JP2003168566A

JP2003168566A - 発光装置

Info

Publication number: JP2003168566A
Application number: JP2001367454A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishi; 毅西; Tetsushi Seo; 哲史瀬尾
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ＴＦＴの特性に影響を与えることなく、ま
た、これまで用いられてきたアルカリ金属やアルカリ土
類金属といった材料を用いた場合のように陰極からの電
子の注入性を向上させるような発光素子を提供する。【解決手段】陰極に接する有機化合物層に電子供与体
として機能する有機化合物（以下、ドナー性分子と示
す）をドーピングすることにより、陰極と有機化合物層
の間にそれぞれの最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Lowest U
noccupied Molecular Orbital）準位の間のドナー準位
を形成することができるので、陰極からの電子の注入、
および注入された電子の伝達を効率良く行うことができ
る。また、電子の移動に伴うエネルギーの余分な損失や
有機化合物層自体の変質等の問題もないことから陰極材
料の仕事関数に拘わらず電子の注入性を向上させると共
に駆動電圧の低下を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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及びその作製方法に関す
る。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示
デバイス、発光デバイス、もしくは光源を指す。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】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】ところで、イーストマン・コダック社のＴ
ａｎｇらは、素子の特性向上のために、キャリア輸送性
の異なる有機化合物を積層し、正孔と電子がそれぞれ陽
極、陰極よりバランス良く注入される構造とし、しかも
有機層の膜厚を２００ｎｍ以下とすることで、１０Ｖ以
下の印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ２と外部量子効率１％
の実用化に充分な高輝度、高効率を得ることに成功して
いる（文献１：Appl.Phys.Lett.,51,913(1987)）。な
お、この高効率素子において、Tangらは基本的に絶縁体
と見なされる有機化合物に対して、金属電極から電子を
注入する際に問題となるエネルギー障壁を低下させるた
め、仕事関数の小さいＭｇ（マグネシウム）を使用した
が、Ｍｇは酸化しやすく不安定であることと、有機表面
への接着性に乏しいことから、比較的安定で、しかも有
機表面への密着性に優れたＡｇ（銀）と共蒸着により合
金化させたものを用いていた。

【０００７】さらに、凸版印刷株式会社のグループ（文
献２：第５１回応用物理学会学術講演会、講演予稿集９
ｐ−ｚｃ−１５、ｐ．１１２７）は、Ｍｇより更に仕事
関数の小さいＬｉ（リチウム）を用い、Ａｌ（アルミニ
ウム）と合金化することにより安定化させ、陰極として
用いることによりＭｇ合金を用いた素子より低い駆動電
圧と高い発光輝度を達成したことを報告している。

【０００８】上記の合金電極を背景として、より安定な
陰極の開発が望まれていたが、最近になって極薄膜の絶
縁層（０．５ｎｍ）としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）等
の陰極バッファー層を介在させることにより、アルミニ
ウム陰極でもＭｇ：Ａｇ等の合金を用いて形成された陰
極と同等以上の発光特性が得られることが報告されてい
る（文献３：L.S.Hung,C.W.Tang and M.G.Mason:Appl.P
hys.Lett.,72,1593(1998).）。

【０００９】この陰極バッファー層を設けることによる
特性向上の機構は、陰極バッファー層を形成するＬｉＦ
が有機化合物層の電子輸送層を形成するＡｌｑ₃と接し
て形成されたときにＡｌｑ₃のエネルギーバンドを曲
げ、電子注入障壁が低下するためであると考えられてい
る。

【００１０】その他にも、発光素子の陰極に接する有機
化合物層に仕事関数が４．２ｅＶ以上のアルカリ金属
や、アルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属のい
ずれか一つ以上からなる金属ドーピング層を形成するこ
とにより、陰極からの有機化合物層への電子注入障壁を
小さくして、陰極からの電子の注入性を向上させるとい
う技術も報告されている（特開平１０−２７０１７１号
公報）。

