JP2001214159A

JP2001214159A - 発光性有機化合物およびそれを用いたｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2001214159A
Application number: JP2000289664A
Authority: JP
Inventors: Mayumi Mizukami; 真由美水上; Toshimitsu Konuma; 利光小沼; Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2001-08-07
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: JP4718670B2

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性の高いＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】発光性有機化合物に複数回の精製処理を
施すことにより該発光性有機化合物からなる薄膜は、イ
オン性不純物の濃度が０．０１ｐｐｍ以下で、かつ、体
積抵抗率が３×１０¹⁰Ωcm以上となる。このような薄膜
をＥＬ素子の発光層とすることでキャリアの再結合に起
因する電流以外の電流を抑制でき、発熱による劣化を抑
制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエレクトロルミネッ
センス（ＥＬ：Electro Luminescence）が得られる発光
性有機化合物（分子式に金属を含む錯体も含む）及びそ
れを用いたＥＬ表示装置に関する。代表的には、高分子
化合物からなる発光性有機化合物を用いた高分子系ＥＬ
表示装置に関する。

【０００２】また、そのＥＬ表示装置を表示部として有
する電子装置に関する。尚、上記ＥＬ表示装置はＯＬＥ
Ｄ（Organic Light Emitting Diodes）ともいう。

【０００３】

【従来の技術】近年、ＥＬ現象を利用した自発光素子と
してＥＬ層を用いた表示装置（ＥＬ表示装置）の開発が
進んでいる。ＥＬ表示装置は自発光型であるため、液晶
表示装置のようなバックライトが不要であり、さらに視
野角が広いため、屋外で使用する携帯型機器の表示部と
して有望である。

【０００４】ＥＬ素子の基本部分となる発光層は絶縁物
質であり、発光層を挟む陰極及び陽極に電圧をかけるこ
とで発光層中にキャリア（電子及び正孔）を注入し、キ
ャリアの再結合により発光を得る。即ち、発光層を流れ
る電流は、キャリアの再結合に起因する電流である。Ｅ
Ｌ表示装置に用いることのできるＥＬ材料としては、例
えば特開平２−３１１５９１号公報に記載の材料があ
る。

【０００５】ところで、発光ダイオード等の半導体接合
を形成した発光素子において、可動イオンとして問題と
なるＮａ（ナトリウム）は発光層の抵抗値を下げること
になるため、キャリアの再結合に起因する電流以外の電
流を流す要因になりうる。そのような必要外の電流が流
れてしまうと発熱量が多くなり、発光層の劣化が促進さ
れてしまう。ＥＬ素子においても同様なことが問題とな
り得る。しかしながら、現状ではＥＬ材料において、そ
のような可動イオンに対する対策は十分とは言えない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、信頼性の高
いＥＬ表示装置を提供することを課題とする。そして、
そのようなＥＬ表示装置を表示部として用いることによ
り表示部の信頼性が高い電子装置を提供することを課題
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、キャリアの
再結合に起因する電流以外の電流が流れないようにする
ために、ＥＬ素子に含まれる発光性有機化合物からなる
薄膜の体積抵抗率を１×１０¹¹〜１×１０¹²Ωcm（好ま
しくは１×１０¹²〜１×１０¹³Ωcm）とする。また、こ
のような体積抵抗率を達成するために、発光性有機化合
物からなる薄膜中のイオン性不純物の濃度を０．１ｐｐ
ｍ以下（好ましくは０．０１ｐｐｍ以下）とする。な
お、イオン性不純物とは周期表の１族もしくは２族に属
する元素、代表的にはナトリウム（Ｎａ）もしくはカリ
ウム（Ｋ）を指す。

【０００８】従って、上記構成を達成するためには、含
まれるイオン性不純物が０．１ｐｐｍ以下（好ましくは
０．０１ｐｐｍ以下）である発光性有機化合物を用いる
必要がある。

【０００９】上記濃度をナトリウムの場合の濃度に換算
すると、７×１０¹⁷atoms／ｃｍ³以下（好ましくは７×
１０¹⁶atoms／ｃｍ³以下）となる。しかし、イオン性不
純物の濃度はすべてのイオン性不純物の合計の濃度とす
るのが妥当である。

【００１０】上記発光性有機化合物を得るために、低分
子化合物からなる発光性有機化合物（以下、低分子系Ｅ
Ｌ化合物という）を用いるならば、該低分子系ＥＬ化合
物をゾーン精製法、昇華精製法、再結晶法、蒸留法、濾
過法、カラムクロマトグラフィもしくは再沈殿法で精製
すれば良い。

【００１１】しかし、高分子化合物からなる発光性有機
化合物（以下、高分子系ＥＬ化合物という）を用いる場
合には重合度の制御を完全に行うことができないので分
子量に幅が生じてしまい融点が一義的に決まらないので
精製が困難となる。この場合には透析法または高速液体
クロマトグラフィ法が適している。特に、透析法におい
てイオン性不純物を効率良く取り除くには電気透析法が
適している。

【００１２】なお、上記いずれの精製手段を用いるにし
ても、イオン性不純物を０．１ｐｐｍ以下に低減するた
めには、精製工程を複数回繰り返し行う必要がある。少
なくとも３回以上、好ましくは５回以上が望ましい。勿
論、同じ精製方法を繰り返すだけでなく、二つ以上の精
製方法を用いても構わない。

【００１３】また、濾過法を用いる場合には、フィルタ
ーとして０．１μmの孔径（除粒子孔径ともいう）、好
ましくは０．０５μmの孔径を有するものが好ましい。
即ち、０．１μmの孔径であれば径が０．１μm以上の物
質を通さない。また、０．０５μmの孔径であれば径が
０．０５μm以上の物質を通さない。

【００１４】以上のように、本発明では含まれるイオン
性不純物の濃度が０．１ｐｐｍ以下（好ましくは０．０
１ｐｐｍ以下）である発光性有機化合物を作製し、それ
を用いて体積抵抗率が１×１０¹¹〜１×１０¹²Ωcm（好
ましくは１×１０¹²〜１×１０¹³Ωcm）である発光性有
機化合物からなる薄膜を含むＥＬ素子を形成してＥＬ表
示装置を作製することに特徴がある。

【００１５】なお、本発明に用いる発光性有機化合物
は、低分子系ＥＬ化合物としては分子量が１×１０²〜
８×１０²ｇ／ｍｏｌ（典型的には３×１０²〜５×１０
²ｇ／ｍｏｌ）のものを、高分子系ＥＬ化合物としては
分子量が８×１０²〜２×１０⁶ｇ／ｍｏｌ（典型的には
１×１０⁴〜１×１０⁵ｇ／ｍｏｌ）のものを用いれば良
い。

【００１６】本発明に用いることのできる代表的な低分
子系ＥＬ化合物としてはＡｌｑ₃（トリス−８−キノリ
ノラトアルミニウム錯体）が挙げられる。分子式は以下
のようになる。

【００１７】

【化１】

【００１８】他にも、ＤＳＡ（ジスチルアリーレン誘導
体）にアミノ置換ＤＳＡを添加したジスチルアリーレン
アミン誘導体を用いても良い。ＤＳＡは以下のような分
子式で表される。

【００１９】

【化２】

【００２０】また、本発明に用いることのできる代表的
な高分子系ＥＬ化合物としてはＰＰＶ（ポリフェニレン
ビニレン）が挙げられるが、様々な型のものがある。例
えば、以下のような分子式が発表されている。（「H. S
henk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spr
eitzer,“Polymers for Light Emitting Diodes”,Euro
Display,Proceedings,1999,p.33-37」）

