JP3825395B2 - 発光装置および電気器具 - 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（以下、「有機化合物層」と記す）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、もしくは光源を指す。また、発光素子にコネクター、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】
本発明でいう発光素子とは、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物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で再結合して、励起状態の分子（以下、「分子励起子」と記す）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言われている。
【０００３】
なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であると考えられるが、本明細書中ではどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。
【０００４】
このような発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発光素子は、有機化合物層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、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
【０００６】
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
【０００７】
また、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。
【０００８】
また、これまでアクティブマトリクス型の発光装置としては、図１８に示すように基板１７０１上のＴＦＴ１７０５と陽極１７０２とが電気的に接続され、陽極１７０２上に有機化合物層１７０３が形成され、有機化合物層１７０３上に陰極１７０４が形成された発光素子１７０７を有する。なお、発光素子１７０７における陽極材料としては、正孔注入性を容易にするために仕事関数の大きい導電性材料が使用され、これまでに実用特性を満たす材料としてＩＴＯ（indium tin oxide）やＩＺＯ（indium zinc oxide）などの透光性を有する導電性材料が用いられている。そして、発光素子１７０７の有機化合物層１７０３において生じた光は、透光性を有する陽極１７０２からＴＦＴ１７０５の方向へ取り出されるという構造（以下、下面出射型という）が主流である。
【０００９】
しかし、下面出射型の構造においては、解像度を向上させようとしても画素部における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る。
【００１０】
これに対して、近年、陰極側から光を取り出す構造（以下、上面出射型という）が考案されている。上面出射型の場合には、下面出射型に比べて開口率を大きくすることができるので、より高輝度が得られる発光素子を形成することができると考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−４３９８０号公報
【００１２】
なお、上記発明においては、陰極材料として透光性を有する材料が無いために陰極を形成した後、透明導電膜であるＩＴＯを積層し、陰極側から光を取り出すという構成を有している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記陰極側から光を取り出す素子構造の場合には、陰極としての機能を保持するために充分な成膜性が要求されるのに対し、光取り出し電極としての透光性を確保するために極薄膜で形成する必要があるため、両者の条件を満たすためには矛盾が生じてしまう。
【００１４】
そこで、本発明では、これらの問題を解決するため、上面出射型の発光装置の作製において、光取り出し電極としては、既に実用化レベルの特性を有しているＩＴＯやＩＺＯといった透明導電膜を電極材料として用い、従来の上面出射型の発光装置と素子構造の異なる発光素子を作製することを目的とする。
【００１５】
また、光取り出し電極として透明電極を形成する場合には、有機化合物層を形成した後で透明導電膜を形成することになる。通常、透明導電膜の成膜はスパッタリング法により行われるため、成膜時に有機化合物表面がスパッタリングダメージを受けることにより、素子劣化の原因となるといった問題がある。
【００１６】
そこで、本発明では上面出射型の発光素子の作製において、有機化合物層にダメージを与えることなく、これまで以上に発光素子の発光効率を向上させることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために陰極と、有機化合物層と陽極とからなる発光素子の陽極と有機化合物層との界面に保護膜を形成することを特徴とする。
【００１８】
なお、本発明において、陽極は透光性を有する導電膜で形成され、光取り出し電極としての機能を有する。また、陰極は画素電極上に形成されるため、陰極材料が必ずしも遮光性を有する必要はないが、画素電極と陰極を積層させたときの積層膜が遮光性を有している必要がある。これは、有機化合物層で生じた光を効率よく陽極側から取り出すためである。なお、ここでいう遮光性とは、その積層膜に対する可視光の透過率が１０％未満であることをいう。また、陰極材料としては、仕事関数が３．８ｅＶ以下の材料を用いることを特徴とする。なお、このような陰極材料を用いることにより、陰極と有機化合物層の間におけるエネルギー障壁を緩和することができるので陰極からの電子の注入性が高められる。
【００１９】
また、陰極上に形成された有機化合物層の上に保護膜が形成される。本明細書中でいう保護膜とは、有機化合物層形成後に形成される陽極成膜時に有機化合物層に与えられるスパッタダメージを防ぐための機能を有するものである。なお、保護膜を形成する材料としては、陽極からの正孔（ホール）の注入性を向上させることができるような仕事関数が４．５〜５．５ｅＶの材料を用いることを特徴とする。さらに、本発明において、有機化合物膜と保護膜との界面には混合領域が形成される。なお、本明細書中における混合領域とは、有機化合物層と保護膜との界面に形成され、有機化合物層を形成する材料と、保護膜を形成する材料とからなる領域のことをいう。
【００２０】
このように界面に混合領域を形成することにより、有機化合物層を形成する材料の仕事関数と保護膜を形成する材料の仕事関数とにより生じるエネルギー障壁を緩和させることができるので、陽極から注入された正孔の輸送性を高めることができるとともに、有機化合物層上に形成される保護膜の密着性を高めることができるので、素子特性をも向上させることができる。
【００２１】
また、保護膜を形成した後で発光素子の陽極が形成されるが、本発明においては、従来の陽極材料であるＩＴＯやＩＺＯといった透明導電膜を用いることができるので、これまでの陽極と何ら変わりなく作製することができる。
【００２２】
本発明において開示する発明の構成は、
絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜に形成された開口部において、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含むことを特徴とする発光装置である。
【００２３】
また、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜に形成された開口部において、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含み、かつ、その平均膜厚が０．５〜１０ｎｍ、好ましくは１〜５ｎｍであることを特徴とする発光装置である。
【００２４】
また、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成されたバリア膜と、前記バリア膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、層間絶縁膜およびバリア膜に形成された開口部を介して前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含むことを特徴とする発光装置である。
【００２５】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成されたバリア膜と、前記バリア膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜および前記バリア膜に形成された開口部を介して前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含み、かつ、その平均膜厚が０．５〜１０ｎｍ、好ましくは１〜５ｎｍであることを特徴とする発光装置である。
【００２６】
なお、上記構成において、バリア膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜からなり、層間絶縁膜からの酸素等の脱ガスや水分等が発光素子の方へ侵入するのを防ぐことができると共に、陰極材料として含まれているアルカリ金属の層間絶縁膜側への侵入を防ぐことができる。
【００２７】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴはソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜に形成された開口部において、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間には混合領域を有し、前記有機化合物層は、有機化合物からなる第一の層と、前記第一の層を構成する物質とは異なる有機化合物からなる第二の層とを有し、前記第一の層と前記第二の層との間に、前記第一の層を構成する有機化合物、および前記第二の層を構成する有機化合物を含む混合層を有することを特徴とする発光装置である。
【００２８】
上記各構成において、層間絶縁膜および絶縁膜は酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む絶縁性の膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。また、塗布法により形成される塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）を用いることもできる。
【００２９】
また、上記各構成において、画素電極は基板上に形成されたＴＦＴと電気的に接続される配線としての機能を有し、アルミニウム、チタンおよびタングステンなどの低抵抗な金属材料を単体若しくは積層して用いることにより形成される。
【００３０】
上記各構成において、陰極は、仕事関数の小さい材料からなり、画素電極上に形成される。ここでは、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちアルカリ金属及びアルカリ土類金属の他、希土類金属を含む遷移金属などが適しているが、本発明では、特にこれらを含む合金や化合物が適している。これは、仕事関数の小さい金属は大気中で不安定であり、酸化や剥離が問題となるためである。
【００３１】
具体的には、上記金属を含むフッ化物としてフッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等を用いることができる。その他にもマグネシウムに銀を添加した合金（Ｍｇ：Ａｇ）や、アルミニウムにリチウムを添加した合金（Ａｌ：Ｌｉ）、アルミニウムにリチウム、カルシウム及びマグネシウムを含んだ合金などを用いることができる。なお、リチウムを添加したアルミニウム合金は、最もアルミニウムの仕事関数を小さくすることができる。
【００３２】
なお、陰極は上述した材料を用いて、１〜５０ｎｍの厚さで形成されるが、上述したフッ化物を用いる場合には５ｎｍ以下の極薄膜で用いることが好ましい。また、その他にもリチウムアセチルアセトネート（Ｌｉａｃａｃ）といった材料を用いることができる。
【００３３】
また、上記各構成において、有機化合物層とは陰極及び陽極から注入されたキャリアが再結合する場である。有機化合物層は、発光層のみの単層で形成される場合もあるが、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、ブロッキング層、電子輸送層および電子注入層などの複数の層が積層されて形成される場合も本発明に含まれる。さらに、複数の層が積層されて形成される場合には、各積層界面において、隣り合う層を形成する材料を混合させて形成される層（これを本明細書中では混合層という）を形成することもできる。なお、混合層を形成することにより、積層界面に生じるエネルギーギャップを緩和させることができるので、有機化合物層内でのキャリアの移動度を高めることができ、駆動電圧を低下させることができる。
【００３４】
また、上記各構成において、混合領域は、有機化合物層を形成する材料と保護膜を形成する金属材料とからなり、混合領域全体に含まれる金属材料の含有量は１０〜５０％であることが望ましい。
【００３５】
さらに本発明における有機化合物層は、低分子系もしくは高分子系の有機化合物を用いて形成される場合だけではなく、有機化合物層の一部に無機材料（具体的には、ＳｉおよびＧｅの酸化物の他、窒化炭素（ＣｘＮｙ）、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、およびランタノイド系元素のいずれかの酸化物とＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、およびＩｒのいずれかとの組み合わせた材料等）を用いることも可能である。
【００３６】
また、上記各構成において、保護膜は有機化合物層の上に形成され、陽極形成時のスパッタダメージを防ぐ機能を有する。なお、保護膜は陽極と接して形成されるため、その材料としては、陽極材料となるＩＴＯなどの仕事関数と同じであるかそれ以上の仕事関数（４．５〜５．５ｅＶ）を有する金属材料を用いることにより形成される。なお、本発明においては、元素周期律において遷移金属に属する金属を用いることができる。また、遷移金属の中でも、特に長周期型の周期律表における元素周期律の第９族、第１０族、または第１１族に属する金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）といった金属材料が好ましい。
【００３７】
なお、本発明の素子構造の場合には、有機化合物層で生じた光は、保護膜を透過して、陽極から外部に出射されるため可視光の透過率が７０〜１００％である必要がある。そのため陽極および保護膜の透過率はいずれも７０〜１００％である必要がある。また、本発明における保護膜は、陽極成膜時におけるスパッタダメージを防ぐことがその目的であることから、必ずしも均一な膜である必要はなく、透過率が確保できればよいため５〜５０ｎｍの膜厚で形成すればよい。
【００３８】
尚、本発明の発光装置から得られる発光は、一重項励起状態又は三重項励起状態のいずれか一方、またはその両者による発光を含むものとする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。なお、図１（Ａ）には、画素電極１０１上に形成された発光素子１０２の素子構造について示す。
【００４０】
図１（Ａ）に示すように画素電極１０１上に陰極１０３が形成され、陰極１０３と接して有機化合物層１０４が形成され、有機化合物層１０４と接して保護膜１０５が形成され、その上に陽極１０６が形成される。なお、陰極１０３から有機化合物層１０４に電子が注入され、陽極１０６からは有機化合物層１０４に正孔が注入される。そして、有機化合物層１０４において、正孔と電子が再結合することにより発光が得られる。
【００４１】
また、画素電極１０１は、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）のソース領域、またはドレイン領域のいずれか一方と陰極１０３とを電気的に接続する機能を有する。なお、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように陰極１０３とは別に画素電極１０１を設ける場合には、有機化合物層１０４と直接接することはなく、発光素子１０２の電極（陰極）として機能するわけでもないので、配線材料に要求される導電率の高い材料で形成すればよい。ただし、画素電極１０１自体を発光素子の陰極として用いる場合には、陰極として機能する程度に仕事関数の小さい金属材料（具体的には、仕事関数が３．８ｅＶ以下）を用いる必要がある。
【００４２】
次に画素電極１０１上に陰極１０３が形成される。なお、陰極１０３に用いる仕事関数の小さい（具体的には、仕事関数が３．８ｅＶ以下）材料としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちアルカリ金属及びアルカリ土類金属の他、希土類金属を含む遷移金属が適しているが、本発明では、特にこれらを含む合金や化合物が適している。これは、仕事関数の小さい金属は大気中で不安定であり、酸化や剥離が問題となるためである。
【００４３】
また、有機化合物層１０４は、発光層を含み、正孔注入層、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、および電子注入層といったキャリアに対する機能の異なる層のいずれか一つ、もしくは複数を組み合わせて積層することにより形成される。なお、有機化合物層１０４を形成する材料としては、公知の材料を用いることができる。なお、本発明において、有機化合物層が２種類以上の積層構造を有する場合においては、その積層界面に隣り合う層を形成する材料からなる層（以下、混合層という）を形成することもできる。なお、積層界面に混合層を形成することにより、界面において仕事関数によりエネルギーギャップを緩和することができるので有機化合物層の内部におけるキャリア（正孔および電子）の輸送性を高めることができる。
【００４４】
本発明において、有機化合物層１０４を形成したところで、有機化合物層１０４の上に混合領域１０７を形成する。なお、混合領域１０７は、有機化合物層１０４の形成に用いた有機化合物と、保護膜１０５の形成に用いる金属材料とを含み形成される。
【００４５】
なお、保護膜１０５は、陽極１０６を形成する時のスパッタダメージを防ぐ機能を有する。その他にも、保護膜を形成することにより先に形成された有機化合物層への水分や酸素等の侵入を防ぐ効果も期待できる。また、保護膜１０５は陽極１０６と接して形成されるため、その材料としては、陽極からの正孔の注入性を妨げないために陽極１０６の材料となるＩＴＯなどと同じであるかそれ以上の仕事関数（４．５ｅＶ〜５．５ｅＶ）を有する金属材料を用いるとよい。
【００４６】
また、図１（Ｂ）には、基板１１０上に形成されたＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴともいう）１１１と図１（Ａ）に示した発光素子１０２とが電気的に接続されたアクティブマトリクス型の発光装置を示す。
【００４７】
図１（Ｂ）において、電流制御用ＴＦＴ１１１はソース領域、ドレイン領域、チャネル領域、ゲート絶縁膜およびゲート電極を有しており、これらを覆って層間絶縁膜１１２が形成される。さらに、層間絶縁膜１１２からの脱ガスや水分の放出を防ぐためにバリア膜１０８が形成されており、バリア膜１０８上に配線１１３と同時に画素電極１０１が形成される。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、ＴＦＴ１０５のソース領域またはドレイン領域のいずれか一方に電気的な信号を入力するのが配線１１３であり、また、他方から電気的な信号を出力するのが画素電極１０１である。
【００４９】
なお、画素電極１０１の端部は絶縁層１１４で覆われており、表面に露出している画素電極１０１上に陰極１０３が形成される。また、陰極１０３上には、図１（Ａ）で示したのと同様に有機化合物層１０４、保護膜１０５および陽極１０６が積層され、発光素子１０２が完成する。
【００５０】
ここで、図２（（Ａ）〜（Ｄ））および図３（（Ａ）〜（Ｄ））を用いてアクティブマトリクス型の発光装置の作製方法について説明する。
【００５１】
図２（Ａ）において、基板２０１上にＴＦＴ２０２が形成されている。なお、本実施の形態では、基板２０１としてガラス基板を用いるが、石英基板を用いても良い。また、本発明において、光は発光素子から基板と反対側に出射されるため、基板が特に透光性である必要はなく、遮光性の公知の材料を用いることもできる。ＴＦＴ２０２は公知の方法を用いて形成すれば良く、ＴＦＴ２０２は、少なくともゲート電極２０３と、ゲート絶縁膜２０４を挟んでゲート電極２０３と反対側に形成されたソース領域２０５と、ドレイン領域２０６と、チャネル形成領域２０７、とを備えている。なお、チャネル領域２０７は、ソース領域２０５と、ドレイン領域２０６との間に形成されている。
【００５２】
また、図２（Ｂ）に示すようにＴＦＴ２０２を覆って層間絶縁膜２０８が１〜２μｍの膜厚で設けられ、層間絶縁膜２０８上にバリア膜２０９が形成される。
【００５３】
なお、層間絶縁膜２０８を形成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む絶縁性の膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性または非感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。また、例えばアクリルと酸化珪素との積層膜のように上述した材料を積層させた膜を用いることもできる。なお、層間絶縁膜は、スパッタリング法や蒸着法により形成される。さらに、塗布法により形成されるシリコン酸化膜として、塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）を用いることもできる。
【００５４】
また、バリア膜２０９を形成する材料としては、具体的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜を用いることができる。また、０．２〜１．０μｍの膜厚で形成することが望ましい。なお、バリア膜２０９を設けることで、アルカリ金属、水、または有機気体などの拡散を防ぐことができる。
【００５５】
そして、層間絶縁膜２０８およびバリア膜２０９に開口部を形成した後、バリア膜２０９の上に導電膜２１０をスパッタリング法により成膜する（図２（Ｃ））。
【００５６】
導電膜２１０を形成する導電性材料としてはタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）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用いることができる。また、これらを複数組み合わせて積層構造としてもよい。なお、ここでは、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造を用いる。
【００５７】
次に図２（Ｄ）に示すように上記導電膜２１０をパターニングすることによりＴＦＴ２０２と電気的に接続される配線２１１を形成する。なお、本発明においては、配線としての機能も兼ねた画素電極２１２が同時に形成される。また、パターニングの方法としては、ドライエッチング法又はウエットエッチング法のいずれを用いてもよい。
【００５８】
また、図３（Ａ）に示すように陽極の端部と陽極間の隙間を覆うようにして絶縁層２１３が形成される。なお、絶縁層２１３は絶縁膜を形成した後で、画素電極上に開口部を形成することにより得ることができる。絶縁層２１３を形成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む材料の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。さらに、シリコン酸化膜として、塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）を用いることもできる。なお、膜厚は、０．１〜２μｍで形成することができるが、特に酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む材料を用いる場合には０．１〜０．３μｍの膜厚で形成することが望ましい。
【００５９】
