、より高品質な多色表示をしようとする場合に
は、各色に発光する有機発光素子とカラーフィルターの
組み合わせを最適化して色バランスを考慮する必要があ
る。また、発光輝度が経時変化する場合に対応して駆動
回路側で便宜を図る必要がある。

【００４３】２色の補色の関係を利用する方式では、青
−黄色又は青緑−橙色の組み合わせが通常適用されるの
で、それぞれに色の光を発光する有機発光素子が経時変
化により劣化することにより色バランスが崩れるといっ
た問題点がある。また、それぞれの有機発光素子の発光
効率が違うので、同じ駆動電圧又は駆動電流を印加する
のでは色バランスが崩れるといった問題点がある。

【００４４】通常はカラーフィルターの着色層の厚さを
変えて透過光量を制御したり、画素の面積を変えて光量
を制御したりする方法がある。しかし、着色層の厚さを
変える場合には数μmの割合でその厚さを変える必要が
あり、対向基板として固着する場合に平坦化膜を厚くす
るかシール材の厚さを厚くする必要があり、封止構造に
おける信頼性を損なう可能性がある。また、画素の面積
を変える場合には、ＴＦＴの配置やサイズに制限があ
り、面積を有効に活用できないという弊害がある。

【００４５】隔壁層１１６は隣接する画素を分離するた
めのものであり、また透光性電極１１３〜１１５の端部
で発光素子が短絡不良を起こすのを防いでいる。この形
態において適した有機化合物層の構成は、ＰＥＤＯＴ／
ＰＳＳのような導電性ポリマー１１７を全面に塗布し、
その上に発光層を含む有機化合物層１１８を形成したも
のである。この場合、導電性ポリマー１１７の厚さ形状
は、隔壁１１６の影響によりその上部で薄く、隔壁層１
１６の端部（即ち、隔壁層と透光性電極の接する部分）
で厚くなる。これにより隔壁層上部における横方向の抵
抗が高くなり、クロストークを防ぐことができる。さら
に当該端部近傍においてが厚くなるため、電界集中を緩
和し、画素端部からの劣化を防ぐことができる。またこ
こにＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのような導電性ポリマーを用い
ることにより、正孔注入特性が改善され、発光効率を向
上させることができる。

【００４６】そして、発光素子１５、２５、３５は、配
線１１０〜１１２は、着色層１０７〜１０９、平坦化絶
縁膜１０５、１０６を貫通してＴＦＴ１３、２３、３３
とそれぞれ接続している。

【００４７】さらに非透光性電極１１９上には保護膜１
２０を窒化珪素又はダイヤモンドライクカーボン、水素
化又はハロゲン化された、アモルファスカーボン（ａ−
Ｃ：Ｈ）膜、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、ダ
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜、アモルファス
窒化シリコン膜などで被覆すると共に、これらの被膜を
プラズマＣＶＤ法により形成して、プラズマ中の水素又
はハロゲンにより有機化合物層を水素又はハロゲン化し
て欠陥を補償し、安定化させることができる。

【００４８】発光素子で発光する光は、カラーフィルタ
ーの着色層を透過して、基板１０１側から放射され視認
することができる。基板は発光光を透過するものであれ
ば様々なものが適用可能である。ガラスでは市販されて
いる無アルカリガラスなどの透明ガラスが好ましく、表
面を酸化珪素膜で被覆したアルカリガラスを適用するこ
ともできる。プラスチックを用いる場合には、ポリエチ
レンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、
透光性のポリイミドなどを適用することができる。その
他、透光性アルミナ、ＺｎＳ焼結体などの透明セラミッ
クを適用することもできる。基板の形態は板状物、フィ
ルム状物、シート状物のいずれの形態であっても良く、
単層構造又は積層構造のいずれの構造を有していても良
い。

【００４９】発光性を有する有機化合物層を発光させる
場合、その分光スペクトルは比較的広い波長範囲に渡っ
て分布して色純度が低下する。これを補正するためにカ
ラーフィルターを用いることで、その色純度を向上させ
ることが可能となる。勿論、発光素子が白色に発光する
場合には、このカラーフィルターによりカラー表示を行
うことができる。さらに、カラーフィルターを設けるこ
とで、非透光性電極の光反射により、図５で示すような
形態の発光装置において、画素部が鏡面化するのを防ぐ
ことができる。

【００５０】図４は図１の構成において、バリア性の絶
縁膜１２１を着色層１０７〜１０９上に形成した例を示
している。着色層上にバリア性の絶縁膜１２１を形成す
ることにより、以降の工程において着色層に傷が付きに
くくなり、また顔料成分が発光素子に拡散して素子を劣
化させるのを防ぐことができる。

【００５１】一方、カラーフィルターの着色層の表面に
は微細な突起や、隣接する着色層どうしが重なり合う境
界領域は、その厚さが他の領域より厚くなり凸部が形成
される。特に前者が発光素子形成領域上、即ち画素面内
にあるとそれに起因して短絡不良、黒点不良など好まし
くない現象が発生し、特に高精細の表示画面を形成する
場合においては表示品質の低下をもたらす原因となる。