【００２１】

【化３】

【００２２】

【化４】

【００２３】また、特開平１０−９２５７６号公報に記
載された分子式のポリフェニルビニルを用いることもで
きる。分子式は以下のようになる。

【００２４】

【化５】

【００２５】

【化６】

【００２６】このような高分子系ＥＬ化合物を用いて薄
膜を形成する方法は様々あるが、スピンコート法は作業
の簡便さにおいて好ましい方法である。スピンコート法
とは、薄膜を形成する溶質を溶媒に溶かし、その溶液を
スピナー等で塗布した後に、溶媒をベーク処理（焼成処
理）により揮発させて薄膜を形成する手段である。

【００２７】本発明では、高分子系ＥＬ化合物を含む溶
媒をスピナーで塗布し、高分子系ＥＬ化合物が結晶化し
ない温度以下（具体的にはガラス転移温度以下）で熱処
理を加えて溶媒を揮発させる。その結果、基板上には高
分子系ＥＬ化合物からなる薄膜が形成される。

【００２８】また、発光性有機化合物は酸素に弱く、発
光性有機化合物からなる薄膜を形成した後に設ける導電
膜は、発光性有機化合物からなる薄膜が水分や酸素を含
む環境に晒されないように形成することが望ましい。従
って、発光性有機化合物からなる薄膜の形成と陰極もし
くは陽極となる導電膜の形成とは同一の薄膜形成装置で
行われることが望ましいと言える。

【００２９】上記要求を達成するためにはマルチチャン
バー方式の薄膜形成装置を用いることが適している。本
発明においては、そのような薄膜形成装置を用いて信頼
性の高いＥＬ表示装置を作製することが好ましい。

【００３０】以上ような構成とすることで、ＥＬ素子に
含まれる発光性有機化合物からなる薄膜の部分において
キャリアの再結合に起因する電流以外の電流が流れるこ
とを防ぎ、不必要な発熱による劣化を防ぐことができ
る。従って、信頼性の高いＥＬ表示装置を得ることが可
能である。また、そのようなＥＬ表示装置を電子装置の
表示部に用いることで表示部の信頼性の高い電子装置が
得られる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
を用いて説明する。図１において、１０１は絶縁表面を
有する基板であり、石英基板などの絶縁基板または表面
に絶縁膜を設けたガラス基板、セラミックス基板、結晶
化ガラス基板、金属基板（好ましくはステンレス基板）
もしくはプラスチック基板を用いることができる。

【００３２】基板１０１上には画素１０２が形成され
る。尚、図１では三つの画素を図しているが、実際には
さらに多くの画素がマトリクス状に配置される。例え
ば、ＶＧＡクラスとすると６４０×４８０個、ＸＧＡク
ラスであれば１０２４×７６８個となる。画素１０２に
は各々スイッチング用ＴＦＴ１０３と電流制御用ＴＦＴ
１０４の二つのＴＦＴが形成される。このとき、スイッ
チング用ＴＦＴ１０３のドレインは電流制御用ＴＦＴ１
０４のゲートに電気的に接続されている。さらに、電流
制御用ＴＦＴ１０４のドレインには画素電極（この場
合、ＥＬ素子の陰極を兼ねる）１０５が電気的に接続さ
れる。こうして画素１０２が形成される。

【００３３】ＴＦＴの各配線及び画素電極は低抵抗な金
属膜を用いて形成すれば良い。ここではアルミニウム合
金膜を用いると良い。また、ＴＦＴとしては如何なる構
造のＴＦＴを用いても良い。勿論、公知の構造であって
も良い。

【００３４】画素電極１０５まで形成したら、全ての画
素電極の上に仕事関数の低い金属を含む化合物（陰極層
とも言える）１０６が形成される。これは数ｎｍ程度と
膜厚が薄いため層状に形成されているのか島状に点在し
ているのか不明のため、輪郭を点線で示している。

【００３５】上記仕事関数の低い金属を含む化合物の材
料としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム
（Ｌｉ₂Ｏ）、フッ化バリウム（ＢａＦ₂）、酸化バリウ
ム（ＢａＯ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）、酸化カ
ルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）ま
たは酸化セシウム（Ｃｓ₂Ｏ）を用いることができる。
これらは絶縁性であるため、層状に形成されたとしても
画素電極間のショート（短絡）を招くようなことはな
い。

【００３６】勿論、ＭｇＡｇ電極のような公知の導電性
を有する材料を化合物の代わりに用いることも可能であ
るが、画素電極同士が短絡しないように選択的に設ける
か、パターニングを行う必要がある。

【００３７】仕事関数の低い金属を含む化合物１０６の
上にはＥＬ層（発光性有機化合物からなる薄膜）１０７
が形成される。ＥＬ層１０７は公知の材料や構造を用い
ることができるが本発明では白色発光の可能な材料を用
いる。構造としては、再結合の場を提供する発光層（発
光性有機化合物からなる薄膜）だけでＥＬ層としても良
いし、必要に応じて電子注入層、電子輸送層、正孔輸送
層、電子阻止層、正孔素子層もしくは正孔注入層を積層
しても良い。本明細書中では、キャリアの注入、輸送ま
たは再結合が行われる層をすべて含めてＥＬ層と呼ぶ。

【００３８】また、ＥＬ層１０７に用いる発光性有機化
合物は低分子系ＥＬ化合物であってもポリマー系（高分
子系）ＥＬ化合物であっても良い。しかし、スピンコー
ト法や印刷法など容易な成膜方法で形成できるポリマー
系ＥＬ化合物を用いることが望ましい。なお、図１の構
造は白色発光のＥＬ層とカラーフィルターとを組み合わ
せたカラー表示方式である。また、青色又は青緑発光の
ＥＬ層と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣＭ）とを組み
合わせたカラー表示方式、ＲＧＢに対応したＥＬ層を重
ねることでカラー表示を行う方式も採用できる。

【００３９】ここで本発明の特徴は、発光層として極め
て高い純度にまで精製された発光性有機化合物を用いる
点にある。精製方法としては公知のあらゆる精製方法を
用いることができる。例えば、低分子系ＥＬ化合物であ
れば、ゾーン精製法、昇華精製法、再結晶法、蒸留法、
カラムクロマトグラフィまたは再沈殿法を用いれば良
い。また、高分子系ＥＬ化合物であれば、透析法または
高速液体クロマトグラフィを用いれば良い。なお、高分
子系ＥＬ化合物の場合は、重合させる前に低分子系ＥＬ
化合物と同様の精製を行い、その上で重合させるという
手段もとれる。

【００４０】また、高分子系ＥＬ化合物を透析法により
精製する場合、イオン性不純物を取り除くには特に電気
透析法を用いると良い。

【００４１】透析法は重合した高分子系ＥＬ材料をセル
ロース等の半透膜（semi-permeablemembrane）に入れ、
溶媒（例えば純水）の中に入れておく。半透膜は通常細
かい金網の仕切の間に支えたり、半融ガラスの円板のよ
うな多孔性の支持体に付着させて固定している。電気透
析法は半透膜を支える金網の仕切の間に電圧をかけるも
ので、イオン性不純物の移動が速くなり効率良く精製を
することができる。

【００４２】本発明では上記精製を繰り返し行い、発光
性有機化合物からなる薄膜に含まれるイオン性不純物を
０．１ｐｐｍ以下（好ましくは０．０１ｐｐｍ以下）と
なるようにする。上記濃度範囲とすることで、発光層と
して機能する発光性有機化合物からなる薄膜の体積抵抗
率が１×１０¹¹〜１×１０¹²Ωcm（好ましくは１×１０
¹²〜１×１０¹³Ωcm）となる。これによりキャリアの再
結合以外の要因に起因する電流が流れないようにするこ
とができる。

【００４３】尚、ＥＬ層が発光層のみでなる場合、即
ち、単層の発光性有機化合物からなる薄膜だけである場
合は、イオン性不純物の濃度が０．１ｐｐｍ以下（好ま
しくは０．０１ｐｐｍ以下）で、かつ、体積抵抗率が１
×１０¹¹〜１×１０¹²Ωcm（好ましくは１×１０¹²〜１
×１０¹³Ωcm）という条件を発光層が満たせば良い。