次に陰極２１４が形成される。なお、陰極２１４は、陰極材料をメタルマスクを用いてスパッタリング法や蒸着法によりパターニングして作製される。なお、陰極２１４を形成する材料としては陰極２１４からの電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料が好ましく、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちアルカリ金属及びアルカリ土類金属の他、希土類金属を含む遷移金属などを用いることができる。
【００６０】
具体的には、上記金属を含むフッ化物としてフッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等を用いることができる。その他にもマグネシウムに銀を添加した合金（Ｍｇ：Ａｇ）や、アルミニウムにリチウムを添加した合金（Ａｌ：Ｌｉ）、アルミニウムにリチウム、カルシウム及びマグネシウムを含んだ合金などを用いることができる。なお、リチウムを添加したアルミニウム合金は、最もアルミニウムの仕事関数を小さくすることができる。
【００６１】
なお、陰極２１４は上述した材料を用いて、１〜５０ｎｍの厚さで形成されるが、上述したフッ化物を用いる場合には５ｎｍ以下の極薄膜で用いることが好ましい。また、その他にもリチウムアセチルアセトネート（Ｌｉａｃａｃ）といった材料を用いることができる。
【００６２】
次に、有機化合物層２１５が、陰極２１４上に形成される（図３（Ｂ））。なお、有機化合物層２１５を形成する材料としては、低分子系、高分子系、もしくは中分子系の公知の有機化合物を用いることができる。なお、ここでいう中分子系の有機化合物とは、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体（好ましくは分子数１０以下）、又は連鎖する分子の長さが５μｍ以下（好ましくは５０ｎｍ以下）の有機化合物のことをいう。また、成膜方法としては、蒸着法（抵抗加熱法）、スピンコーティング法、インクジェット法、印刷法等を用いることができる。なお、有機化合物層はメタルマスクを用いて成膜することによりパターニングすることができる。
【００６３】
なお、有機化合物層２１５が単層構造、積層構造のいずれの場合であってもその膜厚は１０〜３００ｎｍであることが望ましい。
【００６４】
次に、有機化合物層２１５の上には混合領域２１６が形成される。混合領域２１６の形成には、有機化合物層２１５の形成に用いた有機化合物（有機化合物層が積層構造を有していた場合には、最表面の層を形成している有機化合物）と、次に形成される保護膜２１７を形成する材料（金属材料）とが用いられる。
【００６５】
例えば、有機化合物層２１５が蒸着法により形成されていた場合には、金属材料との共蒸着により形成され、有機化合物層２１５がスピンコート法などの塗布法により形成される場合には、塗布液に金属材料を混合した混合液を塗布することにより形成される。
【００６６】
なお、蒸着法を用いて混合領域２１６を形成する場合には図１７に示すような蒸着室において成膜を行う。図１７に示すように基板３０１は、ホルダ３０２に固定されており、さらにその下方には、蒸発源３０３が設けられている。蒸発源３０３ａには、有機化合物３０４ａが備えられており、蒸発源３０３ｂには、金属材料３０４ｂがそれぞれ備えられている。また、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）のそれぞれには、シャッター３０６（３０６ａ、３０６ｂ）が形成されている。なお、成膜室において膜が均一に成膜されるように、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）、または、蒸着される基板が移動（回転）するようにしておくと良い。なお、ここでは、蒸発源を２つしか示していないが、有機化合物層が積層構造を有する場合などには、複数の有機化合物が必要となるため、複数の蒸発源を設けることにより実施することができる。
【００６７】
また、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）は、導電性の材料からなり、ここに電圧が印加された際に生じる抵抗により内部の有機化合物３０４ａ、または金属材料３０４ｂが加熱されると、気化して基板３０１の表面へ蒸着される。なお、基板３０１の表面とは本明細書中では、基板とその上に形成された薄膜も含むこととし、ここでは、基板３０１上にＴＦＴ、ＴＦＴと接続された画素電極および陰極が形成されている。
【００６８】
なお、シャッター３０６（３０６ａ、３０６ｂ）は、気化した有機化合物３０４ａ、または金属材料３０４ｂの蒸着を制御する。つまり、シャッターが開いているとき、加熱により気化した有機化合物３０４ａ、または金属材料３０４ｂを蒸着することができる。
【００６９】
また、成膜室には、防着シールド３０７が設けられており、蒸着時に基板上に蒸着されなかった有機化合物を付着させることができる。そして、防着シールド３０７の周囲に設けられている電熱線３０８で防着シールド３０７全体を加熱することができるので、付着した有機化合物を気化させることができるため蒸着されなかった有機化合物を再び回収することができる。
【００７０】
例えば、先に説明した有機化合物層２１５が第１の蒸発源３０３ａに備えられている有機化合物を蒸着することにより形成され、第２の蒸発源３０３ｂに、保護膜２１７を形成する金属材料が備えられているとする。この場合、第１の蒸発源３０３ａに備えられている有機化合物と、第２の蒸発源３０３ｂに備えられている金属材料とを同時に基板上へ蒸着（共蒸着）することにより混合領域２１６を形成することができる。なお、本実施の形態において形成される混合領域２１６の膜厚は、平均膜厚が０．５〜１０ｎｍであり、好ましくは１〜５ｎｍとなるように形成する。
【００７１】
なお、混合領域２１６を形成した後、第１の蒸発源３０３ａのシャッター３０６ａのみを閉じることにより、第２の蒸発源３０３ｂから金属材料のみで形成される保護膜２１７を混合領域２１６上に形成することができる（図３（ｂ））。なお、ここでの成膜を連続的に行うことにより、界面における不純物汚染を防ぐことができる。
【００７２】
なお、保護膜２１７を形成する金属材料としては、陽極２１７の材料となるＩＴＯなどの仕事関数と同じであるかそれ以上の仕事関数（具体的には４．５〜５．５ｅＶ）を有する金属材料を用いることにより形成される。例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）等の長周期型の元素周期律表における第９族、第１０族または第１１族に属する金属材料を用いることにより形成することができる。また、本発明における保護膜は、陽極２１７を成膜する際に有機化合物層に与えられるスパッタダメージを防ぐことがその目的であることから、必ずしも均一な膜である必要はなく、透過率が確保できればよいため、可視光の透過率が７０〜１００％である導電膜を用い、０．５〜５ｎｍの膜厚で形成するとよい。
【００７３】
さらに、保護膜２１７上に陽極２１８を形成することにより発光素子２１９が完成する。陽極２１８を形成する材料としては、ＩＴＯやＩＺＯの他、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）といった透明導電膜を用い、スパッタリング法により形成する。
【００７４】
なお、ここではトップゲート型のＴＦＴを例として説明したが、特に限定されず、トップゲート型のＴＦＴに代えて、ボトムゲート型ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴやその他のＴＦＴ構造に適用することも可能である。
【００７５】
このような構造とすることによって、有機化合物層２１５において、キャリアの再結合により生じた発光を陽極２１８側から効率良く出射させることができる。
【００７６】
また、本発明の発光装置においては、図４（Ａ）（Ｂ）に示す構造とすることも可能である。図４（Ａ）に示す構造は、図１（Ａ）と比べて画素電極４０１を形成する材料としてＩＴＯを用いて形成される点、および陰極材料に関して異なるが、それ以外については、図１（Ａ）（Ｂ）における説明を参照すればよい。
【００７７】
さらに、図４（Ｂ）には、基板４１０上に形成されたＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴともいう）４１１と図４（Ａ）に示した発光素子４０２とが電気的に接続されたアクティブマトリクス型の発光装置を示すが、配線４１３と画素電極４０１が別々に形成され、画素電極がＩＴＯで形成されている点で図１（Ｂ）で示したものとは異なる構造を有する。なお、この構造を形成する場合には、画素電極側からの無駄な光の出射を防ぐために陰極４０３が遮光性を有するように形成することが望ましい。なお、図１（Ａ）（Ｂ）の場合と同様に、陰極材料としては、仕事関数の小さい（具体的には、仕事関数が３．８ｅＶ以下）材料であり、さらに膜厚等を厚く形成することにより遮光性を有することができる材料を用いることが望ましい。
【００７８】
以上のような構造を有する本発明の発光装置について、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。
【００７９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００８０】
（実施例１）
本実施例では、本発明の発光装置が有する発光素子の素子構造について図５（Ａ）（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成される場合について説明する。
【００８１】
実施の形態で説明したように、画素電極上に陰極５０１が形成される。本実施例において、陰極５０１は、ＣｓＦを用いて蒸着法により５ｎｍの膜厚で形成される。
【００８２】
そして、陰極５０１上に有機化合物層５０３が形成されるが、初めに電子輸送層５０４が形成される。電子輸送層５０４は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施例では、電子輸送層５０４としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８３】
さらに、ブロッキング層５０５を形成する。ブロッキング層５０５は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層５０６に注入された正孔が電子輸送層５０４を通り抜けて陰極５０１に到達してしまった場合に再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施例ではブロッキング層５０５としてバソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８４】
次に発光層５０６が形成される。本実施例では、発光層５０６において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層５０６は、正孔輸送性のホスト材料として４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）を用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【００８５】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層５０７が形成される。ここでは４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８６】
最後に正孔注入層５０８を形成することにより積層構造を有する有機化合物層５０３が完成する。なお、正孔注入層５０８は、陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する。本実施例においては、正孔注入層５０８として、銅フタロシアニン（Ｃｕ−Ｐｃ）を３０ｎｍの膜厚で成膜して形成する。なお、蒸着法を用いて形成する。
【００８７】
次に、正孔注入層５０８の形成に用いた材料と、この後形成される保護膜の材料とを共蒸着することにより、混合領域５１１を形成する。本実施例ではＣｕ−Ｐｃと金とを共蒸着し、１〜２ｎｍの膜厚で形成する。
【００８８】
混合領域５１１を形成した後、保護膜５０９が形成される。なお、保護膜５０９を形成する金属材料としては、具体的には、可視光の透過率が７０〜１００％であり、なおかつ仕事関数が４．５〜５．５の導電膜を用いる。また、金属膜は、可視光に対して不透明であることが多いため０．５〜５ｎｍの膜厚で形成する。なお、本実施例では、先に述べたように金を用い、４ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
【００８９】
次に陽極５１０が形成される。本発明において、陽極５１０は有機化合物層５０３で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陽極５１０は、正孔を有機化合物層５０３に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施例では、陽極５１０を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、ＩＤＩＸＯ等）を用いて陽極５１０を形成することもできる。
【００９０】
なお、本実施例において、図５（Ｂ）に示すように有機化合物層５０３を形成する電子輸送層５０４、ブロッキング層５０５、発光層５０６、正孔輸送層５０７、正孔注入層５０８の積層界面に隣り合う層を形成する材料からなる混合層を形成することもできる。
【００９１】
具体的には、電子輸送層５０４とブロッキング層５０５との積層界面に混合層I（５３１）を形成し、ブロッキング層５０５と発光層５０６との積層界面に混合層II（５３2）を形成し、発光層５０６と正孔輸送層５０７との積層界面に混合層III（５３３）を形成し、正孔輸送層５０７と正孔注入層５０８との積層界面に混合層IV（５３４）を形成する。なお、本実施例の場合には、混合層I（５３１）をＡｌｑ3とＢＣＰを共蒸着させることにより形成し、混合層II（５３2）をＢＣＰ、ＣＢＰ、および（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）とを共蒸着させることにより形成し、混合層III（５３３）をＣＢＰ、（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、およびα−ＮＰＤを共蒸着させることにより形成し、混合層IV（５３４）をα−ＮＰＤとＣｕ−Ｐｃとで共蒸着させることにより形成する。
【００９２】
なお、図５（Ｂ）に示したのは、好ましい一例であることから、必ずしも有機化合物層の積層界面全てに混合層を形成する必要はなく、例えば、発光層５０６と接するブロッキング層５０５、および正孔輸送層５０７との界面にのみ混合層を形成しても良い。
【００９３】
以上により、有機化合物層に低分子系の材料を用いて形成された発光素子を形成することができる。
【００９４】
（実施例２）
本実施例では、本発明の発光装置が有する発光素子の素子構造について図６（（Ａ）〜（Ｃ））を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に高分子系化合物を用いて形成され素子構造について説明する。
【００９５】
実施の形態で説明したように、画素電極上に陰極７０１が形成される。本実施例において、陰極７０１は、ＣａＦを用いて蒸着法により５ｎｍの膜厚で形成される。
【００９６】
また、本実施例において陰極７０１上に形成される有機化合物層７０２は、発光層７０３と正孔輸送層７０４との積層構造からなる。なお、本実施例における有機化合物層７０２には、高分子系の有機化合物を用いて形成する。
【００９７】
また、発光層７０３には、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、もしくはポリフルオレン系の材料を用いることができる。
【００９８】
ポリパラフェニレンビニレン系の材料としては、オレンジ色の発光が得られるポリパラフェニレンビニレン(poly(p-phenylene vinylene))（以下、ＰＰＶと示す）、ポリ（２−（２'−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）(poly[2-(2'-ethylhexoxy)-5-methoxy-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＭＥＨ−ＰＰＶと示す）、緑色の発光が得られるポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１,４−フェニレンビニレン）(poly[2-(dialkoxyphenyl)-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＲＯＰｈ−ＰＰＶと示す）等を用いることができる。
【００９９】
ポリパラフェニレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene))（以下、ＲＯ−ＰＰＰと示す）、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dihexoxy-1,4-phenylene))等を用いることができる。
【０１００】
また、ポリチオフェン系の材料としては、赤色発光が得られるポリ（３−アルキルチオフェン）(poly(3-alkylthiophene))（以下、ＰＡＴと示す）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(poly(3-hexylthiophene))（以下、ＰＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）(poly(3-cyclohexylthiophene))（以下、ＰＣＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))（以下、ＰＣＨＭＴと示す）、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）(poly(3,4-dicyclohexylthiophene))（以下、ＰＤＣＨＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］(poly[3-(4octylphenyl)-thiophene])（以下、ＰＯＰＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］(poly[3-(4-octylphenyl)-2,2-bithiophene])（以下、ＰＴＯＰＴと示す）等を用いることができる。
【０１０１】
さらに、ポリフルオレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）(poly(9,9-dialkylfluorene)（以下、ＰＤＡＦと示す）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）(poly(9,9-dioctylfluorene)（以下、ＰＤＯＦと示す）等を用いることができる。
【０１０２】
なお、これらの材料は、有機溶媒に溶解させた溶液を塗布法により塗布して形成する。なお、ここで用いる有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等である。
【０１０３】
本実施例では、発光層７０３としてＰＰＶからなる膜を８０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１０４】
正孔輸送層７０４には、ＰＥＤＯＴ（poly(3,4‐ethylene dioxythiophene)）とアクセプター材料であるポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）とを両方用いて形成する他、ポリアニリン（以下、ＰＡＮＩと示す）とアクセプター材料であるショウノウスルホン酸（以下、ＣＳＡと示す）とを両方用いて形成することができる。なお、これらの材料は、水溶性であることから水溶液としたものを塗布法により塗布して成膜する。なお、本実施例では正孔輸送層７０４としてＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。以上により発光層７０３および正孔輸送層７０４とを積層した有機化合物層７０２を得ることができる。
【０１０５】
次に、正孔輸送層７０４の形成に用いた塗布液に、この後形成される保護膜の材料を混合させたものを塗布することにより混合領域７０７を形成する。なお、本実施例ではＰＥＤＯＴとＰＳＳ材料とを含む水溶液に金を混合した塗布液を塗布して、１〜２ｎｍの膜厚で形成する。
【０１０６】
混合領域７０７を形成した後、保護７０５が形成される。なお、保護膜７０５を形成する金属材料としては、具体的には、可視光の透過率が７０〜１００％であり、なおかつ仕事関数が４．５〜５．５の導電膜を用いる。また、金属膜は、可視光に対して不透明であることが多いため０．５〜５ｎｍの膜厚で形成する。なお、本実施例では、金を用い、４ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
【０１０７】
次に陽極７０６が形成される。本発明において、陽極７０６は有機化合物層７０２で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陽極７０６は、正孔を有機化合物層７０２に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施例では、陽極７０６を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、ＩＤＩＸＯ等）を用いて陽極７０６を形成することもできる。
【０１０８】
なお、本実施例において、図６（Ｂ）に示すように有機化合物層７０２を形成する発光層７０３と正孔輸送層７０４との積層界面に隣り合う層を形成する材料からなる混合層７３１を形成することもできる。
【０１０９】
以上により、有機化合物層に高分子系の材料を用いて形成された発光素子を形成することができる。
【０１１０】
（実施例３）
本発明の実施例について図７〜図１０を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に説明する。
【０１１１】
まず、基板６００上に下地絶縁膜６０１を形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。
【０１１２】
基板６００としては、ガラス基板（＃１７３７）を用い、下地絶縁膜６０１としては、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を５０nm（好ましくは１０〜２００nm）形成する。次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸（１／１００希釈）で除去する。次いでプラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層形成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ4で非晶質構造を有する半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎｍの厚さ（好ましくは２５〜８０ｎｍ）で形成する。
【０１１３】
本実施例では下地膜６０１を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。また、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（Ｓｉ1-XＧｅX（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すればよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連続成膜してもよい。
【０１１４】
次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸化膜を形成する。次いで、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％に希釈したガス流量３０ｓｃｃｍ、ドーズ量２×１０12／ｃｍ2で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
【０１１５】
次いで、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【０１１６】
次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
【０１１７】