【００５２】図２（Ａ）は、無機又は有機絶縁材料によ
る平坦化絶縁膜１０５及びバリア性の絶縁膜１０６上に
着色層１０７〜１０９が形成され、前述の突起や凸部が
形成された状態を示している。前述の突起や凸部を除去
するためには、着色層を形成した後、機械的研磨、又は
スラリーなどを併用して化学的機械研磨により突起や凸
部を取り除いてしまうことが望ましい。図２（Ｂ）は研
磨後の状態を示している。

【００５３】この状態で着色層のピンホール、ひび割
れ、欠け、パターンずれなどの検査を行い、不良品を選
別して再加工を行うことができる。

【００５４】その後、図３（Ａ）に示すように窒化珪素
などで形成するバリア性の無機絶縁膜１２１を、シリコ
ンをターゲットとした高周波スパッタリング法で形成す
る。この窒化珪素膜を形成することで、着色層に含まれ
る顔料などの不純物が発光素子の有機化合物層に拡散
し、素子特性を劣化させるのを防ぐことができる。

【００５５】図３（Ｂ）は発光素子まで形成した状態で
あり、その構成は図１と同様である。差異として、ＰＥ
ＤＯＴ／ＰＳＳのような導電性ポリマー１１７上に形成
する発光層を含む有機化合物層１１８を、赤色発光用有
機化合物層１３０、緑色発光用有機化合物層１３１、青
色発光用有機化合物層１３２と個別に形成しても良い。
非透光性電極（陰極）１１９と保護膜１２０の構成は図
１と同様である。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明において発光装置が
基板上にＴＦＴ、カラーフィルター、発光素子が組み合
わされ一体形成され、最高温度プロセスはＴＦＴの構成
部材である半導体層を結晶化させる６００℃程度の温
度、又は水素化を行う３５０〜４５０℃の温度であり、
即ち平坦化膜の形成前である。従って、耐熱性が２００
℃程度しかないカラーフィルターの着色層は何ら問題な
く作り込むことができる。また、ＴＦＴ工程とカラーフ
ィルター工程との歩留まりが積算されることなく、高精
細で且つ製造コストの低減を可能とする発光装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルター着色層を備えた発
光装置の構成を示す縦断面図。

【図２】本発明のカラーフィルター着色層を備えた発
光装置の作製工程を示す縦断面図。

【図３】本発明のカラーフィルター着色層を備えた発
光装置の作製工程を示す縦断面図。

【図４】本発明のカラーフィルター着色層を備えた発
光装置の構成を示す縦断面図。

【図５】発光装置の構成を示す上面図。

【図６】本発明のカラーフィルター着色層を備えた発
光装置の画素の構成を示す上面図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に薄膜トランジスタと、カラーフィ
ルターの着色層と、一対の電極間に発光性を有する有機
化合物層が形成された発光素子とを有し、前記カラーフ
ィルターの着色層は、前記薄膜トランジスタの上層にお
いて無機又は有機材料で形成される絶縁膜の平坦面上に
形成され、前記発光素子の発光は、前記着色層を通して
放射されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】基板上に薄膜トランジスタを覆う無機又は
有機材料から成る平坦化絶縁膜が形成され、前記絶縁膜
の平坦面上にカラーフィルターの着色層が設けられ、前
記着色層上に、一対の電極間に発光性を有する有機化合
物層が形成された発光素子が設けられ、前記発光素子の
発光は、前記着色層を通して放射されることを特徴とす
る発光装置。
【請求項３】基板上に薄膜トランジスタを覆う無機又は
有機材料から成る平坦化絶縁膜が形成され、前記絶縁膜
の平坦面上にカラーフィルターの着色層が設けられ、前
記着色層上に、一対の電極間に発光性を有する有機化合
物層が形成された発光素子が設けられ、前記薄膜トラン
ジスタと前記発光素子は、前記絶縁膜及び着色層を貫通
する配線により電気的に接続され、前記発光素子の発光
は、前記着色層を通して放射されることを特徴とする発
光装置。
【請求項４】一対の電極間に発光性を有する有機化合物
層が形成された発光素子と薄膜トランジスタとがマトリ
クス状に配列して画素部が形成され、各画素に対応して
設けられるカラーフィルターの着色層は、前記発光素子
と薄膜トランジスタとの間にある無機又は有機材料から
成る平坦化絶縁膜の平坦面に接して設けられ、隣接する
着色層の境界領域は、前記薄膜トランジスタに信号を送
るゲート信号線又はデータ信号線と重畳して設けられて
いることを特徴とする発光装置。
【請求項５】透光性の電極と非透光性の電極とから成る
一対の電極間に発光性を有する有機化合物層が形成され
た発光素子と薄膜トランジスタとがマトリクス状に配列
して画素部が形成され、各画素に対応して設けられるカ
ラーフィルターの着色層は、前記発光素子と薄膜トラン
ジスタとの間にある無機又は有機材料から成る平坦化絶
縁膜の平坦面に接して設けられ、隣接する着色層の境界
領域は、前記薄膜トランジスタに信号を送るゲート信号
線又はデータ信号線と重畳して設けられ、前記透光性の
電極は、前記着色層の内側に重畳して設けられているこ
とを特徴とする発光装置。