【００４４】勿論、ＥＬ層を形成する発光性有機化合物
を精製する段階及びそれを成膜する段階において、外部
の雰囲気からイオン性不純物が混入しないように細心の
注意を払う必要がある。

【００４５】このようにして形成されたＥＬ層１０７の
上には、陽極１０８として透明導電膜が形成される。透
明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合
物（ＩＴＯと呼ばれる）、酸化インジウムと酸化亜鉛と
の化合物、酸化スズ（ＳｎＯ ₂）または酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）などを用いることが可能である。

【００４６】また、陽極１０８の上にはパッシベーショ
ン膜１０９として絶縁膜が設けられる。パッシベーショ
ン膜１０９としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜（Ｓ
ｉＯｘＮｙで表される）を用いることが好ましい。

【００４７】ここまで完成した基板を本明細書ではアク
ティブマトリクス基板と呼ぶ。即ちＴＦＴと該ＴＦＴに
電気的に接続された画素電極及びその画素電極を陰極と
するＥＬ素子（陰極層、ＥＬ層及び陽極からなるコンデ
ンサ）の形成された基板をアクティブマトリクス基板と
呼ぶ。

【００４８】さらに、アクティブマトリクス基板には、
ＥＬ素子を封入するようにして対向基板１１０が貼り付
けられ、その対向基板１１０には遮光膜１１２及びカラ
ーフィルター１１３a〜１１３cが設けられる。このとき
観測者の視線方向（対向基板の法線方向）から見て画素
電極１０５のなす隙間１１１が隠されるように遮光膜１
１２を設ける、即ち、対向基板の法線方向から見て遮光
膜１１２と画素の縁とが一致するように設ける。これ
は、その部分が非発光部であることと、画素電極の端部
では電界が複雑になり所望の輝度もしくは色度で発光さ
せることができないからである。

【００４９】即ち、遮光膜１１２を画素電極１０５の縁
（端部）及び隙間１１１に対応した位置に設けることで
画素間の輪郭を明瞭なものとすることができる。尚、本
発明では画素電極の輪郭が画素の輪郭に一致するため、
遮光膜１１２は画素の縁に対応した位置に設けられてい
るとも言える。また、画素の縁に対応した位置とは、前
述の対向基板の法線方向に沿って画素の縁と一致する位
置を指す。

【００５０】また、カラーフィルター１１３a〜１１３c
は、１１３aが赤色、１１３bが緑色、１１３cが青色の
光を抽出するカラーフィルターである。これらのカラー
フィルターは、画素１０２に対応する位置に形成され、
これにより画素ごとに取り出す光の色を変えることがで
きる。原理的にはカラーフィルターを用いた液晶表示装
置のカラー化方式と同様である。尚、画素に対応した位
置とは、前述の対向基板の法線方向に沿って画素と一致
する位置を指す。即ち、対向基板の法線方向から見てカ
ラーフィルター１１３a〜１１３cとそれに対応する各画
素とが一致するように設ける。

【００５１】但し、カラーフィルターは特定の波長の光
を抽出することで透過した光の色純度を向上させるフィ
ルターである。従って、取り出すべき波長の光成分が少
ない場合には、その波長の光の輝度が極端に小さかった
り、色純度が悪かったりという不具合を生じうる。従っ
て、本発明で用いることのできる白色発光のＥＬ層に限
定はないが、白色発光のスペクトル成分の中に、可能な
限り純度の高い赤色、緑色及び青色の発光スペクトルを
含むことが望ましい。

【００５２】尚、上述のカラーフィルター１１３a〜１
１３cに遮光膜１１２と同様に酸化バリウム等の乾燥剤
を含有させることもできる。この場合、赤色、緑色また
は青色の顔料と乾燥剤とを含有させた樹脂膜をカラーフ
ィルターとすれば良い。

【００５３】ところで、ここでは図示されないが、対向
基板１１０はシール剤によってアクティブマトリクス基
板に貼り付けられており、１１４で示される空間は密閉
空間となっている。この密閉空間１１４は不活性ガス
（希ガスや窒素ガス）を充填しても良いし、不活性液体
を充填しても良い。また、透光性の接着剤を充填して、
基板全体を接着させても構わない。さらに、この密閉空
間１１４には酸化バリウム等の乾燥剤を設けておくこと
が好ましい。ＥＬ層１０７は水分に極めて弱いため、密
閉空間１１４には極力水分が侵入しないようにすること
が望ましい。さらに、クラウンエーテルまたはクリプタ
ンドが含まれる不活性液体で充填することは有効であ
る。クラウンエーテルはナトリウムと結合して捕獲する
能力があるためゲッタリング効果が期待できる。

【００５４】対向基板１１０としては、光の進行を妨げ
ないように透光性の基板を用いる必要がある。例えば、
ガラス基板、石英基板またはプラスチック基板が好まし
い。また、遮光膜１１２としては、黒色顔料やカーボン
を含む樹脂やチタン膜などの遮光性の高い薄膜を用いれ
ば良い。また、遮光膜１１２として乾燥剤を含有した樹
脂を用いることも有効である。

【００５５】以上のような構成でなる本発明のＥＬ表示
装置は、発光性有機化合物からなる薄膜中のイオン性不
純物の濃度が０．１ｐｐｍ以下（好ましくは０．０１ｐ
ｐｍ以下）であり、かつ、体積抵抗率が１×１０¹¹〜１
×１０¹²Ωcm（好ましくは１×１０¹²〜１×１０¹³Ωc
m）である。従って、キャリアの再結合に起因する電流
以外は流れず、余計な発熱による劣化が抑えられるので
信頼性が高い。

【００５６】このように本発明を実施することにより信
頼性の高いＥＬ表示装置が得られる。そして、そのよう
なＥＬ表示装置を表示部として用いることにより信頼性
の高い電子装置が得られる。

【００５７】また、本発明のＥＬ表示装置はＥＬ素子か
ら発した光が対向基板を透過して放射されて観測者の目
に入る。そのため観測者は対向基板側から画像を認識す
ることができる。このとき、本発明のＥＬ表示装置の特
徴は、まず、ＥＬ素子と観測者との間に、画素電極１０
５の隙間１１１を隠すように遮光膜１１２を設ける点で
ある。これにより画素間の輪郭が明瞭なものとなり、高
精細な画像表示が可能となる。

【００５８】また、遮光膜１１２及びカラーフィルター
１１３は対向基板１１０に設けられ、且つ、対向基板１
１０はＥＬ素子の劣化を抑制するシーリング材としての
機能をも兼ねる。遮光膜１１２やカラーフィルター１１
３をアクティブマトリクス基板側に設けると、成膜工程
とパターニング工程が増え、その分歩留まりは低下する
が、対向基板に設けることによりアクティブマトリクス
基板の歩留まり低下を抑えることができる。

【００５９】また、本発明のように、対向基板１１０に
遮光膜１１２やカラーフィルター１１３を設けて、さら
に対向基板とアクティブマトリクス基板とをシール剤で
接着するという構造は、液晶表示装置の構造に共通する
点がある。即ち、現存する液晶表示装置の殆どの製造ラ
インを転用して本発明のＥＬ表示装置を作製することが
可能であり、設備投資を大幅に削減することで総合的な
製造コストの低減が可能である。

【００６０】

【実施例】[実施例１]本発明の実施例について説明す
る。ここでは、画素部とその周辺に設けられる駆動回路
のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。但
し、説明を簡単にするために、駆動回路に関しては基本
回路であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。

【００６１】まず、図２（Ａ）に示すように、ガラス基
板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの厚さに形成す
る。本実施例では下地膜３０２として窒化酸化珪素膜を
積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方
の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。

【００６２】次に下地膜３０１の上に５０ｎｍの厚さの
非晶質珪素膜（図示せず）を公知の成膜法で形成する。
尚、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を
含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であれば良い。
さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造
を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は２０〜１
００ｎｍの厚さであれば良い。