次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。レーザー光には波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザー光や、ＹＶＯ4レーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。いずれにしても、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度３９３ｍＪ／ｃｍ2でレーザー光の照射を大気中で行う。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。
【０１１８】
また、レーザー光の照射により形成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、第２のレーザー光の照射を窒素雰囲気、或いは真空中で行い、半導体膜表面を平坦化してもよい。その場合、このレーザー光（第２のレーザー光）には波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。第２のレーザー光のエネルギー密度は、第１のレーザー光のエネルギー密度より大きくし、好ましくは３０〜６０ｍＪ／ｃｍ2大きくする。
【０１１９】
なお、ここでのレーザー光の照射は、酸化膜を形成して後のスパッタ法による成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜への希ガス元素の添加を防止する上でも、ゲッタリング効果を増大させる上でも非常に重要である。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。
【０１２０】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例のスパッタ法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（ｓｃｃｍ）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングする。
【０１２１】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【０１２２】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１２３】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【０１２４】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１２５】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜６０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。なお、ゲート絶縁膜６０７としては、Ｓｉをターゲットとしたスパッタリング法で形成された酸化珪素膜と窒化珪素膜とからなる積層膜や、プラズマＣＶＤ法により形成された酸化窒化珪素膜や、酸化珪素膜を用いることができる。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。
【０１２６】
次いで、図７（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜６０９とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層する。
【０１２７】
第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ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で形成する。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、Ａｇ：Ｐｄ：Ｃｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【０１２８】
次に、図７（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク６１０〜６１３を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【０１２９】
本実施例では、基板側（試料ステージ）にも１５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。この後、レジストからなるマスク６１０〜６１３を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１３０】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。
【０１３１】
こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層６１５〜６１８（第１の導電層６１５ａ〜６１８ａと第２の導電層６１５ｂ〜６１８ｂ）を形成する。ゲート絶縁膜となる絶縁膜６０７は、１０〜２０ｎｍ程度エッチングされ、第１の形状の導電層６１５〜６１８で覆われない領域が薄くなったゲート絶縁膜６２０となる。
【０１３２】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に７００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを２５秒行った。基板側（試料ステージ）にも１０WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であり、絶縁膜６２０であるＳｉＯＮに対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯＮに対するＷの選択比は６．８３である。このようにエッチングガス用ガスにＳＦ6を用いた場合、絶縁膜６２０との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。本実施例では絶縁膜６２０において約８ｎｍしか膜減りが起きない。
【０１３３】
この第２のエッチング処理によりＷのテーパー角は７０°となった。この第２のエッチング処理により第２の導電層６２１ｂ〜６２４ｂを形成する。一方、第１の導電層は、ほとんどエッチングされず、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａとなる。なお、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａは、第１の導電層６１５ａ〜６１８ａとほぼ同一サイズである。実際には、第１の導電層の幅は、第２のエッチング処理前に比べて約０．３μｍ程度、即ち線幅全体で０．６μｍ程度後退する場合もあるがほとんどサイズに変化がない。
【０１３４】
また、２層構造に代えて、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造とした場合、第１のエッチング処理における第１のエッチング条件としては、ＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行えばよく、第１のエッチング処理における第２のエッチング条件としては、ＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行えばよく、第２のエッチング処理としてはＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行えばよい。
【０１３５】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行って図８（Ａ）の状態を得る。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第１の導電層及び第２の導電層６２１〜６２４がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域６２６〜６２９が形成される。第１の不純物領域６２６〜６２９には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。ここでは、第１の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ--領域とも呼ぶ。
【０１３６】
なお、本実施例ではレジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ったが、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行ってもよい。
【０１３７】
次いで、図８（Ｂ）に示すようにレジストからなるマスク６３１、６３２を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク６３１は駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク６３２は画素部のＴＦＴ（スイッチング用ＴＦＴ）を形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。
【０１３８】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２の導電層６２１ｂをマスクとして各半導体層に不純物領域が自己整合的に形成される。勿論、マスク６３１、６３２で覆われた領域には添加されない。こうして、第２の不純物領域６３４、６３５、６３６と、第３の不純物領域６３７、６３９が形成される。第２の不純物領域６３４、６３５、６３６には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。ここでは、第２の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ+領域とも呼ぶ。
【０１３９】
また、第３の不純物領域は第１の導電層により第２の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。なお、第３の不純物領域は、テーパー形状である第１の導電層の部分を通過させてドーピングを行うため、テーパ−部の端部に向かって不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここでは、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ-領域とも呼ぶ。また、マスク６３２で覆われた領域は、第２のドーピング処理で不純物元素が添加されず、第１の不純物領域６３８となる。
【０１４０】
次いで、レジストからなるマスク６３１、６３２を除去した後、新たにレジストからなるマスク６３０、６４０、６３３を形成して図８（Ｃ）に示すように第３のドーピング処理を行う。
【０１４１】
駆動回路において、上記第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層および保持容量を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域６４１及び第５の不純物領域６４３を形成する。
【０１４２】
また、第４の不純物領域６４１には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第４の不純物領域６４１には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域（ｎ--領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ+領域とも呼ぶ。
【０１４３】
また、第５の不純物領域６４３は第２の導電層１２５ａのテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ-領域とも呼ぶ。
【０１４４】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層６２１〜６２４はＴＦＴのゲート電極となる。
【０１４５】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸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。
【０１４６】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
【０１４７】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１４８】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜６４５を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う（図９（Ａ））。なお、第１の層間絶縁膜６４５は、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化酸化珪素膜と窒化珪素膜からなる積層構造としても良い。この工程は第１の層間絶縁膜６４５に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１４９】
次いで、第１の層間絶縁膜６４５上に有機樹脂膜から成る第２の層間絶縁膜６４６を形成する。本実施例では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成する。
【０１５０】
さらに、第２の層間絶縁膜６４６上に層間絶縁膜の内部から発生する酸素などの脱ガスや水分等が放出されるのを防ぐためにバリア膜６４７が形成される。バリア膜６４７を形成する材料としては、具体的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜を用いて、０．２〜１μｍの膜厚で形成することができるが、本実施例では、窒化珪素からなるバリア膜をスパッタリング法により０．３μｍの膜厚で形成する。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【０１５１】
次いで、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングした。
【０１５２】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線を形成する。また、場合によっては、配線と接して形成される発光素子の画素電極を同時に形成することもできる。これらの電極及び画素電極の材料は、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。こうして、配線６５０〜６５７が形成される。
【０１５３】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２を有する駆動回路７０５と、ｎチャネル型ＴＦＴからなるスイッチング用ＴＦＴ７０３、ｎチャネル型ＴＦＴからなる電流制御用ＴＦＴ７０４とを有する画素部７０６を同一基板上に形成することができる（図９（Ｃ））。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１５４】
画素部７０６において、スイッチング用ＴＦＴ７０３（ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０３、ゲート電極を形成する導電層６２３の外側に形成される第１の不純物領域（ｎ--領域）６３８とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３５を有している。
【０１５５】
また、画素部７０６において、電流制御用ＴＦＴ７０４（ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０４、ゲート電極を形成する導電層６２４の一部と絶縁膜を介して重なる第３の不純物領域（ｎ-領域）６３９とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３６を有している。
【０１５６】
また、駆動回路７０５において、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１はチャネル形成領域５０１、ゲート電極を形成する導電層６２１の一部と絶縁膜を介して重なる第３の不純物領域（ｎ-領域）６３７とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３４を有している。
【０１５７】
また、駆動回路７０５において、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域５０２、ゲート電極を形成する導電層６２２の一部と絶縁膜を介して重なる第５の不純物領域（ｐ-領域）６４３と、ソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域（ｐ+領域）６４１を有している。
【０１５８】
これらのＴＦＴ７０１、７０２を適宜組み合わせてシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成し、駆動回路７０５を形成すればよい。例えば、ＣＭＯＳ回路を形成する場合には、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１とｐチャネル型ＴＦＴ７０２を相補的に接続して形成すればよい。
【０１５９】
なお、信頼性が最優先とされる回路には、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造であるｎチャネル型ＴＦＴ７０１の構造が適している。
【０１６０】
なお、駆動回路７０５におけるＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ）は、高い駆動能力（オン電流：Ｉｏｎ）およびホットキャリア効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させることが要求されていることから本実施例では、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効である構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０１６１】
これに対して、画素部７０６におけるスイッチング用ＴＦＴ７０３は、低いオフ電流（Ｉｏｆｆ）が要求されていることから、本実施例ではオフ電流を低減するためのＴＦＴ構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重ならない領域（ＬＤＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０１６２】
次に絶縁膜を成膜する。なお、本実施例において絶縁膜を形成する材料としては、窒化珪素および酸化窒化珪素といった珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド（感光性ポリイミドを含む）、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることもできる。
【０１６３】
また、この絶縁膜の画素電極６５７に対応する位置に開口部を形成して、絶縁層６５８を形成する（図１０（Ａ））。なお、本実施例では感光性ポリイミドを用いて１μｍの絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ−法によりパターニングを行った後で、エッチング処理を行うことにより絶縁層６５８を形成する。
【０１６４】
次に、絶縁層６５８の開口部において露出している画素電極６５７上に陰極６５９をメタルマスクを用いた蒸着法によりパターン形成する。具体的な陰極材料としては、電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料で形成されることが望ましく、アルカリ金属やアルカリ土類金属に属する材料や希土類金属を含む遷移金属を単体で用いたり、その他の材料と積層したり、その他の材料とで形成される化合物（例えば、ＣｓＦ、ＢａＦ、ＣａＦ等）、その他の材料とで形成される合金（例えばＡｌ：Ｍｇ合金やＡｌ：Ｍｇ合金やＭｇ：Ｉｎ合金等）を用いることができる。なお、本実施例では、ＣｓＦを用いて５ｎｍの膜厚で形成する。さらに、陰極６５９上に有機化合物層６６０をメタルマスクを用いた蒸着法により形成する（図１０（Ａ））。ここでは、本実施例において赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物により形成される有機化合物層のうちの一種類が形成される様子を示すが、３種類の有機化合物層を形成する有機化合物の組み合わせについて、以下に詳細に説明する。
【０１６５】
はじめに、赤色発光を示す有機化合物層について説明する。具体的には、電子輸送層は、電子輸送性の有機化合物である、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層は、ブロッキング性の有機化合物である、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層は、発光性の有機化合物である、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）をホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）である４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）と共に共蒸着させて３０ｎｍの膜厚に成膜し、正孔輸送層は、正孔輸送性の有機化合物である、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜することにより赤色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０１６６】
なお、ここでは赤色発光の有機化合物層として、５種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく、赤色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１６７】
次に、緑色発光を示す有機化合物層について説明する。具体的には、電子輸送層は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層は、ブロッキング性の有機化合物であるＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜し、正孔輸送層は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜することにより緑色発光の有機化合物を形成することができる。
【０１６８】
なお、ここでは緑色発光の有機化合物層として、４種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、緑色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１６９】
次に、青色発光を示す有機化合物層について説明する。具体的には、電子輸送層は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層は、発光性および正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜することにより青色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０１７０】
なお、ここでは青色発光の有機化合物層として、３種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、青色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１７１】
以上に示したような組み合わせの有機化合物層を陽極上に形成することにより画素部において、赤色発光、緑色発光及び青色発光を示す有機化合物層を形成することができる。
【０１７２】
なお、本実施例では、上記各有機化合物層の上に有機化合物層６６０を形成する材料と、保護膜６６１を形成する材料とを共蒸着して混合領域を形成する。図１０（Ｂ）において、有機化合物層と保護膜との界面で、破線で示しているところが混合領域である。なお、混合領域は、有機化合物層６６０及び絶縁層６５８を覆って１〜２ｎｍの膜厚で形成される。例えば、有機化合物層６６０が赤色発光を示す有機化合物層で形成され、保護膜６６１を形成する金属材料として金が用いられていた場合には、正孔輸送層を形成するα−ＮＰＤと金とを共蒸着することにより混合領域が形成される。
【０１７３】
混合領域の上には保護膜６６１が形成される。なお、保護膜６６１を形成する金属材料としては、具体的には、可視光の透過率が７０〜１００％であり、なおかつ仕事関数が４．５〜５．５の導電膜を用いる。また、金属膜は、可視光に対して不透明であることが多いため０．５〜５ｎｍの膜厚で形成する。なお、本実施例では、先に述べたように金を用い、４ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
【０１７４】
次に陽極６６２が形成される。本発明において、陽極６６２は有機化合物層６６０で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陽極６６２は、正孔を有機化合物層６６０に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施例では、陽極６６２を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、ＩＤＩＸＯ等）を用いて陽極６６２を形成することもできる。また、陽極６６２形成時においては、基板の裏面側から基板を冷却、または、基板温度が８０℃程度に維持されるようにすることで、スパッタリング時に有機化合物層に与えられる熱のダメージを緩和させてもよい。
【０１７５】
こうして図１０（Ｂ）に示すように、電流制御用ＴＦＴ７０４に電気的に接続された画素電極６５７と、前記画素電極６５７と隣り合う画素電極（図示せず）との隙間に形成された絶縁層６５８と、画素電極６５７上に形成された陰極６５９と、陰極６５９上に形成された有機化合物層６６０と、有機化合物層６６０及び絶縁層６５８上に形成された混合領域と、混合領域上に形成された保護膜６６１と、保護膜６６１上に形成された陽極６６２とからなる発光素子６６３を有する素子基板を形成することができる。
【０１７６】
なお、本実施例における発光装置の作製工程においては、回路の構成および工程の関係上、ゲート電極を形成している材料を用いてソース線を形成し、ソース領域、ドレイン領域と電気的に接続された配線を形成する材料を用いて走査線を形成しているが、それぞれ異なる材料を用いることは可能である。
【０１７７】
また、本発明の発光装置は、ソース線から入力されるビデオ信号に基づいた所定の電圧が電流制御用ＴＦＴ７０４のゲートに入力される方式（以下、定電圧駆動方式という）の場合や、ソース信号線から入力されるビデオ信号に基づいた所定の電流が電流制御用ＴＦＴ７０４から入力される方式（以下、定電流駆動方式という）のいずれの場合においても実施することが可能である。なお、本実施例において、ＴＦＴの駆動電圧は、１．２〜１０Ｖであり、好ましくは、２．５〜５．５Ｖである。
【０１７８】
さらに、本実施例の図１０（Ｂ）において説明した発光装置の構造の一部が異なる場合について図１５に示す。
【０１７９】
図１５において、図１０（Ｂ）と同様にして画素電極１５０１が形成される。そして、その端部を覆うように絶縁層１５０２が形成されるが、ここでは、絶縁層１５０２を形成する材料として窒化珪素、酸化珪素、または酸化窒化珪素といった珪素を含む無機絶縁材料を用いて０．１〜０．３μｍの膜厚で形成する。
【０１８０】
具体的には、窒化珪素膜をスパッタリング法により０．２μｍの膜厚で形成する。
【０１８１】
以上のように絶縁層１５０２を無機絶縁材料により形成することで、有機樹脂膜を用いて形成した場合に比べて、材料から放出される水分や有機気体等を低減させることができる。
【０１８２】
また、図１５（Ｂ）には、図１５（Ａ）の構造を有する場合における画素部１５１１の一部の上面図を示す。画素部１５１１には、複数の画素１５１２が形成されている。また、ここで示す上面図は、図１５（Ａ）の絶縁層１５０２まで形成された状態を示している。つまり、絶縁層１５０２は、ソース線１５１３、走査線１５１４および電流供給線１５１５を覆うように形成されている。また、下方に画素電極とＴＦＴとの接続部分が形成されている領域ａ（１５０３）の部分も絶縁層１５０２で覆われている。
【０１８３】
さらに、図１５（Ｂ）に示す画素部１５１１の点線ＡＡ’における断面図であって、画素電極１５０１上に陰極１５０４、有機化合物層１５０５、混合領域（（図示せず）、および保護膜１５０６まで形成された状態を図１５（Ｃ）に示す。なお、ここでは、紙面に対して縦方向に同一の材料からなる有機化合物層が形成されており、横方向にそれぞれ異なる材料からなる有機化合物層が形成されている。
【０１８４】
例えば、図１５（Ｂ）の画素（Ｒ）１５１２ａには赤色発光を示す有機化合物層（Ｒ）１５０５ａが形成され、画素（Ｇ）１５１２ｂには緑色発光を示す有機化合物層（Ｇ）１５０５ｂが形成され、画素（Ｂ）１５１２ｃには青色発光を示す有機化合物層（Ｂ）１５０５ｃが形成される。また、これらの有機化合物層上には、混合領域を介して保護膜がそれぞれ形成されている。なお、絶縁層１５０２は、有機化合物層形成時のマージンとなり、有機化合物層の成膜位置が多少ずれて、図１５（Ｃ）に示すように絶縁層１５０２上で異なる材料からなる有機化合物層が重なってしまったとしても、それが絶縁層１５０２上であれば何ら問題はない。
【０１８５】
さらに、図１５（Ｂ）に示す画素部１５１１の点線ＢＢ’における断面図であって、図１５（Ｃ）と同様に画素電極１５０１上に陰極１５０４および有機化合物層１５０５まで形成された状態を図１５（Ｄ）に示す。
【０１８６】
なお、点線ＢＢ’で切断される画素には、画素（Ｒ）１５１２ａと同様の赤色発光を示す有機化合物層（Ｒ）１５０５ａが形成されるため、図１５（Ｄ）で示す構造を有する。
【０１８７】
また、画素部の表示が動作しているとき（動画表示の場合）には、発光素子が発光している画素により背景の表示を行い、発光素子が非発光となる画素により文字表示を行えばよいが、画素部の動画表示がある一定期間以上静止している場合（本明細書中では、スタンバイ時と呼ぶ）には、電力を節約するために表示方法が切り替わる（反転する）ようにしておくと良い。具体的には、発光素子が発光している画素により文字を表示し（文字表示ともいう）、発光素子が非発光となる画素により背景を表示（背景表示ともいう）するようにする。
【０１８８】
（実施例４）
本実施例では、実施例３で示したのと一部構造の異なる発光装置について図１１を用いて説明する。
【０１８９】
図１１（Ａ）において、図９（Ｃ）で形成される画素電極の代わりに配線６７０が形成される。その後、配線６７０を覆って第３の層間絶縁膜６７１が形成される。なお、ここで形成される第３の層間絶縁膜６７１の材料としては、第１および第２の層間絶縁膜を形成する際に用いた材料を用いて形成することができる。
【０１９０】
次に第３層間絶縁膜６７１の配線６７０と重なる位置に開口部を形成した後で画素電極６７２を形成する。なお、画素電極６７２を形成する材料としては、配線６７０形成に用いた材料を用いて形成することができる。
【０１９１】
さらに、画素電極６７２の端部を覆うように絶縁層６７３が形成され、画素電極６７２上には、陰極６７４、有機化合物層６７５が形成される。なお、絶縁層６７３を形成する材料としては実施例３と同様にして感光性ポリイミドを用いて１μｍの膜厚で形成する。
【０１９２】
以上により、図１１（Ｂ）に示すように有機化合物層６７５上に保護膜６７６、および陽極６７７が形成され、発光素子６７８が完成する。なお、画素電極６７２を形成した後の作製工程は実施例３と同様の方法で形成することができるので省略する。
【０１９３】
なお、本実施例で示したような構造とすることで、画素電極の面積を大きくすることができるので、本発明のような上方出射型の発光装置においては、より開口率を向上させることができる。
【０１９４】
さらに、本実施例の図１１（Ｂ）において説明した発光装置の構造の一部が異なる場合について図１６に示す。
【０１９５】
図１６において、図１１（Ｂ）と同様にして画素電極１６０１が形成される。そして、その端部を覆うように絶縁層１６０２が形成されるが、ここでは、図１１（Ｂ）で示したのとは異なり、窒化珪素、酸化珪素、または酸化窒化珪素といった珪素を含む無機絶縁材料により０．１〜０．３μｍの膜厚で形成する。
【０１９６】
具体的には、窒化珪素膜をスパッタリング法により０．２μｍの膜厚で形成する。
【０１９７】
以上のように絶縁層１６０２を無機絶縁材料により形成することで、有機樹脂膜を用いて形成した場合に比べて、材料から放出される水分や有機気体等を低減させることができる。なお、絶縁層１６０２の後に形成される陰極１６０４、有機化合物層１６０５、保護膜１６０６、および陽極１６０７は、図１１（Ｂ）で示したのと同様にして形成することができる。
【０１９８】
（実施例５）
本実施例では、定電流駆動方式により駆動する発光装置の画素部の画素構成について説明する。図１３に示す画素１３１０は、信号線Ｓｉ（Ｓ１〜Ｓｘのうちの１つ）、第１走査線Ｇｊ（Ｇ１〜Ｇｙのうちの１つ）、第２走査線Ｐｊ（Ｐ１〜Ｐｙのうちの１つ）及び電源線Ｖｉ（Ｖ１〜Ｖｘのうちの１つ）を有している。また画素１３１０は、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、発光素子１３１１及び保持容量１３１２を有している。
【０１９９】
Ｔｒ３とＴｒ４のゲートは、共に第１走査線Ｇｊに接続されている。Ｔｒ３のソースとドレインは、一方は信号線Ｓｉに、もう一方はＴｒ２のソースに接続されている。またＴｒ４のソースとドレインは、一方はＴｒ２のソースに、もう一方はＴｒ１のゲートに接続されている。つまり、Ｔｒ３のソースとドレインのいずれか一方と、Ｔｒ４のソースとドレインのいずれか一方とは、接続されている。
【０２００】
Ｔｒ１のソースは電源線Ｖｉに、ドレインはＴｒ２のソースに接続されている。Ｔｒ２のゲートは第２走査線Ｐｊに接続されている。そしてＴｒ２のドレインは画素電極を介して画素電極上に形成される発光素子１３１１に接続されている。発光素子１３１１は、陰極と、陽極と、陰極と陽極の間に設けられた有機化合物層とを有している。発光素子１３１１の陽極は外部に設けられた電源によって一定の電圧が与えられている。
【０２０１】
なお、Ｔｒ３とＴｒ４は、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。ただし、Ｔｒ３とＴｒ４の極性は同じである。また、Ｔｒ１はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。Ｔｒ２は、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのどちらでも良いが、本発明において、Ｔｒ２と接続される電極は陰極であるため、Ｔｒ２はｎチャネル型ＴＦＴで形成するのが望ましい。
【０２０２】
保持容量１３１２はＴｒ１のゲートとソースとの間に形成されている。保持容量１３１２はＴｒ１のゲートとソースの間の電圧（ＶGS）をより確実に維持するために設けられているが、必ずしも設ける必要はない。
【０２０３】
図１３に示した画素では、ソース線に供給される電流は、信号線駆動回路が有する電流源において制御している。
【０２０４】
なお、本発明の構成は実施例１〜実施例４のいずれの構成と自由に組み合わせて実施することができる。
【０２０５】
（実施例６）
本実施例では、本発明の発光装置の外観図について図１２を用いて説明する。なお、図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１２０１はソース信号側駆動回路、１２０２は画素部、１２０３はゲート信号側駆動回路である。また、１２０４は封止基板、１２０５はシール剤であり、シール剤１２０５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０２０６】
なお、１２０８はソース信号側駆動回路１２０１及びゲート信号側駆動回路１２０３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）１２０９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。
【０２０７】
次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板１２１０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側駆動回路１２０１と画素部１２０２が示されている。
【０２０８】
なお、ソース信号側駆動回路１２０１はｎチャネル型ＴＦＴ１２１３とｐチャネル型ＴＦＴ１２１４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。
【０２０９】
また、画素部１２０２は電流制御用ＴＦＴ１２１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極１２１２を含む複数の画素により形成される。
【０２１０】
また、画素電極１２１２の両端には絶縁層１２１３が形成され、画素電極１２１２上には陰極１２１４が形成され、さらに陰極１２１４上には有機化合物層１２１５が形成される。さらに、有機化合物層１２１５と保護膜１２１６との界面に混合領域（図示せず）を形成し、保護膜１２１６上には陽極１２１７が形成される。これにより、陰極１２１４、有機化合物層１２１５、保護膜１２１６、及び陽極１２１７からなる発光素子１２１８が形成される。
【０２１１】
陽極１２１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１２０８を経由してＦＰＣ１２０９に電気的に接続されている。
【０２１２】
また、基板１２１０上に形成された発光素子１２１８を封止するためにシール剤１２０５により封止基板１２０４を貼り合わせる。なお、封止基板１２０４と発光素子１２１８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、シール剤１２０５の内側の空間１２０７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤１２０５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤１２０５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１２０７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させても良い。
【０２１３】
また、本実施例では封止基板１２０４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１２０５を用いて封止基板１２０４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。
【０２１４】
以上のようにして発光素子を空間１２０７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。
【０２１５】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例５に示したいずれの構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２１６】
（実施例７）
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、本発明の発光装置を用いて様々な電気器具を完成させることができる。
【０２１７】
本発明により作製した発光装置を用いて作製された電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光素子を有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気器具の具体例を図１４に示す。
【０２１８】
図１４（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。発光素子を有する発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２１９】
図１４（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２１０２に用いることにより作製される。
【０２２０】
図１４（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
【０２２１】
図１４（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
【０２２２】
図１４（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明により作製した発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０２２３】
図１４（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
【０２２４】
図１４（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
【０２２５】
ここで図１４（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２２６】
なお、将来的に有機材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２２７】
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０２２８】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが好ましい。
【０２２９】
以上の様に、本発明の作製方法を用いて作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、本発明の発光装置を用いてあらゆる分野の電気器具を作製することが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜実施例６を実施することにより作製された発光装置を用いることにより完成させることができる。
【０２３０】
（実施例８）
さらに、本発明の発光装置は、図１９で示す構造とすることも可能である。
【０２３１】
陰極１８０３の端部（および配線１８１３）を覆う絶縁層１８１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）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、例えば、有機樹脂の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合には、図１９に示すように絶縁物の端部における曲率半径が０．２〜２μｍとなるようにし、接触面における角度が３５度以上となる曲面を持たせることが好ましい。
【０２３２】
また、発光素子１８０２の有機化合物層１８０４に用いる材料として、白色発光を示す材料を用いることができる。この場合には、蒸着法を用いて形成し、例えば陰極１８０３側からＴＰＤ（芳香族ジアミン）、ｐ−ＥｔＴＡＺ、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を順次積層形成すればよい。
【０２３３】
さらに、発光素子１８０２の陽極１８０７上に絶縁性の材料を用いてパッシベーション膜１８１５を形成することもできる。なお、この際パッシベーション膜１８１５に用いる材料としては、スパッタリング法において、Ｓｉをターゲットとして形成された窒化珪素膜の他、吸湿性の材料を窒化珪素膜により挟んで形成された積層膜を用いることができる。さらに、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）や、窒化炭素（ＣｘＮｙ）等を用いることも可能である。
【０２３４】
【発明の効果】
本発明では、上面出射型の発光装置を作製することにより、下面出射型の発光装置に比べてより開口率の高い素子を形成することが可能となった。また、上面出射型の発光装置の作製において、ＴＦＴと接続された電極（下部電極）を陰極とし、陰極上に形成された有機化合物層上に光取り出し電極（上部電極）となる陽極を形成することから、既に実用化レベルの特性を有しているＩＴＯやＩＺＯといった透明導電膜を陽極材料として用い、従来の上面出射型の発光装置と素子構造の異なる発光素子を作製することができる。
【０２３５】
これにより、上部電極である陰極側から光を取り出す素子構造の場合には、陰極としての機能を保持するために充分な成膜性が要求されるのに対し、光取り出し電極としての透光性を確保するために極薄膜で形成する必要があるため、両者の条件を満たすために生じる矛盾を解決することができる。
【０２３６】
さらに、有機化合物層と陽極との界面に保護膜を設けることにより陽極形成時に問題となる有機化合物層へのダメージを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図２】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図３】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図４】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図５】 本発明の低分子型発光装置の素子構造を説明する図。
【図６】 本発明の高分子型発光装置の素子構造を説明する図。
【図７】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図８】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図９】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１０】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１１】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１２】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１３】 本発明に用いることのできる回路構成を説明する図。
【図１４】 電気器具の一例を示す図。
【図１５】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１６】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１７】 成膜室を示す図。
【図１８】 従来例を示す図。
【図１９】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【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（以下、「有機化合物層」と記す）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、もしくは光源を指す。また、発光素子にコネクター、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】
本発明でいう発光素子とは、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物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で再結合して、励起状態の分子（以下、「分子励起子」と記す）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言われている。
【０００３】
なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であると考えられるが、本明細書中ではどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。
【０００４】
このような発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発光素子は、有機化合物層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、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
【０００６】
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
【０００７】