【００６３】そして、公知の技術により非晶質珪素膜を
結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜若しくはポ
リシリコン膜ともいう）３０２を形成する。公知の結晶
化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レー
ザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用
いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、Ｘ
ｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いて結晶化
する。尚、本実施例では線状に加工したパルス発振型の
エキシマレーザー光を用いるが、矩形であっても良い
し、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエ
キシマレーザー光を用いることもできる。

【００６４】また、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー（波長１．０
６μm）を用いる場合には、第２高調波または第３高調
波を利用し、光学系により線状または矩形状にしたビー
ムを１００〜５００mJ/cm²のエネルギー密度で上記半導
体膜に照射して結晶化させることができる。

【００６５】本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性
層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも可能で
ある。また、オフ電流を低減する必要のあるスイッチン
グ用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、電流制御
用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することも可能
である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流
を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流を流し
にくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の
両者の利点を生かすことができる。

【００６６】次に、図２（Ｂ）に示すように、結晶質珪
素膜３０２上に酸化珪素膜でなる保護膜３０３を１３０
ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ
（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良
い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。
この保護膜３０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜
が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な
濃度制御を可能にするために設ける。

【００６７】そして、その上にレジストマスク３０４
a、３０４bを形成し、保護膜３０３を介してｎ型を付与
する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加
する。尚、ｎ型不純物元素としては、代表的には１５族
に属する元素、典型的にはリン又は砒素を用いることが
できる。本実施例ではフォスフィン（ＰＨ₃）を質量分
離しないでプラズマ励起したプラズマドーピング法を用
い、リンを１×１０¹⁸atoms/cm³の濃度で添加する。勿
論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用
いても良い。この工程により形成されるｎ型不純物領域
３０５、３０６には、ｎ型不純物元素が２×１０¹⁶〜５
×１０¹⁹atoms/cm³（代表的には５×１０¹ ⁷〜５×１０
¹⁸atoms/cm³）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節
する。

【００６８】次に、図２（Ｃ）に示すように、保護膜３
０３を除去し、添加した１５族に属する元素の活性化を
行う。活性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実
施例ではエキシマレーザー光の照射により活性化する。
勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良いし、エキシ
マレーザー光に限定する必要はない。但し、添加された
不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が
溶融しない程度のエネルギーで照射することが好まし
い。尚、保護膜３０３をつけたままレーザー光を照射し
ても良い。

【００６９】尚、このレーザー光による不純物元素の活
性化に際して、熱処理による活性化を併用しても構わな
い。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を
考慮して４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。

【００７０】この工程によりｎ型不純物領域３０５、３
０６の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、３０６の周
囲に存在するｎ型不純物元素を添加していない領域との
境界部（接合部）が明確になる。このことは、後にＴＦ
Ｔが完成した時点において、ＬＤＤ領域とチャネル形成
領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味す
る。

【００７１】次に、図２（Ｄ）に示すように、結晶質珪
素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以下、
活性層という）３０７〜３１０を形成する。そして、図
２（Ｅ）に示すように、活性層３０７〜３１０を覆って
ゲート絶縁膜３１１を形成する。ゲート絶縁膜３１１と
しては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎ
ｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単
層構造でも積層構造でも良い。本実施例では１１０ｎｍ
厚の窒化酸化珪素膜を用いる。

【００７２】次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形
成し、パターニングしてゲート電極３１２〜３１６を形
成する。このゲート電極３１２〜３１６の端部をテーパ
ー状にすることもできる。尚、本実施例ではゲート電極
と、ゲート電極に電気的に接続された引き回しのための
配線（以下、ゲート配線という）とを別の材料で形成す
る。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート
配線として用いる。これは、ゲート電極としては微細加
工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はでき
なくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。勿
論、ゲート電極とゲート配線とを同一材料で形成してし
まっても構わない。

【００７３】また、ゲート電極は単層の導電膜で形成し
ても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜と
することが好ましい。ゲート電極の材料としては公知の
あらゆる導電膜を用いることができる。ただし、上述の
ように微細加工が可能、具体的には２μm以下の線幅に
パターニング可能な材料が好ましい。代表的には、タン
タル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、
タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓ
ｉ）から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化
物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン
膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合
金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、ま
たは前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステン
シリサイド膜、チタンシリサイド膜）を用いることがで
きる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。

【００７４】本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タングス
テン（ＷＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のタングステン（Ｗ）
膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成す
れば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不
活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止するこ
とができる。

【００７５】この時、ゲート電極３１３、３１６はそれ
ぞれｎ型不純物領域３０５、３０６の一部とゲート絶縁
膜３１１を介して重なるように形成する。この重なった
部分が後にゲート電極と重なったＬＤＤ領域となる。

【００７６】次に、図３（Ａ）に示すように、ゲート電
極３１２〜３１６をマスクとして自己整合的にｎ型不純
物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形成
される不純物領域３１７〜３２３にはｎ型不純物領域３
０５、３０６の１／２〜１／１０（代表的には１／３〜
１／４）の濃度でリンが添加されるように調節する。具
体的には、１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³（典型的
には３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸atoms/cm³）の濃度が好ま
しい。

【００７７】次に、図３（Ｂ）に示すように、ゲート電
極等を覆う形でレジストマスク３２４a〜３２４ｄを形
成し、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加して
高濃度にリンを含む不純物領域３２５〜３３１を形成す
る。ここでもフォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンド
ープ法で行い、この領域のリンの濃度は１×１０²⁰〜１
×１０²¹atoms/cm³（代表的には２×１０²⁰〜５×１０
²¹atoms/cm³）となるように調節する。

【００７８】この工程によってｎチャネル型ＴＦＴのソ
ース領域若しくはドレイン領域が形成されるが、スイッ
チング用ＴＦＴでは、図３（Ａ）の工程で形成したｎ型
不純物領域３２０〜３２２の一部を残す。

【００７９】次に、図３（Ｃ）に示すように、レジスト
マスク３２４a〜３２４ｄを除去し、新たにレジストマ
スク３３２を形成する。そして、ｐ型不純物元素（本実
施例ではボロン）を添加し、高濃度にボロンを含む不純
物領域３３３、３３４を形成する。ここではジボラン
（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法により３×１０²⁰〜
３×１０²¹atoms/cm³（代表的には５×１０²⁰〜１×１
０²¹atoms/cm³ノ）濃度となるようにボロンを添加する。

【００８０】尚、不純物領域３３３、３３４には既に１
×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度でリンが添加さ
れているが、ここで添加されるボロンはその少なくとも
３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成され
ていたｎ型の不純物領域は完全にＰ型に反転し、Ｐ型の
不純物領域として機能する。

【００８１】次に、レジストマスク３３２を除去した
後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型不純物
元素を活性化する。活性化手段としては、ファーネスア
ニール法、レーザーアニール法、またはランプアニール
法で行うことができる。本実施例では電熱炉において窒
素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱処理を行う。

【００８２】このとき雰囲気中の酸素を極力排除するこ
とが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在してい
ると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加
を招くと共に後にオーミックコンタクトを取りにくくな
るからである。従って、上記活性化工程における処理雰
囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐ
ｐｍ以下とすることが望ましい。

【００８３】次に、活性化工程が終了したら３００ｎｍ
厚のゲート配線３３５を形成する。ゲート配線３３５の
材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を
主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする
金属膜を用いれば良い。配置としてはスイッチング用Ｔ
ＦＴのゲート電極３１４、３１５を電気的に接続するよ
うに形成する。（図３（Ｄ））

【００８４】このような構造とすることでゲート配線の
配線抵抗を非常に小さくすることができるため、面積の
大きい画像表示領域（画素部）を形成することができ
る。即ち、画面の大きさが対角１０インチ以上（さらに
は３０インチ以上）のＥＬ表示装置を実現する上で、本
実施例の画素構造は極めて有効である。