また、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。
【０００８】
また、これまでアクティブマトリクス型の発光装置としては、図１８に示すように基板１７０１上のＴＦＴ１７０５と陽極１７０２とが電気的に接続され、陽極１７０２上に有機化合物層１７０３が形成され、有機化合物層１７０３上に陰極１７０４が形成された発光素子１７０７を有する。なお、発光素子１７０７における陽極材料としては、正孔注入性を容易にするために仕事関数の大きい導電性材料が使用され、これまでに実用特性を満たす材料としてＩＴＯ（indium tin oxide）やＩＺＯ（indium zinc oxide）などの透光性を有する導電性材料が用いられている。そして、発光素子１７０７の有機化合物層１７０３において生じた光は、透光性を有する陽極１７０２からＴＦＴ１７０５の方向へ取り出されるという構造（以下、下面出射型という）が主流である。
【０００９】
しかし、下面出射型の構造においては、解像度を向上させようとしても画素部における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る。
【００１０】
これに対して、近年、陰極側から光を取り出す構造（以下、上面出射型という）が考案されている。上面出射型の場合には、下面出射型に比べて開口率を大きくすることができるので、より高輝度が得られる発光素子を形成することができると考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−４３９８０号公報
【００１２】
なお、上記発明においては、陰極材料として透光性を有する材料が無いために陰極を形成した後、透明導電膜であるＩＴＯを積層し、陰極側から光を取り出すという構成を有している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記陰極側から光を取り出す素子構造の場合には、陰極としての機能を保持するために充分な成膜性が要求されるのに対し、光取り出し電極としての透光性を確保するために極薄膜で形成する必要があるため、両者の条件を満たすためには矛盾が生じてしまう。
【００１４】
そこで、本発明では、これらの問題を解決するため、上面出射型の発光装置の作製において、光取り出し電極としては、既に実用化レベルの特性を有しているＩＴＯやＩＺＯといった透明導電膜を電極材料として用い、従来の上面出射型の発光装置と素子構造の異なる発光素子を作製することを目的とする。
【００１５】
また、光取り出し電極として透明電極を形成する場合には、有機化合物層を形成した後で透明導電膜を形成することになる。通常、透明導電膜の成膜はスパッタリング法により行われるため、成膜時に有機化合物表面がスパッタリングダメージを受けることにより、素子劣化の原因となるといった問題がある。
【００１６】
そこで、本発明では上面出射型の発光素子の作製において、有機化合物層にダメージを与えることなく、これまで以上に発光素子の発光効率を向上させることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために陰極と、有機化合物層と陽極とからなる発光素子の陽極と有機化合物層との界面に保護膜を形成することを特徴とする。
【００１８】
なお、本発明において、陽極は透光性を有する導電膜で形成され、光取り出し電極としての機能を有する。また、陰極は画素電極上に形成されるため、陰極材料が必ずしも遮光性を有する必要はないが、画素電極と陰極を積層させたときの積層膜が遮光性を有している必要がある。これは、有機化合物層で生じた光を効率よく陽極側から取り出すためである。なお、ここでいう遮光性とは、その積層膜に対する可視光の透過率が１０％未満であることをいう。また、陰極材料としては、仕事関数が３．８ｅＶ以下の材料を用いることを特徴とする。なお、このような陰極材料を用いることにより、陰極と有機化合物層の間におけるエネルギー障壁を緩和することができるので陰極からの電子の注入性が高められる。
【００１９】
また、陰極上に形成された有機化合物層の上に保護膜が形成される。本明細書中でいう保護膜とは、有機化合物層形成後に形成される陽極成膜時に有機化合物層に与えられるスパッタダメージを防ぐための機能を有するものである。なお、保護膜を形成する材料としては、陽極からの正孔（ホール）の注入性を向上させることができるような仕事関数が４．５〜５．５ｅＶの材料を用いることを特徴とする。さらに、本発明において、有機化合物膜と保護膜との界面には混合領域が形成される。なお、本明細書中における混合領域とは、有機化合物層と保護膜との界面に形成され、有機化合物層を形成する材料と、保護膜を形成する材料とからなる領域のことをいう。
【００２０】
このように界面に混合領域を形成することにより、有機化合物層を形成する材料の仕事関数と保護膜を形成する材料の仕事関数とにより生じるエネルギー障壁を緩和させることができるので、陽極から注入された正孔の輸送性を高めることができるとともに、有機化合物層上に形成される保護膜の密着性を高めることができるので、素子特性をも向上させることができる。
【００２１】
また、保護膜を形成した後で発光素子の陽極が形成されるが、本発明においては、従来の陽極材料であるＩＴＯやＩＺＯといった透明導電膜を用いることができるので、これまでの陽極と何ら変わりなく作製することができる。
【００２２】
本発明において開示する発明の構成は、
絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜に形成された開口部において、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含むことを特徴とする発光装置である。
【００２３】
また、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜に形成された開口部において、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含み、かつ、その平均膜厚が０．５〜１０ｎｍ、好ましくは１〜５ｎｍであることを特徴とする発光装置である。
【００２４】
また、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成されたバリア膜と、前記バリア膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、層間絶縁膜およびバリア膜に形成された開口部を介して前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含むことを特徴とする発光装置である。
【００２５】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成されたバリア膜と、前記バリア膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜および前記バリア膜に形成された開口部を介して前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、前記混合領域は、前記有機化合物層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含み、かつ、その平均膜厚が０．５〜１０ｎｍ、好ましくは１〜５ｎｍであることを特徴とする発光装置である。
【００２６】
なお、上記構成において、バリア膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜からなり、層間絶縁膜からの酸素等の脱ガスや水分等が発光素子の方へ侵入するのを防ぐことができると共に、陰極材料として含まれているアルカリ金属の層間絶縁膜側への侵入を防ぐことができる。
【００２７】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された画素電極と、前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、前記画素電極上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、保護膜と、陽極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴはソース領域およびドレイン領域を有し、前記画素電極は、前記層間絶縁膜に形成された開口部において、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層と前記保護膜との間には混合領域を有し、前記有機化合物層は、有機化合物からなる第一の層と、前記第一の層を構成する物質とは異なる有機化合物からなる第二の層とを有し、前記第一の層と前記第二の層との間に、前記第一の層を構成する有機化合物、および前記第二の層を構成する有機化合物を含む混合層を有することを特徴とする発光装置である。
【００２８】
上記各構成において、層間絶縁膜および絶縁膜は酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む絶縁性の膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。また、塗布法により形成される塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）を用いることもできる。
【００２９】
また、上記各構成において、画素電極は基板上に形成されたＴＦＴと電気的に接続される配線としての機能を有し、アルミニウム、チタンおよびタングステンなどの低抵抗な金属材料を単体若しくは積層して用いることにより形成される。
【００３０】
上記各構成において、陰極は、仕事関数の小さい材料からなり、画素電極上に形成される。ここでは、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちアルカリ金属及びアルカリ土類金属の他、希土類金属を含む遷移金属などが適しているが、本発明では、特にこれらを含む合金や化合物が適している。これは、仕事関数の小さい金属は大気中で不安定であり、酸化や剥離が問題となるためである。
【００３１】
具体的には、上記金属を含むフッ化物としてフッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等を用いることができる。その他にもマグネシウムに銀を添加した合金（Ｍｇ：Ａｇ）や、アルミニウムにリチウムを添加した合金（Ａｌ：Ｌｉ）、アルミニウムにリチウム、カルシウム及びマグネシウムを含んだ合金などを用いることができる。なお、リチウムを添加したアルミニウム合金は、最もアルミニウムの仕事関数を小さくすることができる。
【００３２】
なお、陰極は上述した材料を用いて、１〜５０ｎｍの厚さで形成されるが、上述したフッ化物を用いる場合には５ｎｍ以下の極薄膜で用いることが好ましい。また、その他にもリチウムアセチルアセトネート（Ｌｉａｃａｃ）といった材料を用いることができる。
【００３３】
また、上記各構成において、有機化合物層とは陰極及び陽極から注入されたキャリアが再結合する場である。有機化合物層は、発光層のみの単層で形成される場合もあるが、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、ブロッキング層、電子輸送層および電子注入層などの複数の層が積層されて形成される場合も本発明に含まれる。さらに、複数の層が積層されて形成される場合には、各積層界面において、隣り合う層を形成する材料を混合させて形成される層（これを本明細書中では混合層という）を形成することもできる。なお、混合層を形成することにより、積層界面に生じるエネルギーギャップを緩和させることができるので、有機化合物層内でのキャリアの移動度を高めることができ、駆動電圧を低下させることができる。
【００３４】
また、上記各構成において、混合領域は、有機化合物層を形成する材料と保護膜を形成する金属材料とからなり、混合領域全体に含まれる金属材料の含有量は１０〜５０％であることが望ましい。
【００３５】
さらに本発明における有機化合物層は、低分子系もしくは高分子系の有機化合物を用いて形成される場合だけではなく、有機化合物層の一部に無機材料（具体的には、ＳｉおよびＧｅの酸化物の他、窒化炭素（ＣｘＮｙ）、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、およびランタノイド系元素のいずれかの酸化物とＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、およびＩｒのいずれかとの組み合わせた材料等）を用いることも可能である。
【００３６】
また、上記各構成において、保護膜は有機化合物層の上に形成され、陽極形成時のスパッタダメージを防ぐ機能を有する。なお、保護膜は陽極と接して形成されるため、その材料としては、陽極材料となるＩＴＯなどの仕事関数と同じであるかそれ以上の仕事関数（４．５〜５．５ｅＶ）を有する金属材料を用いることにより形成される。なお、本発明においては、元素周期律において遷移金属に属する金属を用いることができる。また、遷移金属の中でも、特に長周期型の周期律表における元素周期律の第９族、第１０族、または第１１族に属する金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）といった金属材料が好ましい。
【００３７】
なお、本発明の素子構造の場合には、有機化合物層で生じた光は、保護膜を透過して、陽極から外部に出射されるため可視光の透過率が７０〜１００％である必要がある。そのため陽極および保護膜の透過率はいずれも７０〜１００％である必要がある。また、本発明における保護膜は、陽極成膜時におけるスパッタダメージを防ぐことがその目的であることから、必ずしも均一な膜である必要はなく、透過率が確保できればよいため５〜５０ｎｍの膜厚で形成すればよい。
【００３８】
尚、本発明の発光装置から得られる発光は、一重項励起状態又は三重項励起状態のいずれか一方、またはその両者による発光を含むものとする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。なお、図１（Ａ）には、画素電極１０１上に形成された発光素子１０２の素子構造について示す。
【００４０】
図１（Ａ）に示すように画素電極１０１上に陰極１０３が形成され、陰極１０３と接して有機化合物層１０４が形成され、有機化合物層１０４と接して保護膜１０５が形成され、その上に陽極１０６が形成される。なお、陰極１０３から有機化合物層１０４に電子が注入され、陽極１０６からは有機化合物層１０４に正孔が注入される。そして、有機化合物層１０４において、正孔と電子が再結合することにより発光が得られる。
【００４１】
また、画素電極１０１は、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）のソース領域、またはドレイン領域のいずれか一方と陰極１０３とを電気的に接続する機能を有する。なお、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように陰極１０３とは別に画素電極１０１を設ける場合には、有機化合物層１０４と直接接することはなく、発光素子１０２の電極（陰極）として機能するわけでもないので、配線材料に要求される導電率の高い材料で形成すればよい。ただし、画素電極１０１自体を発光素子の陰極として用いる場合には、陰極として機能する程度に仕事関数の小さい金属材料（具体的には、仕事関数が３．８ｅＶ以下）を用いる必要がある。
【００４２】
次に画素電極１０１上に陰極１０３が形成される。なお、陰極１０３に用いる仕事関数の小さい（具体的には、仕事関数が３．８ｅＶ以下）材料としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちアルカリ金属及びアルカリ土類金属の他、希土類金属を含む遷移金属が適しているが、本発明では、特にこれらを含む合金や化合物が適している。これは、仕事関数の小さい金属は大気中で不安定であり、酸化や剥離が問題となるためである。
【００４３】
また、有機化合物層１０４は、発光層を含み、正孔注入層、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、および電子注入層といったキャリアに対する機能の異なる層のいずれか一つ、もしくは複数を組み合わせて積層することにより形成される。なお、有機化合物層１０４を形成する材料としては、公知の材料を用いることができる。なお、本発明において、有機化合物層が２種類以上の積層構造を有する場合においては、その積層界面に隣り合う層を形成する材料からなる層（以下、混合層という）を形成することもできる。なお、積層界面に混合層を形成することにより、界面において仕事関数によりエネルギーギャップを緩和することができるので有機化合物層の内部におけるキャリア（正孔および電子）の輸送性を高めることができる。
【００４４】
本発明において、有機化合物層１０４を形成したところで、有機化合物層１０４の上に混合領域１０７を形成する。なお、混合領域１０７は、有機化合物層１０４の形成に用いた有機化合物と、保護膜１０５の形成に用いる金属材料とを含み形成される。
【００４５】
なお、保護膜１０５は、陽極１０６を形成する時のスパッタダメージを防ぐ機能を有する。その他にも、保護膜を形成することにより先に形成された有機化合物層への水分や酸素等の侵入を防ぐ効果も期待できる。また、保護膜１０５は陽極１０６と接して形成されるため、その材料としては、陽極からの正孔の注入性を妨げないために陽極１０６の材料となるＩＴＯなどと同じであるかそれ以上の仕事関数（４．５ｅＶ〜５．５ｅＶ）を有する金属材料を用いるとよい。
【００４６】
また、図１（Ｂ）には、基板１１０上に形成されたＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴともいう）１１１と図１（Ａ）に示した発光素子１０２とが電気的に接続されたアクティブマトリクス型の発光装置を示す。
【００４７】
図１（Ｂ）において、電流制御用ＴＦＴ１１１はソース領域、ドレイン領域、チャネル領域、ゲート絶縁膜およびゲート電極を有しており、これらを覆って層間絶縁膜１１２が形成される。さらに、層間絶縁膜１１２からの脱ガスや水分の放出を防ぐためにバリア膜１０８が形成されており、バリア膜１０８上に配線１１３と同時に画素電極１０１が形成される。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、ＴＦＴ１０５のソース領域またはドレイン領域のいずれか一方に電気的な信号を入力するのが配線１１３であり、また、他方から電気的な信号を出力するのが画素電極１０１である。
【００４９】
なお、画素電極１０１の端部は絶縁層１１４で覆われており、表面に露出している画素電極１０１上に陰極１０３が形成される。また、陰極１０３上には、図１（Ａ）で示したのと同様に有機化合物層１０４、保護膜１０５および陽極１０６が積層され、発光素子１０２が完成する。
【００５０】
ここで、図２（（Ａ）〜（Ｄ））および図３（（Ａ）〜（Ｄ））を用いてアクティブマトリクス型の発光装置の作製方法について説明する。
【００５１】
図２（Ａ）において、基板２０１上にＴＦＴ２０２が形成されている。なお、本実施の形態では、基板２０１としてガラス基板を用いるが、石英基板を用いても良い。また、本発明において、光は発光素子から基板と反対側に出射されるため、基板が特に透光性である必要はなく、遮光性の公知の材料を用いることもできる。ＴＦＴ２０２は公知の方法を用いて形成すれば良く、ＴＦＴ２０２は、少なくともゲート電極２０３と、ゲート絶縁膜２０４を挟んでゲート電極２０３と反対側に形成されたソース領域２０５と、ドレイン領域２０６と、チャネル形成領域２０７、とを備えている。なお、チャネル領域２０７は、ソース領域２０５と、ドレイン領域２０６との間に形成されている。
【００５２】
また、図２（Ｂ）に示すようにＴＦＴ２０２を覆って層間絶縁膜２０８が１〜２μｍの膜厚で設けられ、層間絶縁膜２０８上にバリア膜２０９が形成される。
【００５３】
なお、層間絶縁膜２０８を形成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む絶縁性の膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性または非感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。また、例えばアクリルと酸化珪素との積層膜のように上述した材料を積層させた膜を用いることもできる。なお、層間絶縁膜は、スパッタリング法や蒸着法により形成される。さらに、塗布法により形成されるシリコン酸化膜として、塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）を用いることもできる。
【００５４】
また、バリア膜２０９を形成する材料としては、具体的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜を用いることができる。また、０．２〜１．０μｍの膜厚で形成することが望ましい。なお、バリア膜２０９を設けることで、アルカリ金属、水、または有機気体などの拡散を防ぐことができる。
【００５５】
そして、層間絶縁膜２０８およびバリア膜２０９に開口部を形成した後、バリア膜２０９の上に導電膜２１０をスパッタリング法により成膜する（図２（Ｃ））。
【００５６】
導電膜２１０を形成する導電性材料としてはタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）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用いることができる。また、これらを複数組み合わせて積層構造としてもよい。なお、ここでは、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造を用いる。
【００５７】
次に図２（Ｄ）に示すように上記導電膜２１０をパターニングすることによりＴＦＴ２０２と電気的に接続される配線２１１を形成する。なお、本発明においては、配線としての機能も兼ねた画素電極２１２が同時に形成される。また、パターニングの方法としては、ドライエッチング法又はウエットエッチング法のいずれを用いてもよい。
【００５８】
また、図３（Ａ）に示すように陽極の端部と陽極間の隙間を覆うようにして絶縁層２１３が形成される。なお、絶縁層２１３は絶縁膜を形成した後で、画素電極上に開口部を形成することにより得ることができる。絶縁層２１３を形成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む材料の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。さらに、シリコン酸化膜として、塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）を用いることもできる。なお、膜厚は、０．１〜２μｍで形成することができるが、特に酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む材料を用いる場合には０．１〜０．３μｍの膜厚で形成することが望ましい。
【００５９】
次に陰極２１４が形成される。なお、陰極２１４は、陰極材料をメタルマスクを用いてスパッタリング法や蒸着法によりパターニングして作製される。なお、陰極２１４を形成する材料としては陰極２１４からの電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料が好ましく、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちアルカリ金属及びアルカリ土類金属の他、希土類金属を含む遷移金属などを用いることができる。
【００６０】
具体的には、上記金属を含むフッ化物としてフッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等を用いることができる。その他にもマグネシウムに銀を添加した合金（Ｍｇ：Ａｇ）や、アルミニウムにリチウムを添加した合金（Ａｌ：Ｌｉ）、アルミニウムにリチウム、カルシウム及びマグネシウムを含んだ合金などを用いることができる。なお、リチウムを添加したアルミニウム合金は、最もアルミニウムの仕事関数を小さくすることができる。
【００６１】
なお、陰極２１４は上述した材料を用いて、１〜５０ｎｍの厚さで形成されるが、上述したフッ化物を用いる場合には５ｎｍ以下の極薄膜で用いることが好ましい。また、その他にもリチウムアセチルアセトネート（Ｌｉａｃａｃ）といった材料を用いることができる。
【００６２】