【００８５】次に、図４（Ａ）に示すように、第１層間
絶縁膜３３６を形成する。第１層間絶縁膜３３６として
は、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み
合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００ｎ
ｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００ｎ
ｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素膜
を積層した構造とする。

【００８６】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い
水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素に
より半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。
水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマに
より生成された水素を用いる）を行っても良い。尚、水
素化処理は第１層間絶縁膜３３６を形成する間に入れて
も良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を形成し
た後で上記のように水素化処理を行い、その後で残り８
００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。

【００８７】次に、第１層間絶縁膜３３６に対してコン
タクトホールを形成し、ソース配線３３７〜３４０と、
ドレイン配線３４１〜３４３を形成する。尚、本実施例
ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアル
ミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ
法で連続形成した３層構造の積層膜とする。勿論、他の
導電膜でも良い。

【００８８】次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２０
０〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜３４
４を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３
４４として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。こ
れは窒化珪素膜で代用しても良い。

【００８９】尚、窒化酸化珪素膜の形成に先立って
Ｈ₂、ＮＨ₃等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行
うことは有効である。この前処理により励起された水素
が第１層間絶縁膜３３６に供給され、熱処理を行うこと
で、第１パッシベーション膜３４４の膜質が改善され
る。それと同時に、第１層間絶縁膜３３６に添加された
水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化
することができる。

【００９０】次に、図４（Ｂ）に示すように有機樹脂か
らなる第２層間絶縁膜３４５を形成する。有機樹脂とし
てはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベン
ゾシクロブテン）等を使用することができる。特に、第
２層間絶縁膜３４５は平坦化の意味合いが強いので、平
坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴ
によって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚でア
クリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに好
ましくは２〜４μm）とすれば良い。

【００９１】次に、第２層間絶縁膜３４５及び第１パッ
シベーション膜３４４にドレイン配線３４３に達するコ
ンタクトホールを形成し、画素電極３４６を形成する。
本実施例では画素電極３４６として３００ｎｍ厚のアル
ミニウム合金膜（１wt%のチタンを含有したアルミニウ
ム膜）を形成する。尚、３４７は隣接する画素電極の端
部である。

【００９２】ＥＬ層と陽極とを連続して形成する薄膜形
成装置の一例は図１０に示されている。図１０に示した
のは陽極として透明導電膜、発光層として高分子系ＥＬ
層、陰極層として周期律表の１族若しくは２族に属する
元素を含む金属膜、第２パッシベーション層として窒化
珪素膜や窒化酸化珪素膜を連続して形成する装置であ
る。

【００９３】図１０において、４０１は基板の搬入また
は搬出を行う搬送室であり、ロード・アンロード室とも
呼ばれる。ここに基板をセットしたキャリア４０２が配
置される。尚、搬送室４０１は基板搬入用と基板搬出用
と区別されていても良い。また、４０３は基板４０４を
搬送する機構（以下、搬送機構という）４０５を含む共
通室である。基板のハンドリングを行うロボットアーム
などは搬送機構４０５の一種である。

【００９４】そして、共通室４０３にはゲート４０６a
〜４０６fを介して複数の処理室（４０７〜４１１で示
される）が連結されている。図１０の構成では共通室４
０３を数ｍＴｏｒｒから数十ｍＴｏｒｒに減圧し、各処
理室はゲート４０６a〜４０６fによって共通室４０３と
は遮断されている。この場合、溶液塗布用処理室４０８
は不活性ガスを満たした常圧で行われるため、共通室４
０３と溶液塗布用処理室４０８との間に、真空排気用処
理室４０１を設けた構成となっている。

【００９５】従って、各処理室に排気ポンプを設けるこ
とで真空下での処理を行うことが可能となる。排気ポン
プとしては、油回転ポンプ、メカニカルブースターポン
プ、ターボ分子ポンプ若しくはクライオポンプを用いる
ことが可能であるが、水分の除去に効果的なクライオポ
ンプが好ましい。

【００９６】４０７で示されるのは、陰極層を形成する
ための処理室（以下、第３成膜用処理室という）であ
る。ここでは陰極を補助するための補助電極の形成が行
われる。また、蒸着法又はスパッタ法が用いられるが、
蒸着法の方がダメージを与えにくいので好ましい。いず
れにしてもゲート４０６ｂによって共通室４０３と遮断
され、真空下で成膜が行われる。

【００９７】尚、気相成膜法として蒸着法を行う場合に
は、蒸着源を設ける必要がある。陰極層として良く用い
られる金属膜は、周期律表の１族若しくは２族に属する
元素を含む金属膜であるが、これらの金属膜は酸化しや
すいので表面を保護しておくことが望ましい。また、必
要な膜厚も薄いため、抵抗率の低い導電膜を補助的に設
けて陰極の抵抗を下げ、加えて陰極の保護を図る。抵抗
率の低い導電膜としてはアルミニウム、銅又は銀を主成
分とする金属膜が用いられる。ここでは、図４（Ｃ）に
示す電子注入層３４８にフッ化リチウムを用い、真空蒸
着法で５ｎｍの厚さに形成する。

【００９８】次に、４０８で示されるのは、スピンコー
ト法により高分子系ＥＬ材料を含む溶液を塗布する処理
室（以下、溶液塗布用処理室という）である。前述のよ
うにＥＬ材料は水分に極めて弱いため、溶液塗布用処理
室４０８は常に不活性雰囲気に保持しておくこと必要が
ある。

【００９９】基板の搬送は、まず真空排気用処理室４１
２を共通室４０３と同じ圧力まで減圧しておき、その状
態でゲート４０６dを開けて基板を搬送する。そして、
ゲート４０６dを閉めた後、真空排気用処理室４１２内
を不活性ガスでパージし、常圧に戻った時点でゲート４
１３を開けて溶液塗布用処理室４０８へと基板を搬送す
る。この搬送はステージ毎行っても良いし、専用の搬送
手段で行っても良い。

【０１００】液塗布用処理室４０８には、基板を保持し
て回転させる固定ヘッド及び高分子系ＥＬ化合物を含有
する溶媒を基板上に適量供給する手段が設けられてい
る。固定ヘッドは簡便な構成として真空チャック方式が
採用されるが、吸引口の形状に沿って基板が歪み、塗布
されるＥＬ層の厚さに斑ができてしまう。ＥＬ層は１０
０〜２００ｎｍの厚さで形成するが、膜厚のバラツキは
発光強度のバラツキなど表示品位の低下をもたらす。

【０１０１】図１１はそのような斑を最小限にする固定
ヘッドの構成を示す。吸引口の形状は、同心円の溝或い
は複数の開孔を設けた形状であり、吸引口の下に設けた
連結口から真空引をして２次元的に吸引力を分散させて
いる。このような固定ヘッドは上板と下板が一体となっ
て構成される。

【０１０２】図１１（Ａ）は固定ヘッドの上板１１０１
の上面図であり同心円状の開孔１１０３が形成されてい
る。同図（Ｂ）は下板１１０２であり、十字状の共通溝
１１０４と排気口１１０５が形成されている。同図
（Ｃ）は上板１１０１と下板１１０２とを重ね合わせ、
Ａ−Ａ'線に沿った断面図を示す。また、図１１（Ｄ）
は他の例であり、固定ヘッドの上板１１０６に開孔１１
０８が複数個形成されている。同図（Ｅ）は下板１１０
７であり、円状の共通溝１１０９と排気口１１１０が形
成されている。同図（Ｆ）は上板１１０６と下板１１０
７とを重ね合わせ、Ｂ−Ｂ'線に沿った断面図を示す。