次に、有機化合物層２１５が、陰極２１４上に形成される（図３（Ｂ））。なお、有機化合物層２１５を形成する材料としては、低分子系、高分子系、もしくは中分子系の公知の有機化合物を用いることができる。なお、ここでいう中分子系の有機化合物とは、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体（好ましくは分子数１０以下）、又は連鎖する分子の長さが５μｍ以下（好ましくは５０ｎｍ以下）の有機化合物のことをいう。また、成膜方法としては、蒸着法（抵抗加熱法）、スピンコーティング法、インクジェット法、印刷法等を用いることができる。なお、有機化合物層はメタルマスクを用いて成膜することによりパターニングすることができる。
【００６３】
なお、有機化合物層２１５が単層構造、積層構造のいずれの場合であってもその膜厚は１０〜３００ｎｍであることが望ましい。
【００６４】
次に、有機化合物層２１５の上には混合領域２１６が形成される。混合領域２１６の形成には、有機化合物層２１５の形成に用いた有機化合物（有機化合物層が積層構造を有していた場合には、最表面の層を形成している有機化合物）と、次に形成される保護膜２１７を形成する材料（金属材料）とが用いられる。
【００６５】
例えば、有機化合物層２１５が蒸着法により形成されていた場合には、金属材料との共蒸着により形成され、有機化合物層２１５がスピンコート法などの塗布法により形成される場合には、塗布液に金属材料を混合した混合液を塗布することにより形成される。
【００６６】
なお、蒸着法を用いて混合領域２１６を形成する場合には図１７に示すような蒸着室において成膜を行う。図１７に示すように基板３０１は、ホルダ３０２に固定されており、さらにその下方には、蒸発源３０３が設けられている。蒸発源３０３ａには、有機化合物３０４ａが備えられており、蒸発源３０３ｂには、金属材料３０４ｂがそれぞれ備えられている。また、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）のそれぞれには、シャッター３０６（３０６ａ、３０６ｂ）が形成されている。なお、成膜室において膜が均一に成膜されるように、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）、または、蒸着される基板が移動（回転）するようにしておくと良い。なお、ここでは、蒸発源を２つしか示していないが、有機化合物層が積層構造を有する場合などには、複数の有機化合物が必要となるため、複数の蒸発源を設けることにより実施することができる。
【００６７】
また、蒸発源３０３（３０３ａ、３０３ｂ）は、導電性の材料からなり、ここに電圧が印加された際に生じる抵抗により内部の有機化合物３０４ａ、または金属材料３０４ｂが加熱されると、気化して基板３０１の表面へ蒸着される。なお、基板３０１の表面とは本明細書中では、基板とその上に形成された薄膜も含むこととし、ここでは、基板３０１上にＴＦＴ、ＴＦＴと接続された画素電極および陰極が形成されている。
【００６８】
なお、シャッター３０６（３０６ａ、３０６ｂ）は、気化した有機化合物３０４ａ、または金属材料３０４ｂの蒸着を制御する。つまり、シャッターが開いているとき、加熱により気化した有機化合物３０４ａ、または金属材料３０４ｂを蒸着することができる。
【００６９】
また、成膜室には、防着シールド３０７が設けられており、蒸着時に基板上に蒸着されなかった有機化合物を付着させることができる。そして、防着シールド３０７の周囲に設けられている電熱線３０８で防着シールド３０７全体を加熱することができるので、付着した有機化合物を気化させることができるため蒸着されなかった有機化合物を再び回収することができる。
【００７０】
例えば、先に説明した有機化合物層２１５が第１の蒸発源３０３ａに備えられている有機化合物を蒸着することにより形成され、第２の蒸発源３０３ｂに、保護膜２１７を形成する金属材料が備えられているとする。この場合、第１の蒸発源３０３ａに備えられている有機化合物と、第２の蒸発源３０３ｂに備えられている金属材料とを同時に基板上へ蒸着（共蒸着）することにより混合領域２１６を形成することができる。なお、本実施の形態において形成される混合領域２１６の膜厚は、平均膜厚が０．５〜１０ｎｍであり、好ましくは１〜５ｎｍとなるように形成する。
【００７１】
なお、混合領域２１６を形成した後、第１の蒸発源３０３ａのシャッター３０６ａのみを閉じることにより、第２の蒸発源３０３ｂから金属材料のみで形成される保護膜２１７を混合領域２１６上に形成することができる（図３（ｂ））。なお、ここでの成膜を連続的に行うことにより、界面における不純物汚染を防ぐことができる。
【００７２】
なお、保護膜２１７を形成する金属材料としては、陽極２１７の材料となるＩＴＯなどの仕事関数と同じであるかそれ以上の仕事関数（具体的には４．５〜５．５ｅＶ）を有する金属材料を用いることにより形成される。例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）等の長周期型の元素周期律表における第９族、第１０族または第１１族に属する金属材料を用いることにより形成することができる。また、本発明における保護膜は、陽極２１７を成膜する際に有機化合物層に与えられるスパッタダメージを防ぐことがその目的であることから、必ずしも均一な膜である必要はなく、透過率が確保できればよいため、可視光の透過率が７０〜１００％である導電膜を用い、０．５〜５ｎｍの膜厚で形成するとよい。
【００７３】
さらに、保護膜２１７上に陽極２１８を形成することにより発光素子２１９が完成する。陽極２１８を形成する材料としては、ＩＴＯやＩＺＯの他、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）といった透明導電膜を用い、スパッタリング法により形成する。
【００７４】
なお、ここではトップゲート型のＴＦＴを例として説明したが、特に限定されず、トップゲート型のＴＦＴに代えて、ボトムゲート型ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴやその他のＴＦＴ構造に適用することも可能である。
【００７５】
このような構造とすることによって、有機化合物層２１５において、キャリアの再結合により生じた発光を陽極２１８側から効率良く出射させることができる。
【００７６】
また、本発明の発光装置においては、図４（Ａ）（Ｂ）に示す構造とすることも可能である。図４（Ａ）に示す構造は、図１（Ａ）と比べて画素電極４０１を形成する材料としてＩＴＯを用いて形成される点、および陰極材料に関して異なるが、それ以外については、図１（Ａ）（Ｂ）における説明を参照すればよい。
【００７７】
さらに、図４（Ｂ）には、基板４１０上に形成されたＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴともいう）４１１と図４（Ａ）に示した発光素子４０２とが電気的に接続されたアクティブマトリクス型の発光装置を示すが、配線４１３と画素電極４０１が別々に形成され、画素電極がＩＴＯで形成されている点で図１（Ｂ）で示したものとは異なる構造を有する。なお、この構造を形成する場合には、画素電極側からの無駄な光の出射を防ぐために陰極４０３が遮光性を有するように形成することが望ましい。なお、図１（Ａ）（Ｂ）の場合と同様に、陰極材料としては、仕事関数の小さい（具体的には、仕事関数が３．８ｅＶ以下）材料であり、さらに膜厚等を厚く形成することにより遮光性を有することができる材料を用いることが望ましい。
【００７８】
以上のような構造を有する本発明の発光装置について、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。
【００７９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００８０】
（実施例１）
本実施例では、本発明の発光装置が有する発光素子の素子構造について図５（Ａ）（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成される場合について説明する。
【００８１】
実施の形態で説明したように、画素電極上に陰極５０１が形成される。本実施例において、陰極５０１は、ＣｓＦを用いて蒸着法により５ｎｍの膜厚で形成される。
【００８２】
そして、陰極５０１上に有機化合物層５０３が形成されるが、初めに電子輸送層５０４が形成される。電子輸送層５０４は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施例では、電子輸送層５０４としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８３】
さらに、ブロッキング層５０５を形成する。ブロッキング層５０５は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層５０６に注入された正孔が電子輸送層５０４を通り抜けて陰極５０１に到達してしまった場合に再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施例ではブロッキング層５０５としてバソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８４】
次に発光層５０６が形成される。本実施例では、発光層５０６において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層５０６は、正孔輸送性のホスト材料として４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）を用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【００８５】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層５０７が形成される。ここでは４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８６】
最後に正孔注入層５０８を形成することにより積層構造を有する有機化合物層５０３が完成する。なお、正孔注入層５０８は、陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する。本実施例においては、正孔注入層５０８として、銅フタロシアニン（Ｃｕ−Ｐｃ）を３０ｎｍの膜厚で成膜して形成する。なお、蒸着法を用いて形成する。
【００８７】
次に、正孔注入層５０８の形成に用いた材料と、この後形成される保護膜の材料とを共蒸着することにより、混合領域５１１を形成する。本実施例ではＣｕ−Ｐｃと金とを共蒸着し、１〜２ｎｍの膜厚で形成する。
【００８８】
混合領域５１１を形成した後、保護膜５０９が形成される。なお、保護膜５０９を形成する金属材料としては、具体的には、可視光の透過率が７０〜１００％であり、なおかつ仕事関数が４．５〜５．５の導電膜を用いる。また、金属膜は、可視光に対して不透明であることが多いため０．５〜５ｎｍの膜厚で形成する。なお、本実施例では、先に述べたように金を用い、４ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
【００８９】
次に陽極５１０が形成される。本発明において、陽極５１０は有機化合物層５０３で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陽極５１０は、正孔を有機化合物層５０３に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施例では、陽極５１０を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、ＩＤＩＸＯ等）を用いて陽極５１０を形成することもできる。
【００９０】
なお、本実施例において、図５（Ｂ）に示すように有機化合物層５０３を形成する電子輸送層５０４、ブロッキング層５０５、発光層５０６、正孔輸送層５０７、正孔注入層５０８の積層界面に隣り合う層を形成する材料からなる混合層を形成することもできる。
【００９１】
具体的には、電子輸送層５０４とブロッキング層５０５との積層界面に混合層I（５３１）を形成し、ブロッキング層５０５と発光層５０６との積層界面に混合層II（５３2）を形成し、発光層５０６と正孔輸送層５０７との積層界面に混合層III（５３３）を形成し、正孔輸送層５０７と正孔注入層５０８との積層界面に混合層IV（５３４）を形成する。なお、本実施例の場合には、混合層I（５３１）をＡｌｑ3とＢＣＰを共蒸着させることにより形成し、混合層II（５３2）をＢＣＰ、ＣＢＰ、および（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）とを共蒸着させることにより形成し、混合層III（５３３）をＣＢＰ、（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、およびα−ＮＰＤを共蒸着させることにより形成し、混合層IV（５３４）をα−ＮＰＤとＣｕ−Ｐｃとで共蒸着させることにより形成する。
【００９２】
なお、図５（Ｂ）に示したのは、好ましい一例であることから、必ずしも有機化合物層の積層界面全てに混合層を形成する必要はなく、例えば、発光層５０６と接するブロッキング層５０５、および正孔輸送層５０７との界面にのみ混合層を形成しても良い。
【００９３】
以上により、有機化合物層に低分子系の材料を用いて形成された発光素子を形成することができる。
【００９４】
（実施例２）
本実施例では、本発明の発光装置が有する発光素子の素子構造について図６（（Ａ）〜（Ｃ））を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に高分子系化合物を用いて形成され素子構造について説明する。
【００９５】
実施の形態で説明したように、画素電極上に陰極７０１が形成される。本実施例において、陰極７０１は、ＣａＦを用いて蒸着法により５ｎｍの膜厚で形成される。
【００９６】
また、本実施例において陰極７０１上に形成される有機化合物層７０２は、発光層７０３と正孔輸送層７０４との積層構造からなる。なお、本実施例における有機化合物層７０２には、高分子系の有機化合物を用いて形成する。
【００９７】
また、発光層７０３には、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、もしくはポリフルオレン系の材料を用いることができる。
【００９８】
ポリパラフェニレンビニレン系の材料としては、オレンジ色の発光が得られるポリパラフェニレンビニレン(poly(p-phenylene vinylene))（以下、ＰＰＶと示す）、ポリ（２−（２'−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）(poly[2-(2'-ethylhexoxy)-5-methoxy-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＭＥＨ−ＰＰＶと示す）、緑色の発光が得られるポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１,４−フェニレンビニレン）(poly[2-(dialkoxyphenyl)-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＲＯＰｈ−ＰＰＶと示す）等を用いることができる。
【００９９】
ポリパラフェニレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene))（以下、ＲＯ−ＰＰＰと示す）、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dihexoxy-1,4-phenylene))等を用いることができる。
【０１００】
また、ポリチオフェン系の材料としては、赤色発光が得られるポリ（３−アルキルチオフェン）(poly(3-alkylthiophene))（以下、ＰＡＴと示す）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(poly(3-hexylthiophene))（以下、ＰＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）(poly(3-cyclohexylthiophene))（以下、ＰＣＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))（以下、ＰＣＨＭＴと示す）、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）(poly(3,4-dicyclohexylthiophene))（以下、ＰＤＣＨＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］(poly[3-(4octylphenyl)-thiophene])（以下、ＰＯＰＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］(poly[3-(4-octylphenyl)-2,2-bithiophene])（以下、ＰＴＯＰＴと示す）等を用いることができる。
【０１０１】
さらに、ポリフルオレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）(poly(9,9-dialkylfluorene)（以下、ＰＤＡＦと示す）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）(poly(9,9-dioctylfluorene)（以下、ＰＤＯＦと示す）等を用いることができる。
【０１０２】
なお、これらの材料は、有機溶媒に溶解させた溶液を塗布法により塗布して形成する。なお、ここで用いる有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等である。
【０１０３】
本実施例では、発光層７０３としてＰＰＶからなる膜を８０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１０４】
正孔輸送層７０４には、ＰＥＤＯＴ（poly(3,4‐ethylene dioxythiophene)）とアクセプター材料であるポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）とを両方用いて形成する他、ポリアニリン（以下、ＰＡＮＩと示す）とアクセプター材料であるショウノウスルホン酸（以下、ＣＳＡと示す）とを両方用いて形成することができる。なお、これらの材料は、水溶性であることから水溶液としたものを塗布法により塗布して成膜する。なお、本実施例では正孔輸送層７０４としてＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。以上により発光層７０３および正孔輸送層７０４とを積層した有機化合物層７０２を得ることができる。
【０１０５】
次に、正孔輸送層７０４の形成に用いた塗布液に、この後形成される保護膜の材料を混合させたものを塗布することにより混合領域７０７を形成する。なお、本実施例ではＰＥＤＯＴとＰＳＳ材料とを含む水溶液に金を混合した塗布液を塗布して、１〜２ｎｍの膜厚で形成する。
【０１０６】
混合領域７０７を形成した後、保護７０５が形成される。なお、保護膜７０５を形成する金属材料としては、具体的には、可視光の透過率が７０〜１００％であり、なおかつ仕事関数が４．５〜５．５の導電膜を用いる。また、金属膜は、可視光に対して不透明であることが多いため０．５〜５ｎｍの膜厚で形成する。なお、本実施例では、金を用い、４ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
【０１０７】
次に陽極７０６が形成される。本発明において、陽極７０６は有機化合物層７０２で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陽極７０６は、正孔を有機化合物層７０２に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施例では、陽極７０６を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、ＩＤＩＸＯ等）を用いて陽極７０６を形成することもできる。
【０１０８】
なお、本実施例において、図６（Ｂ）に示すように有機化合物層７０２を形成する発光層７０３と正孔輸送層７０４との積層界面に隣り合う層を形成する材料からなる混合層７３１を形成することもできる。
【０１０９】
以上により、有機化合物層に高分子系の材料を用いて形成された発光素子を形成することができる。
【０１１０】
（実施例３）
本発明の実施例について図７〜図１０を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に説明する。
【０１１１】
まず、基板６００上に下地絶縁膜６０１を形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。
【０１１２】
基板６００としては、ガラス基板（＃１７３７）を用い、下地絶縁膜６０１としては、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を５０nm（好ましくは１０〜２００nm）形成する。次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸（１／１００希釈）で除去する。次いでプラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層形成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ4で非晶質構造を有する半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎｍの厚さ（好ましくは２５〜８０ｎｍ）で形成する。
【０１１３】
本実施例では下地膜６０１を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。また、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（Ｓｉ1-XＧｅX（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すればよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連続成膜してもよい。
【０１１４】
次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸化膜を形成する。次いで、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％に希釈したガス流量３０ｓｃｃｍ、ドーズ量２×１０12／ｃｍ2で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
【０１１５】
次いで、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【０１１６】
次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
【０１１７】
次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。レーザー光には波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザー光や、ＹＶＯ4レーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。いずれにしても、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度３９３ｍＪ／ｃｍ2でレーザー光の照射を大気中で行う。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。
【０１１８】
また、レーザー光の照射により形成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、第２のレーザー光の照射を窒素雰囲気、或いは真空中で行い、半導体膜表面を平坦化してもよい。その場合、このレーザー光（第２のレーザー光）には波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。第２のレーザー光のエネルギー密度は、第１のレーザー光のエネルギー密度より大きくし、好ましくは３０〜６０ｍＪ／ｃｍ2大きくする。
【０１１９】