【０１０３】本実施例では、ＰＶＫ（ポリビニルカルバ
ゾール）、Ｂｕ−ＰＢＤ（２−（４'−tert−ブチルフ
ェニル）−５−（４''−ビフェニル）−１，３，４−オ
キサジアゾール）、クマリン６、ＤＣＭ１（４−ジシア
ノメチレン−２−メチル−６−ｐ−ジメチルアミノスチ
リル−４Ｈ−ピラン）、ＴＰＢ（テトラフェニルブタジ
エン）、ナイルレッドを１，２−ジクロロメタンまたは
クロロホルムに溶解し、スピンコート法により塗布す
る。回転数は５００〜１０００rpm程度とし、２０〜６
０秒間回転させ均一な塗布膜を形成する。

【０１０４】勿論、上記各有機化合物は少なくとも３回
以上、好ましくは５回以上の精製（典型的には透析法）
を施し、含まれるイオン性不純物の濃度を０．１ｐｐｍ
以下（好ましくは０．０１ｐｐｍ以下）にしてから成膜
する。こうすることで図４（Ｃ）に示す発光層３４９中
に含まれるイオン性不純物の濃度は０．１ｐｐｍ以下
（好ましくは０．０１ｐｐｍ以下）となり、かつ、体積
抵抗値は１×１０¹¹〜１×１０¹²Ωcm（好ましくは１×
１０¹²〜１×１０¹³Ωcm）となる。

【０１０５】そして、溶液塗布工程が終了したら、ゲー
ト４１３を開けて真空排気用処理室４１２へ基板を搬送
し、ゲート４１３及びゲート４０６dを閉めた状態で真
空排気を行う。真空排気用処理室４１２が共通室４０３
と同じ減圧状態にまで達したら、ゲート４０６dを開け
て基板を共通室へと搬送する。

【０１０６】尚、ここでは焼成用処理室４０９を設けて
いるが、真空排気用処理室４１２のサセプターを加熱で
きるようにして、ここで焼成工程を行っても良い。焼成
後に真空排気することで、脱ガスを抑えることが可能で
ある。

【０１０７】次に、４１０で示されるのは、陽極を成膜
するための処理室（以下、第１成膜用処理室という）で
ある。成膜法としては蒸着法又はスパッタ法が好適な手
法として挙げられるが、ここでは発光層３４９の上に陽
極３５０を形成する目的で使用されるため、ダメージを
与えないことが要求される。スパッタ法では前述のＩＴ
Ｏ、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、ＳｎＯ₂ま
たはＺｎＯなどのターゲットを用いて行う。膜の厚さは
３０〜３００ｎｍとする。

【０１０８】また、スパッタ法で成膜を行うに当たり、
被膜形成面（発光層が形成された面）は、上向き（フェ
イスアップ方式）であっても下向き（フェイスダウン方
式）であっても良い。フェイスアップ方式の場合、共通
室４０３から搬送された基板をそのままサセプターに設
置すれば良いため非常に簡易である。フェイスダウン方
式の場合、搬送機構４０５若しくは第１気相成膜用処理
室４１０に、基板を反転させるための機構を備えておく
必要が生じるため、搬送機構が複雑になるが、ゴミの付
着が少ないという利点が得られる。

【０１０９】尚、第１成膜用処理室４１０において蒸着
処理を行う場合には、蒸着源を具備しておく必要があ
る。蒸着源は複数設けても良い。また、抵抗加熱方式の
蒸着源としても良いし、ＥＢ（電子ビーム）方式の蒸着
源としても良い。

【０１１０】次に、４１１で示されるのは、第２パッシ
ベーション膜を形成するための処理室（以下、第２成膜
用処理室という）である。第２パッシベーション膜は窒
化珪素膜、窒化酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形成す
る。従って、図示していないが、ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ
₃などのガス供給系、１３．５６〜６０ＭＨｚの高周波
電源を用いたプラズマ発生手段、基板加熱手段などが設
けられている。ＥＬ層は水分または湿気に弱いので、Ｅ
Ｌ層を形成後大気雰囲気に晒すことなく連続してこのよ
うなパッシベーション膜を設けると良い。

【０１１１】本実施例では、ＥＬ層として図４（Ｃ）に
示す電子注入層３４８および発光層３４９からなる積層
構造を用いるが、必要に応じて電子輸送層、正孔輸送
層、正孔注入層、電子阻止層もしくは正孔阻止層を設け
ても良い。

【０１１２】プラズマＣＶＤ法により形成される窒化珪
素膜でなる第２パッシベーション膜３５１は１００ｎｍ
の厚さに形成する。この第２パッシベーション膜３５１
は発光層３４９を水分等から保護する。また、発光層３
４９で発生した熱を逃がす役割も果たす。放熱効果をさ
らに高めるために、窒化珪素膜と炭素膜（好ましくはダ
イヤモンドライクカーボン膜）を積層して第２パッシベ
ーション膜とすることも有効である。

【０１１３】こうして図４（Ｃ）に示すような構造のア
クティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成する。ところ
で、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置
は、画素部だけでなく駆動回路部にも最適な構造のＴＦ
Ｔを配置することにより、非常に高い信頼性を示し、動
作特性も向上しうる。

【０１１４】まず、極力動作速度を落とさないようにホ
ットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴを、
駆動回路を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ
２０５として用いる。尚、ここでいう駆動回路として
は、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプ
リング回路（サンプル及びホールド回路）などが含まれ
る。デジタル駆動を行う場合には、Ｄ／Ａコンバータな
どの信号変換回路も含まれうる。

【０１１５】本実施例の場合、図４（Ｃ）に示すよう
に、ｎチャネル型２０５の活性層は、ソース領域３５
５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネ
ル形成領域３５８を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶
縁膜３１１を介してゲート電極３１３と重なっている。

【０１１６】ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を形成し
ているのは、動作速度を落とさないための配慮である。
また、このｎチャネル型ＴＦＴ２０５はオフ電流値をあ
まり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視し
た方が良い。従って、ＬＤＤ領域３５７は完全にゲート
電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが
望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよ
い。

【０１１７】また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ
２０６は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にな
らないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。勿
論、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５と同様にＬＤＤ領域を設
け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。

【０１１８】尚、実際には図４（Ｃ）まで完成したら、
図１で説明したように遮光膜を有する対向基板を用いて
ＥＬ層を密閉空間に封入する。その際、密閉空間の内部
を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸
化バリウム）を配置することでＥＬ層の信頼性（寿命）
が向上する。このＥＬ層の封入処理は、液晶表示装置の
セル組み工程に用いられる技術を転用しても良い。

【０１１９】また、ＥＬ層の封入処理が完了したら、基
板上に形成された素子又は回路から引き回された端子と
外部信号端子とを接続するためのコネクター（フレキシ
ブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を取り付けて製品と
して完成する。

【０１２０】次に本実施例のアクティブマトリクス型Ｅ
Ｌ表示装置の構成を図５の斜視図を用いて説明する。本
実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガラ
ス基板６０１上に形成された、画素部６０２と、ゲート
側駆動回路６０３と、ソース側駆動回路６０４で構成さ
れる。画素部のスイッチング用ＴＦＴ６０５はｎチャネ
ル型ＴＦＴであり、ゲート側駆動回路６０３に接続され
たゲート配線６０６、ソース側駆動回路６０４に接続さ
れたソース配線６０７の交点に配置されている。また、
スイッチング用ＴＦＴ６０５のドレインは電流制御用Ｔ
ＦＴ６０８のゲートに接続されている。

【０１２１】さらに、電流制御用ＴＦＴ６０８のソース
は電源供給線６０９に接続される。本実施例のような構
造では、電源供給線６０９には所定の電圧が与えられて
いる。また、電流制御用ＴＦＴ６０８のドレインにはＥ
Ｌ素子６１０が接続されている。また、ＥＬ素子６１０
の陰極がドレインに接続されているので、電流制御用Ｔ
ＦＴ６０８としては、ｎチャネル型ＴＦＴを用いること
が望ましい。

【０１２２】そして、外部入出力端子となるＦＰＣ６１
１には駆動回路まで信号を伝達するための接続配線６１
２、６１３、及び電源供給線６０９に接続された接続配
線６１４が設けられている。

【０１２３】さらに、本実施例のＥＬ表示装置について
図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。基板１０００は
アクティブマトリクス基板であり、基板上に画素部１０
０１、ソース側駆動回路１００２、ゲート側駆動回路１
００３が形成されている。それぞれの駆動回路からの各
種配線は、接続配線６１２〜６１４を経てＦＰＣ６１１
に至り外部機器へと接続される。

【０１２４】このとき少なくとも画素部、好ましくは駆
動回路及び画素部を囲むようにして対向基板１００４を
設ける。尚、対向基板１００４は接着剤（シール剤）１
００５によって、アクティブマトリクス基板１０００と
共同して密閉空間１００６を形成するように接着され
る。このとき、ＥＬ素子は完全に前記密閉空間１００６
に封入された状態となり、外気から遮断される。

【０１２５】また、本実施例では接着剤１００５として
光硬化性のエポキシ系樹脂を用いるが、アクリレート系
樹脂等の接着剤を用いることも可能である。また、ＥＬ
層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いることもでき
る。但し、可能な限り酸素、水分を透過しない材質であ
ることが必要である。接着剤１００５はディスペンサー
等の塗布装置を用いて形成すれば良い。

【０１２６】さらに、本実施例では対向基板１００４と
アクティブマトリクス基板１０００との間の密閉空間１
００６には窒素ガスを充填しておく。さらに、対向基板
１００４の内側（密閉空間側）には図１で説明したよう
に遮光膜１００７及びカラーフィルター１００８が設け
られており、本実施例では遮光膜１００７として酸化バ
リウムと黒色の顔料を含有させた樹脂膜を、カラーフィ
ルター１００８として赤色、緑色または青色の顔料を含
有させた樹脂膜を用いている。

【０１２７】また、図６（Ｂ）に示すように、画素部に
は個々に孤立したＥＬ素子を有する複数の画素が設けら
れ、それらは全て陽極１００９を共通電極としている。
このとき、ＥＬ層は画素部のみ設ければよく、駆動回路
の上に設ける必要はない。ＥＬ層を選択的に設けるに
は、シャドーマスクを用いた蒸着法、リフトオフ法、ド
ライエッチング法もしくはレーザースクライブ法を用い
れば良い。

【０１２８】陽極１００９は、接続配線１０１０に電気
的に接続される。接続配線１０１０は陽極１００９に所
定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペー
スト材料１０１１を介してＦＰＣ６１１に電気的に接続
される。尚、ここでは接続配線１０１０について説明し
たが、他の接続配線６１２〜６１４も同様にしてＦＰＣ
６１１に電気的に接続される。

【０１２９】以上説明したような図６に示す状態は、Ｆ
ＰＣ６１１を外部機器の端子に接続することで画素部に
画像を表示することができる。本明細書中では、ＦＰＣ
を取り付けることで画像表示が可能な状態となる物品、
即ち、アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合
わせた物品（ＦＰＣが取り付けられている状態を含む）
を含むモジュールをＥＬ表示装置と定義している。

【０１３０】[実施例２]本実施例では、本発明を単純マ
トリクス型ＥＬ表示装置に実施した場合の例について図
７に示す。図７において、７０１はプラスチック基板、
７０２はアルミニウム膜とフッ化リチウム膜の積層構造
（ＥＬ層に接する部分がフッ化リチウム膜）でなる陰極
である。本実施例では、陰極７０２を蒸着法により形成
する。尚、図７では図示されていないが、複数本の陰極
が紙面に垂直な方向へストライプ状に配列されている。

【０１３１】陰極７０２の上には高分子系ＥＬ化合物か
らなるＥＬ層（発光層のみ）７０３が印刷法により形成
される。本実施例では、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾー
ル）、Ｂｕ−ＰＢＤ（２−（４'−tert−ブチルフェニ
ル）−５−（４''−ビフェニル）−１，３，４−オキサ
ジアゾール）、クマリン６、ＤＣＭ１（４−ジシアノメ
チレン−２−メチル−６−ｐ−ジメチルアミノスチリル
−４Ｈ−ピラン）、ＴＰＢ（テトラフェニルブタジエ
ン）、ナイルレッドを１，２−ジクロロメタンに溶解
し、印刷法により陰極７０２上に転写した後、焼成して
白色発光のＥＬ層７０３を形成する。

【０１３２】勿論、上記高分子系ＥＬ化合物は少なくと
も３回以上、好ましくは５回以上の精製（典型的には透
析法）を施し、含まれるイオン性不純物の濃度を０．１
ｐｐｍ以下（好ましくは０．０１ｐｐｍ以下）にしてか
ら成膜する。こうすることでＥＬ層７０３中に含まれる
イオン性不純物の濃度は０．１ｐｐｍ以下（好ましくは
０．０１ｐｐｍ以下）となり、かつ、体積抵抗値は１×
１０¹¹〜１×１０¹²Ωcm（好ましくは１×１０¹²〜１×
１０¹³Ωcm）となる。

【０１３３】尚、本実施例ではＥＬ層７０３を上記発光
層のみの単層構造とするが、必要に応じて電子注入層、
電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層もし
くは正孔素子層を設けても良い。

【０１３４】ＥＬ層７０３を形成したら、透明導電膜で
なる陽極７０４を形成する。本実施例では、透明導電膜
として酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を蒸着法に
より形成する。尚、図７では図示されていないが、複数
本の陽極が紙面に垂直な方向が長手方向となり、且つ、
陰極と直交するようにストライプ状に配列されている。
また、図示されないが陽極７０４は所定の電圧が加えら
れるように、後にＦＰＣが取り付けられる部分まで配線
が引き出されている。

【０１３５】陽極７０４を形成したら、パッシベーショ
ン膜７０５として１００ｎｍ厚の窒化珪素膜を形成す
る。これは、後にカバー材等を接着する際に、ＥＬ層７
０４が外気に触れないようにするための保護膜である。

【０１３６】以上のようにして基板７０１上にＥＬ素子
を形成する。次に、カバー材７０６としてプラスチック
板を用意し、その表面に遮光膜７０７及びカラーフィル
ター７０８を形成する。遮光膜７０７はカーボンを含む
樹脂を用い、カラーフィルター７０８は赤色、緑色また
は青色の各々に対応した顔料を含む樹脂を用いる。成膜
方法はインクジェット法、スピンコート法または印刷法
を用いれば良い。

【０１３７】また、本実施例の構造ではＥＬ素子から発
した光がカバー材７０６を透過して観測者の目に入るた
め、カバー材７０６は透光性である。本実施例ではプラ
スチック板を用いているが、ガラス板、ＰＶＦフィルム
などの透光性基板（または透光性フィルム）を用いれば
良い。

【０１３８】こうしてカバー材７０６を用意したら、乾
燥剤７０９を添加した充填材（接着剤として機能する）
７１０を介してカバー材７０６を貼り合わせる。貼り合
わせ工程は太陽電池の作製に用いられる二重真空方式の
貼り合わせ装置を用いれば良い。その後、紫外線硬化樹
脂でなるシール材７１１を用いてフレーム材７１２を取
り付ける。本実施例ではフレーム材７１２としてステン
レス材を用いる。最後にＦＰＣ７１３を取り付けてＥＬ
表示装置が完成する。

【０１３９】[実施例３]本発明を実施して形成されたＥ
Ｌ表示装置は、自発光型であるため液晶表示装置に比べ
て明るい場所での視認性に優れ、しかも視野角が広い。
従って、様々な電子装置の表示部として用いることがで
きる。例えば、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角
３０インチ以上（典型的には４０インチ以上）のＥＬデ
ィスプレイ（ＥＬ表示装置を筐体に組み込んだディスプ
レイ）の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いると
よい。