なお、ここでのレーザー光の照射は、酸化膜を形成して後のスパッタ法による成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜への希ガス元素の添加を防止する上でも、ゲッタリング効果を増大させる上でも非常に重要である。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。
【０１２０】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例のスパッタ法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（ｓｃｃｍ）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングする。
【０１２１】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【０１２２】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１２３】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【０１２４】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１２５】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜６０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。なお、ゲート絶縁膜６０７としては、Ｓｉをターゲットとしたスパッタリング法で形成された酸化珪素膜と窒化珪素膜とからなる積層膜や、プラズマＣＶＤ法により形成された酸化窒化珪素膜や、酸化珪素膜を用いることができる。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。
【０１２６】
次いで、図７（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜６０９とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層する。
【０１２７】
第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ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で形成する。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、Ａｇ：Ｐｄ：Ｃｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【０１２８】
次に、図７（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク６１０〜６１３を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【０１２９】
本実施例では、基板側（試料ステージ）にも１５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。この後、レジストからなるマスク６１０〜６１３を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１３０】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。
【０１３１】
こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層６１５〜６１８（第１の導電層６１５ａ〜６１８ａと第２の導電層６１５ｂ〜６１８ｂ）を形成する。ゲート絶縁膜となる絶縁膜６０７は、１０〜２０ｎｍ程度エッチングされ、第１の形状の導電層６１５〜６１８で覆われない領域が薄くなったゲート絶縁膜６２０となる。
【０１３２】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に７００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを２５秒行った。基板側（試料ステージ）にも１０WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であり、絶縁膜６２０であるＳｉＯＮに対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯＮに対するＷの選択比は６．８３である。このようにエッチングガス用ガスにＳＦ6を用いた場合、絶縁膜６２０との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。本実施例では絶縁膜６２０において約８ｎｍしか膜減りが起きない。
【０１３３】
この第２のエッチング処理によりＷのテーパー角は７０°となった。この第２のエッチング処理により第２の導電層６２１ｂ〜６２４ｂを形成する。一方、第１の導電層は、ほとんどエッチングされず、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａとなる。なお、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａは、第１の導電層６１５ａ〜６１８ａとほぼ同一サイズである。実際には、第１の導電層の幅は、第２のエッチング処理前に比べて約０．３μｍ程度、即ち線幅全体で０．６μｍ程度後退する場合もあるがほとんどサイズに変化がない。
【０１３４】
また、２層構造に代えて、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造とした場合、第１のエッチング処理における第１のエッチング条件としては、ＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行えばよく、第１のエッチング処理における第２のエッチング条件としては、ＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行えばよく、第２のエッチング処理としてはＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行えばよい。
【０１３５】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行って図８（Ａ）の状態を得る。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第１の導電層及び第２の導電層６２１〜６２４がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域６２６〜６２９が形成される。第１の不純物領域６２６〜６２９には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。ここでは、第１の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ--領域とも呼ぶ。
【０１３６】
なお、本実施例ではレジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ったが、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行ってもよい。
【０１３７】
次いで、図８（Ｂ）に示すようにレジストからなるマスク６３１、６３２を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク６３１は駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク６３２は画素部のＴＦＴ（スイッチング用ＴＦＴ）を形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。
【０１３８】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２の導電層６２１ｂをマスクとして各半導体層に不純物領域が自己整合的に形成される。勿論、マスク６３１、６３２で覆われた領域には添加されない。こうして、第２の不純物領域６３４、６３５、６３６と、第３の不純物領域６３７、６３９が形成される。第２の不純物領域６３４、６３５、６３６には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。ここでは、第２の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ+領域とも呼ぶ。
【０１３９】
また、第３の不純物領域は第１の導電層により第２の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。なお、第３の不純物領域は、テーパー形状である第１の導電層の部分を通過させてドーピングを行うため、テーパ−部の端部に向かって不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここでは、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ-領域とも呼ぶ。また、マスク６３２で覆われた領域は、第２のドーピング処理で不純物元素が添加されず、第１の不純物領域６３８となる。
【０１４０】
次いで、レジストからなるマスク６３１、６３２を除去した後、新たにレジストからなるマスク６３０、６４０、６３３を形成して図８（Ｃ）に示すように第３のドーピング処理を行う。
【０１４１】
駆動回路において、上記第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層および保持容量を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域６４１及び第５の不純物領域６４３を形成する。
【０１４２】
また、第４の不純物領域６４１には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第４の不純物領域６４１には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域（ｎ--領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ+領域とも呼ぶ。
【０１４３】
また、第５の不純物領域６４３は第２の導電層１２５ａのテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ-領域とも呼ぶ。
【０１４４】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層６２１〜６２４はＴＦＴのゲート電極となる。
【０１４５】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸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。
【０１４６】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
【０１４７】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１４８】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜６４５を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う（図９（Ａ））。なお、第１の層間絶縁膜６４５は、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化酸化珪素膜と窒化珪素膜からなる積層構造としても良い。この工程は第１の層間絶縁膜６４５に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１４９】
次いで、第１の層間絶縁膜６４５上に有機樹脂膜から成る第２の層間絶縁膜６４６を形成する。本実施例では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成する。
【０１５０】
さらに、第２の層間絶縁膜６４６上に層間絶縁膜の内部から発生する酸素などの脱ガスや水分等が放出されるのを防ぐためにバリア膜６４７が形成される。バリア膜６４７を形成する材料としては、具体的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜を用いて、０．２〜１μｍの膜厚で形成することができるが、本実施例では、窒化珪素からなるバリア膜をスパッタリング法により０．３μｍの膜厚で形成する。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【０１５１】
次いで、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングした。
【０１５２】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線を形成する。また、場合によっては、配線と接して形成される発光素子の画素電極を同時に形成することもできる。これらの電極及び画素電極の材料は、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。こうして、配線６５０〜６５７が形成される。
【０１５３】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２を有する駆動回路７０５と、ｎチャネル型ＴＦＴからなるスイッチング用ＴＦＴ７０３、ｎチャネル型ＴＦＴからなる電流制御用ＴＦＴ７０４とを有する画素部７０６を同一基板上に形成することができる（図９（Ｃ））。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１５４】
画素部７０６において、スイッチング用ＴＦＴ７０３（ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０３、ゲート電極を形成する導電層６２３の外側に形成される第１の不純物領域（ｎ--領域）６３８とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３５を有している。
【０１５５】
また、画素部７０６において、電流制御用ＴＦＴ７０４（ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０４、ゲート電極を形成する導電層６２４の一部と絶縁膜を介して重なる第３の不純物領域（ｎ-領域）６３９とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３６を有している。
【０１５６】
また、駆動回路７０５において、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１はチャネル形成領域５０１、ゲート電極を形成する導電層６２１の一部と絶縁膜を介して重なる第３の不純物領域（ｎ-領域）６３７とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３４を有している。
【０１５７】
また、駆動回路７０５において、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域５０２、ゲート電極を形成する導電層６２２の一部と絶縁膜を介して重なる第５の不純物領域（ｐ-領域）６４３と、ソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域（ｐ+領域）６４１を有している。
【０１５８】
これらのＴＦＴ７０１、７０２を適宜組み合わせてシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成し、駆動回路７０５を形成すればよい。例えば、ＣＭＯＳ回路を形成する場合には、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１とｐチャネル型ＴＦＴ７０２を相補的に接続して形成すればよい。
【０１５９】
なお、信頼性が最優先とされる回路には、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造であるｎチャネル型ＴＦＴ７０１の構造が適している。
【０１６０】
なお、駆動回路７０５におけるＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ）は、高い駆動能力（オン電流：Ｉｏｎ）およびホットキャリア効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させることが要求されていることから本実施例では、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効である構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０１６１】
これに対して、画素部７０６におけるスイッチング用ＴＦＴ７０３は、低いオフ電流（Ｉｏｆｆ）が要求されていることから、本実施例ではオフ電流を低減するためのＴＦＴ構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重ならない領域（ＬＤＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０１６２】
次に絶縁膜を成膜する。なお、本実施例において絶縁膜を形成する材料としては、窒化珪素および酸化窒化珪素といった珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド（感光性ポリイミドを含む）、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることもできる。
【０１６３】
また、この絶縁膜の画素電極６５７に対応する位置に開口部を形成して、絶縁層６５８を形成する（図１０（Ａ））。なお、本実施例では感光性ポリイミドを用いて１μｍの絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ−法によりパターニングを行った後で、エッチング処理を行うことにより絶縁層６５８を形成する。
【０１６４】
次に、絶縁層６５８の開口部において露出している画素電極６５７上に陰極６５９をメタルマスクを用いた蒸着法によりパターン形成する。具体的な陰極材料としては、電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料で形成されることが望ましく、アルカリ金属やアルカリ土類金属に属する材料や希土類金属を含む遷移金属を単体で用いたり、その他の材料と積層したり、その他の材料とで形成される化合物（例えば、ＣｓＦ、ＢａＦ、ＣａＦ等）、その他の材料とで形成される合金（例えばＡｌ：Ｍｇ合金やＡｌ：Ｍｇ合金やＭｇ：Ｉｎ合金等）を用いることができる。なお、本実施例では、ＣｓＦを用いて５ｎｍの膜厚で形成する。さらに、陰極６５９上に有機化合物層６６０をメタルマスクを用いた蒸着法により形成する（図１０（Ａ））。ここでは、本実施例において赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物により形成される有機化合物層のうちの一種類が形成される様子を示すが、３種類の有機化合物層を形成する有機化合物の組み合わせについて、以下に詳細に説明する。
【０１６５】
はじめに、赤色発光を示す有機化合物層について説明する。具体的には、電子輸送層は、電子輸送性の有機化合物である、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層は、ブロッキング性の有機化合物である、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層は、発光性の有機化合物である、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）をホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）である４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）と共に共蒸着させて３０ｎｍの膜厚に成膜し、正孔輸送層は、正孔輸送性の有機化合物である、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜することにより赤色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０１６６】
なお、ここでは赤色発光の有機化合物層として、５種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく、赤色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１６７】
次に、緑色発光を示す有機化合物層について説明する。具体的には、電子輸送層は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層は、ブロッキング性の有機化合物であるＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜し、正孔輸送層は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜することにより緑色発光の有機化合物を形成することができる。
【０１６８】
なお、ここでは緑色発光の有機化合物層として、４種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、緑色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１６９】
次に、青色発光を示す有機化合物層について説明する。具体的には、電子輸送層は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層は、発光性および正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜することにより青色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０１７０】
なお、ここでは青色発光の有機化合物層として、３種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、青色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１７１】
以上に示したような組み合わせの有機化合物層を陽極上に形成することにより画素部において、赤色発光、緑色発光及び青色発光を示す有機化合物層を形成することができる。
【０１７２】
なお、本実施例では、上記各有機化合物層の上に有機化合物層６６０を形成する材料と、保護膜６６１を形成する材料とを共蒸着して混合領域を形成する。図１０（Ｂ）において、有機化合物層と保護膜との界面で、破線で示しているところが混合領域である。なお、混合領域は、有機化合物層６６０及び絶縁層６５８を覆って１〜２ｎｍの膜厚で形成される。例えば、有機化合物層６６０が赤色発光を示す有機化合物層で形成され、保護膜６６１を形成する金属材料として金が用いられていた場合には、正孔輸送層を形成するα−ＮＰＤと金とを共蒸着することにより混合領域が形成される。
【０１７３】
混合領域の上には保護膜６６１が形成される。なお、保護膜６６１を形成する金属材料としては、具体的には、可視光の透過率が７０〜１００％であり、なおかつ仕事関数が４．５〜５．５の導電膜を用いる。また、金属膜は、可視光に対して不透明であることが多いため０．５〜５ｎｍの膜厚で形成する。なお、本実施例では、先に述べたように金を用い、４ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
【０１７４】
次に陽極６６２が形成される。本発明において、陽極６６２は有機化合物層６６０で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陽極６６２は、正孔を有機化合物層６６０に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施例では、陽極６６２を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、ＩＤＩＸＯ等）を用いて陽極６６２を形成することもできる。また、陽極６６２形成時においては、基板の裏面側から基板を冷却、または、基板温度が８０℃程度に維持されるようにすることで、スパッタリング時に有機化合物層に与えられる熱のダメージを緩和させてもよい。