【０１４０】尚、ＥＬディスプレイには、パソコン用デ
ィスプレイ、ＴＶ放送受信用ディスプレイ、広告表示用
ディスプレイ等の全ての情報表示用ディスプレイが含ま
れる。また、その他にも様々な電子装置の表示部として
本発明のＥＬ表示装置を用いることができる。

【０１４１】その様な電子装置としては、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）、カーナビゲーションシステ
ム、音響再生装置（オーディオ）、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（具体的にはコン
パクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商
標）（ＬＤ）又はデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等
の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレ
イを備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向か
ら見ることの多い携帯情報端末は視野角の広さが重要視
されるため、ＥＬ表示装置を用いることが望ましい。そ
れら電子装置の具体例を図８に示す。

【０１４２】図８（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐
体２００１、支持台２００２、表示部２００３等を含
む。本発明は表示部２００３に用いることができる。Ｅ
Ｌディスプレイは自発光型であるためバックライトが必
要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすること
ができる。

【０１４３】図８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２
１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作ス
イッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６
等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２１０２に用
いることができる。

【０１４４】図８（Ｃ）は頭部取り付け型のＥＬディス
プレイの一部（右片側）であり、本体２２０１、信号ケ
ーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２
０４、光学系２２０５、ＥＬ表示装置２２０６等を含
む。本発明はＥＬ表示装置２２０６に用いることができ
る。

【０１４５】図８（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装
置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２３０
１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、
操作スイッチ２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部
（ｂ）２３０５等を含む。表示部（ａ）は主として画像
情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示
するが、本発明のＥＬ表示装置はこれら表示部（ａ）、
（ｂ）に用いることができる。尚、記録媒体を備えた画
像再生装置には、ＣＤ再生装置、ゲーム機器なども含ま
れうる。

【０１４６】図８（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュ
ータであり、本体２４０１、カメラ部２４０２、受像部
２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を
含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２４０５に用いる
ことができる。

【０１４７】図８（Ｆ）はパーソナルコンピュータであ
り、本体２５０１、筐体２５０２、表示部２５０３、キ
ーボード２５０４等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表
示部２５０３に用いることができる。

【０１４８】尚、将来的にＥＬ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。

【０１４９】また、上記電子装置はインターネットやＣ
ＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて
配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情
報を表示する機会が増してきている。ＥＬ材料の応答速
度は非常に高いため、ＥＬ表示装置は動画表示に好まし
いが、画素間の輪郭がぼやけてしまっては動画全体もぼ
けてしまう。従って、画素間の輪郭を明瞭にするという
本発明のＥＬ表示装置を電子装置の表示部として用いる
ことは極めて有効である。

【０１５０】また、ＥＬ表示装置は発光している部分が
電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように
情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端
末、特に携帯電話やカーオーディオのような文字情報を
主とする表示部にＥＬ表示装置を用いる場合には、非発
光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するよう
に駆動することが望ましい。

【０１５１】ここで図９（Ａ）は携帯電話であり、本体
２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、
表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６
０６を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２６０４に
用いることができる。尚、表示部２６０４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。

【０１５２】また、図９（Ｂ）は音響再生装置、具体的
にはカーオーディオであり、本体２７０１、表示部２７
０２、操作スイッチ２７０３、２７０４を含む。本発明
のＥＬ表示装置は表示部２７０２に用いることができ
る。また、本実施例では車載用カーオーディオを示す
が、据え置き型のオーディオに用いても良い。尚、表示
部２７０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで
消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオにお
いて特に有効である。

【０１５３】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子装置に用いることが可能であ
る。また、本実施例の電子装置には実施例１〜３に示し
たいずれの構成のＥＬ表示装置を用いても良い。

【０１５４】

【発明の効果】本発明を実施することでＥＬ素子の劣化
を抑制することができ、ＥＬ表示装置の信頼性を高める
ことができる。また、本発明のＥＬ表示装置を電子装置
の表示部として用いることで、電子装置の信頼性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＬ表示装置の画素部を示す図。

【図２】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作
製工程を示す図。

【図３】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作
製工程を示す図。

【図４】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作
製工程を示す図。

【図５】ＥＬ表示装置の外観を示す図。

【図６】ＥＬ表示装置の外観を示す図。

【図７】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。

【図８】電子装置の具体例を示す図。

【図９】電子装置の具体例を示す図。

【図１０】陰極層、ＥＬ層、陽極等を形成する装置の
構成を示す図。

【図１１】スピンコート法に用いる基板固定ヘッドの
適した形状を示す図。

フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平11−336119 (32)優先日平成11年11月26日(1999．11．26) (33)優先権主張国日本（ＪＰ）Ｆターム(参考） 3K007 AB11 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含まれるイオン性不純物の濃度が０．１ｐ
ｐｍ以下であることを特徴とする発光性有機化合物。
【請求項２】含まれるイオン性不純物の濃度が０．０１
ｐｐｍ以下であることを特徴とする発光性有機化合物。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記イ
オン性不純物とはナトリウムもしくはカリウムであるこ
とを特徴とする発光性有機化合物。
【請求項４】含まれるイオン性不純物の濃度が０．１ｐ
ｐｍ以下となるまで精製することを特徴とする発光性有
機化合物の作製方法。
【請求項５】含まれるイオン性不純物の濃度が０．０１
ｐｐｍ以下となるまで精製することを特徴とする発光性
有機化合物の作製方法。
【請求項６】請求項４または請求項５において、前記発
光性有機化合物は、ゾーン精製法、再結晶法、再沈殿
法、昇華精製法、濾過法、カラムクロマトグラフィ、高
速液体クロマトグラフィもしくは透析法により精製され
ることを特徴とする発光性有機化合物の作製方法。
【請求項７】請求項４乃至請求項６のいずれか一におい
て、前記発光性有機化合物は高分子化合物であり、透析
法により精製されることを特徴とする発光性有機化合物
の作製方法。
【請求項８】請求項４乃至請求項７のいずれか一におい
て、前記イオン性不純物とはナトリウムもしくはカリウ
ムであることを特徴とする発光性有機化合物の作製方
法。
【請求項９】画素にＥＬ素子を含むＥＬ表示装置におい
て、前記ＥＬ素子は発光性有機化合物からなる薄膜を含み、
該薄膜に含まれるイオン性不純物の濃度は０．１ｐｐｍ
以下であり、かつ、体積抵抗率は３×１０¹⁰Ωcm以上で
あることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項１０】ＴＦＴ及び該ＴＦＴに電気的に接続され
たＥＬ素子を含む画素を有したＥＬ表示装置において、前記ＥＬ素子は発光性有機化合物からなる薄膜を含み、
該薄膜に含まれるイオン性不純物の濃度は０．１ｐｐｍ
以下であり、かつ、体積抵抗率は３×１０¹⁰Ωcm以上で
あることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項１１】ストライプ状に配列された陽極、前記陽
極と直交するようにストライプ状に配列された陰極及び
前記陽極と前記陰極との間の発光性有機化合物からなる
ＥＬ素子を含む画素を有したＥＬ表示装置において、前記ＥＬ素子は発光性有機化合物からなる薄膜を含み、
該薄膜に含まれるイオン性不純物の濃度は０．１ｐｐｍ
以下であり、かつ、体積抵抗率は３×１０¹⁰Ωcm以上で
あることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項１２】請求項９乃至請求項１１のいずれか一に
おいて、前記イオン性不純物とはナトリウムもしくはカ
リウムであることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項１３】請求項９乃至請求項１２に記載のＥＬ表
示装置を表示部として用いたことを特徴とする電子装
置。
【請求項１４】画素にＥＬ素子を含むＥＬ表示装置の作
製方法において、イオン性不純物の濃度が０．１ｐｐｍ以下であり、か
つ、体積抵抗率が３×１０¹⁰Ωcm以上である発光性有機
化合物からなる薄膜を成膜する工程を含むことを特徴と
するＥＬ表示装置の作製方法。