【０１７５】
こうして図１０（Ｂ）に示すように、電流制御用ＴＦＴ７０４に電気的に接続された画素電極６５７と、前記画素電極６５７と隣り合う画素電極（図示せず）との隙間に形成された絶縁層６５８と、画素電極６５７上に形成された陰極６５９と、陰極６５９上に形成された有機化合物層６６０と、有機化合物層６６０及び絶縁層６５８上に形成された混合領域と、混合領域上に形成された保護膜６６１と、保護膜６６１上に形成された陽極６６２とからなる発光素子６６３を有する素子基板を形成することができる。
【０１７６】
なお、本実施例における発光装置の作製工程においては、回路の構成および工程の関係上、ゲート電極を形成している材料を用いてソース線を形成し、ソース領域、ドレイン領域と電気的に接続された配線を形成する材料を用いて走査線を形成しているが、それぞれ異なる材料を用いることは可能である。
【０１７７】
また、本発明の発光装置は、ソース線から入力されるビデオ信号に基づいた所定の電圧が電流制御用ＴＦＴ７０４のゲートに入力される方式（以下、定電圧駆動方式という）の場合や、ソース信号線から入力されるビデオ信号に基づいた所定の電流が電流制御用ＴＦＴ７０４から入力される方式（以下、定電流駆動方式という）のいずれの場合においても実施することが可能である。なお、本実施例において、ＴＦＴの駆動電圧は、１．２〜１０Ｖであり、好ましくは、２．５〜５．５Ｖである。
【０１７８】
さらに、本実施例の図１０（Ｂ）において説明した発光装置の構造の一部が異なる場合について図１５に示す。
【０１７９】
図１５において、図１０（Ｂ）と同様にして画素電極１５０１が形成される。そして、その端部を覆うように絶縁層１５０２が形成されるが、ここでは、絶縁層１５０２を形成する材料として窒化珪素、酸化珪素、または酸化窒化珪素といった珪素を含む無機絶縁材料を用いて０．１〜０．３μｍの膜厚で形成する。
【０１８０】
具体的には、窒化珪素膜をスパッタリング法により０．２μｍの膜厚で形成する。
【０１８１】
以上のように絶縁層１５０２を無機絶縁材料により形成することで、有機樹脂膜を用いて形成した場合に比べて、材料から放出される水分や有機気体等を低減させることができる。
【０１８２】
また、図１５（Ｂ）には、図１５（Ａ）の構造を有する場合における画素部１５１１の一部の上面図を示す。画素部１５１１には、複数の画素１５１２が形成されている。また、ここで示す上面図は、図１５（Ａ）の絶縁層１５０２まで形成された状態を示している。つまり、絶縁層１５０２は、ソース線１５１３、走査線１５１４および電流供給線１５１５を覆うように形成されている。また、下方に画素電極とＴＦＴとの接続部分が形成されている領域ａ（１５０３）の部分も絶縁層１５０２で覆われている。
【０１８３】
さらに、図１５（Ｂ）に示す画素部１５１１の点線ＡＡ’における断面図であって、画素電極１５０１上に陰極１５０４、有機化合物層１５０５、混合領域（（図示せず）、および保護膜１５０６まで形成された状態を図１５（Ｃ）に示す。なお、ここでは、紙面に対して縦方向に同一の材料からなる有機化合物層が形成されており、横方向にそれぞれ異なる材料からなる有機化合物層が形成されている。
【０１８４】
例えば、図１５（Ｂ）の画素（Ｒ）１５１２ａには赤色発光を示す有機化合物層（Ｒ）１５０５ａが形成され、画素（Ｇ）１５１２ｂには緑色発光を示す有機化合物層（Ｇ）１５０５ｂが形成され、画素（Ｂ）１５１２ｃには青色発光を示す有機化合物層（Ｂ）１５０５ｃが形成される。また、これらの有機化合物層上には、混合領域を介して保護膜がそれぞれ形成されている。なお、絶縁層１５０２は、有機化合物層形成時のマージンとなり、有機化合物層の成膜位置が多少ずれて、図１５（Ｃ）に示すように絶縁層１５０２上で異なる材料からなる有機化合物層が重なってしまったとしても、それが絶縁層１５０２上であれば何ら問題はない。
【０１８５】
さらに、図１５（Ｂ）に示す画素部１５１１の点線ＢＢ’における断面図であって、図１５（Ｃ）と同様に画素電極１５０１上に陰極１５０４および有機化合物層１５０５まで形成された状態を図１５（Ｄ）に示す。
【０１８６】
なお、点線ＢＢ’で切断される画素には、画素（Ｒ）１５１２ａと同様の赤色発光を示す有機化合物層（Ｒ）１５０５ａが形成されるため、図１５（Ｄ）で示す構造を有する。
【０１８７】
また、画素部の表示が動作しているとき（動画表示の場合）には、発光素子が発光している画素により背景の表示を行い、発光素子が非発光となる画素により文字表示を行えばよいが、画素部の動画表示がある一定期間以上静止している場合（本明細書中では、スタンバイ時と呼ぶ）には、電力を節約するために表示方法が切り替わる（反転する）ようにしておくと良い。具体的には、発光素子が発光している画素により文字を表示し（文字表示ともいう）、発光素子が非発光となる画素により背景を表示（背景表示ともいう）するようにする。
【０１８８】
（実施例４）
本実施例では、実施例３で示したのと一部構造の異なる発光装置について図１１を用いて説明する。
【０１８９】
図１１（Ａ）において、図９（Ｃ）で形成される画素電極の代わりに配線６７０が形成される。その後、配線６７０を覆って第３の層間絶縁膜６７１が形成される。なお、ここで形成される第３の層間絶縁膜６７１の材料としては、第１および第２の層間絶縁膜を形成する際に用いた材料を用いて形成することができる。
【０１９０】
次に第３層間絶縁膜６７１の配線６７０と重なる位置に開口部を形成した後で画素電極６７２を形成する。なお、画素電極６７２を形成する材料としては、配線６７０形成に用いた材料を用いて形成することができる。
【０１９１】
さらに、画素電極６７２の端部を覆うように絶縁層６７３が形成され、画素電極６７２上には、陰極６７４、有機化合物層６７５が形成される。なお、絶縁層６７３を形成する材料としては実施例３と同様にして感光性ポリイミドを用いて１μｍの膜厚で形成する。
【０１９２】
以上により、図１１（Ｂ）に示すように有機化合物層６７５上に保護膜６７６、および陽極６７７が形成され、発光素子６７８が完成する。なお、画素電極６７２を形成した後の作製工程は実施例３と同様の方法で形成することができるので省略する。
【０１９３】
なお、本実施例で示したような構造とすることで、画素電極の面積を大きくすることができるので、本発明のような上方出射型の発光装置においては、より開口率を向上させることができる。
【０１９４】
さらに、本実施例の図１１（Ｂ）において説明した発光装置の構造の一部が異なる場合について図１６に示す。
【０１９５】
図１６において、図１１（Ｂ）と同様にして画素電極１６０１が形成される。そして、その端部を覆うように絶縁層１６０２が形成されるが、ここでは、図１１（Ｂ）で示したのとは異なり、窒化珪素、酸化珪素、または酸化窒化珪素といった珪素を含む無機絶縁材料により０．１〜０．３μｍの膜厚で形成する。
【０１９６】
具体的には、窒化珪素膜をスパッタリング法により０．２μｍの膜厚で形成する。
【０１９７】
以上のように絶縁層１６０２を無機絶縁材料により形成することで、有機樹脂膜を用いて形成した場合に比べて、材料から放出される水分や有機気体等を低減させることができる。なお、絶縁層１６０２の後に形成される陰極１６０４、有機化合物層１６０５、保護膜１６０６、および陽極１６０７は、図１１（Ｂ）で示したのと同様にして形成することができる。
【０１９８】
（実施例５）
本実施例では、定電流駆動方式により駆動する発光装置の画素部の画素構成について説明する。図１３に示す画素１３１０は、信号線Ｓｉ（Ｓ１〜Ｓｘのうちの１つ）、第１走査線Ｇｊ（Ｇ１〜Ｇｙのうちの１つ）、第２走査線Ｐｊ（Ｐ１〜Ｐｙのうちの１つ）及び電源線Ｖｉ（Ｖ１〜Ｖｘのうちの１つ）を有している。また画素１３１０は、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、発光素子１３１１及び保持容量１３１２を有している。
【０１９９】
Ｔｒ３とＴｒ４のゲートは、共に第１走査線Ｇｊに接続されている。Ｔｒ３のソースとドレインは、一方は信号線Ｓｉに、もう一方はＴｒ２のソースに接続されている。またＴｒ４のソースとドレインは、一方はＴｒ２のソースに、もう一方はＴｒ１のゲートに接続されている。つまり、Ｔｒ３のソースとドレインのいずれか一方と、Ｔｒ４のソースとドレインのいずれか一方とは、接続されている。
【０２００】
Ｔｒ１のソースは電源線Ｖｉに、ドレインはＴｒ２のソースに接続されている。Ｔｒ２のゲートは第２走査線Ｐｊに接続されている。そしてＴｒ２のドレインは画素電極を介して画素電極上に形成される発光素子１３１１に接続されている。発光素子１３１１は、陰極と、陽極と、陰極と陽極の間に設けられた有機化合物層とを有している。発光素子１３１１の陽極は外部に設けられた電源によって一定の電圧が与えられている。
【０２０１】
なお、Ｔｒ３とＴｒ４は、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。ただし、Ｔｒ３とＴｒ４の極性は同じである。また、Ｔｒ１はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのどちらでも良い。Ｔｒ２は、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴのどちらでも良いが、本発明において、Ｔｒ２と接続される電極は陰極であるため、Ｔｒ２はｎチャネル型ＴＦＴで形成するのが望ましい。
【０２０２】
保持容量１３１２はＴｒ１のゲートとソースとの間に形成されている。保持容量１３１２はＴｒ１のゲートとソースの間の電圧（ＶGS）をより確実に維持するために設けられているが、必ずしも設ける必要はない。
【０２０３】
図１３に示した画素では、ソース線に供給される電流は、信号線駆動回路が有する電流源において制御している。
【０２０４】
なお、本発明の構成は実施例１〜実施例４のいずれの構成と自由に組み合わせて実施することができる。
【０２０５】
（実施例６）
本実施例では、本発明の発光装置の外観図について図１２を用いて説明する。なお、図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１２０１はソース信号側駆動回路、１２０２は画素部、１２０３はゲート信号側駆動回路である。また、１２０４は封止基板、１２０５はシール剤であり、シール剤１２０５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０２０６】
なお、１２０８はソース信号側駆動回路１２０１及びゲート信号側駆動回路１２０３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）１２０９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。
【０２０７】
次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板１２１０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側駆動回路１２０１と画素部１２０２が示されている。
【０２０８】
なお、ソース信号側駆動回路１２０１はｎチャネル型ＴＦＴ１２１３とｐチャネル型ＴＦＴ１２１４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。
【０２０９】
また、画素部１２０２は電流制御用ＴＦＴ１２１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極１２１２を含む複数の画素により形成される。
【０２１０】
また、画素電極１２１２の両端には絶縁層１２１３が形成され、画素電極１２１２上には陰極１２１４が形成され、さらに陰極１２１４上には有機化合物層１２１５が形成される。さらに、有機化合物層１２１５と保護膜１２１６との界面に混合領域（図示せず）を形成し、保護膜１２１６上には陽極１２１７が形成される。これにより、陰極１２１４、有機化合物層１２１５、保護膜１２１６、及び陽極１２１７からなる発光素子１２１８が形成される。
【０２１１】
陽極１２１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１２０８を経由してＦＰＣ１２０９に電気的に接続されている。
【０２１２】
また、基板１２１０上に形成された発光素子１２１８を封止するためにシール剤１２０５により封止基板１２０４を貼り合わせる。なお、封止基板１２０４と発光素子１２１８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、シール剤１２０５の内側の空間１２０７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤１２０５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤１２０５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１２０７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させても良い。
【０２１３】
また、本実施例では封止基板１２０４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１２０５を用いて封止基板１２０４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。
【０２１４】
以上のようにして発光素子を空間１２０７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。
【０２１５】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例５に示したいずれの構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２１６】
（実施例７）
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、本発明の発光装置を用いて様々な電気器具を完成させることができる。
【０２１７】
本発明により作製した発光装置を用いて作製された電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光素子を有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気器具の具体例を図１４に示す。
【０２１８】
図１４（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。発光素子を有する発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２１９】
図１４（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２１０２に用いることにより作製される。
【０２２０】
図１４（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
【０２２１】
図１４（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
【０２２２】
図１４（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明により作製した発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０２２３】
図１４（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
【０２２４】
図１４（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
【０２２５】
ここで図１４（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２２６】
なお、将来的に有機材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２２７】
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０２２８】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが好ましい。
【０２２９】
以上の様に、本発明の作製方法を用いて作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、本発明の発光装置を用いてあらゆる分野の電気器具を作製することが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜実施例６を実施することにより作製された発光装置を用いることにより完成させることができる。
【０２３０】
（実施例８）
さらに、本発明の発光装置は、図１９で示す構造とすることも可能である。
【０２３１】
陰極１８０３の端部（および配線１８１３）を覆う絶縁層１８１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）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、例えば、有機樹脂の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合には、図１９に示すように絶縁物の端部における曲率半径が０．２〜２μｍとなるようにし、接触面における角度が３５度以上となる曲面を持たせることが好ましい。
【０２３２】
また、発光素子１８０２の有機化合物層１８０４に用いる材料として、白色発光を示す材料を用いることができる。この場合には、蒸着法を用いて形成し、例えば陰極１８０３側からＴＰＤ（芳香族ジアミン）、ｐ−ＥｔＴＡＺ、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を順次積層形成すればよい。
【０２３３】
さらに、発光素子１８０２の陽極１８０７上に絶縁性の材料を用いてパッシベーション膜１８１５を形成することもできる。なお、この際パッシベーション膜１８１５に用いる材料としては、スパッタリング法において、Ｓｉをターゲットとして形成された窒化珪素膜の他、吸湿性の材料を窒化珪素膜により挟んで形成された積層膜を用いることができる。さらに、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）や、窒化炭素（ＣｘＮｙ）等を用いることも可能である。
【０２３４】
【発明の効果】
本発明では、上面出射型の発光装置を作製することにより、下面出射型の発光装置に比べてより開口率の高い素子を形成することが可能となった。また、上面出射型の発光装置の作製において、ＴＦＴと接続された電極（下部電極）を陰極とし、陰極上に形成された有機化合物層上に光取り出し電極（上部電極）となる陽極を形成することから、既に実用化レベルの特性を有しているＩＴＯやＩＺＯといった透明導電膜を陽極材料として用い、従来の上面出射型の発光装置と素子構造の異なる発光素子を作製することができる。
【０２３５】
これにより、上部電極である陰極側から光を取り出す素子構造の場合には、陰極としての機能を保持するために充分な成膜性が要求されるのに対し、光取り出し電極としての透光性を確保するために極薄膜で形成する必要があるため、両者の条件を満たすために生じる矛盾を解決することができる。
【０２３６】
さらに、有機化合物層と陽極との界面に保護膜を設けることにより陽極形成時に問題となる有機化合物層へのダメージを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図２】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図３】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図４】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図５】 本発明の低分子型発光装置の素子構造を説明する図。
【図６】 本発明の高分子型発光装置の素子構造を説明する図。
【図７】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図８】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図９】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１０】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１１】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１２】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１３】 本発明に用いることのできる回路構成を説明する図。
【図１４】 電気器具の一例を示す図。
【図１５】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１６】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１７】 成膜室を示す図。
【図１８】 従来例を示す図。
【図１９】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
Claims (8)
- 基板上に形成された陰極と、前記陰極上に形成された有機化合物層と、前記有機化合物層上に形成された金属材料からなる保護膜と、前記保護膜上に形成された透光性を有し、光を取り出すための陽極とを有する発光素子を有し、
前記有機化合物層と前記保護膜との間に、前記有機化合物層の前記保護膜に最も近い層を構成する有機化合物と前記保護膜を構成する金属材料とが混合した混合領域を有することを特徴とする発光装置。 - 絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、
前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成されたバリア膜と、
前記バリア膜上に前記バリア膜に接して形成された画素電極と、
前記画素電極の端部を覆って形成された絶縁膜と、
前記画素電極上に形成された陰極と、
前記陰極上に形成された有機化合物層と、前記有機化合物層上に形成された金属材料からなる保護膜と、前記保護膜上に形成された透光性を有し、光を取り出すための陽極とを有する発光装置であって、
前記バリア膜は、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化酸化珪素のいずれかの絶縁膜からなり、
前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、
前記画素電極は、前記層間絶縁膜および前記バリア膜に形成された開口部を介して前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、
前記有機化合物層と前記保護膜との間に混合領域を有し、
前記混合領域は、前記有機化合物層の前記保護膜に最も近い層を構成する有機化合物、および前記保護膜を構成する金属材料を含むことを特徴とする発光装置。 - 請求項１または請求項２において、
前記有機化合物層は、有機化合物からなる第１の層と、
前記第１の層を構成する物質とは異なる有機化合物からなる第２の層とを有し、
前記第１の層と前記第２の層との間に、前記第１の層を構成する有機化合物および前記第２の層を構成する有機化合物とを含む混合層を有することを特徴とする発光装置。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記混合領域は、平均膜厚が０．５〜１０ｎｍであることを特徴とする発光装置。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記保護膜を構成する金属材料は、金、銀、または白金であることを特徴とする発光装置。 - 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記陽極は、透明導電膜からなることを特徴とする発光装置。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記保護膜および前記陽極は可視光に対して７０〜１００％の透過率を有することを特徴とする発光装置。 - 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の発光装置を有する電気器具。
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