【００１１】以上のようにして、陽極、陰極及び有機化
合物層からなる発光素子において、電極からのキャリア
の注入性を向上させる工夫をすることで、発光素子の素
子特性の向上が図られている。

【００１２】その他にも、発光素子の陽極と接する正孔
輸送層に電子受容性の材料をドーピングすることによ
り、正孔の注入性の向上に伴うキャリア密度の増加と、
導電性を増加させることができ、これにより低電圧の駆
動が可能になるという報告がされている。（文献４：J.
Blochwitz, M.Pfeiffer, T.Fritz, and K.Leo:Applied.
Physics.Letters.,73,6,729(1998).）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アクティブマ
トリクス型の発光装置において、有機化合物層と陰極と
の間に上述したような陰極バッファー層や金属ドーピン
グ層を設けて、発光素子の素子特性向上を図ろうとする
と、陰極からの注入性が向上する一方で、陰極バッファ
ー層や金属ドーピング層の一部に含まれるアルカリ金属
およびアルカリ土類金属が拡散してドリフトするため、
発光素子と接続されたＴＦＴに影響を与え、その特性が
低下するという問題が生じる。すなわち、発光素子とし
ての特性が向上する一方で、ＴＦＴ特性が低下するとい
う問題が生じる。

【００１４】そこで、本発明では、ＴＦＴの特性に影響
を与えることなく、また、これまで用いられてきたアル
カリ金属やアルカリ土類金属といった材料を用いた場合
のように陰極からの電子の注入性を向上させるような発
光素子を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、陰極に接する有機化
合物層に電子供与体として機能する有機化合物（以下、
ドナー性分子と示す）をドーピングすることにより、陰
極と有機化合物層の間にそれぞれの最低空分子軌道（Ｌ
ＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位
の間のドナー準位を形成することができるので、陰極か
らの電子の注入、および注入された電子の伝達を効率良
く行うことができる。また、電子の移動に伴うエネルギ
ーの余分な損失や有機化合物層自体の変質等の問題もな
いことから陰極材料の仕事関数に拘わらず電子の注入性
を向上させると共に駆動電圧の低下を実現することがで
きる。

【００１６】さらに、これらのドナー性分子は拡散し
て、ＴＦＴの特性を低下させるという問題もないことか
ら、アルカリ金属やアルカリ土類金属を用いた場合のよ
うなデメリットを受けることなく発光素子の特性を向上
させることができる。

【００１７】すなわち、本発明の発光素子は、陽極と陰
極との間に有機化合物層が形成される発光素子であっ
て、有機化合物層は、発光層と、ドナー性分子を含む電
子伝達層を有し、電子伝達層は、陰極と接して形成され
ることを特徴とする発光装置である。

【００１８】本発明において開示する発明の構成は、陽
極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であっ
て、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有
し、前記有機化合物層は、電子伝達層を有し、前記電子
伝達層は、前記陰極と接して形成されることを特徴とす
る発光装置である。

【００１９】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第１の電極と、
前記第１の電極の端部を覆って形成された絶縁層と、前
記第１の電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第２の電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、前記第１の電極は、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
記有機化合物層は、電子伝達層を有することを特徴とす
る発光装置である。

【００２０】なお、上記構成において、第１の電極が陽
極であり、第２の電極が陰極である場合には、電子伝達
層は第２の電極と接して形成されるが、第１の電極が陰
極であり、第２の電極が陽極で形成されている場合に
は、電子伝達層は第１の電極と接して形成される。

【００２１】なお、上記各構成において、有機化合物層
は、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、ブロッキ
ング層と、電子輸送層と、電子伝達層のうち、発光層と
電子伝達層を含み、電子伝達層は、ドナー性分子を含む
有機化合物からなることを特徴とする。

【００２２】なお、本発明の発光装置は、ＴＦＴと電気
的に接続された発光素子とを有するアクティブマトリク
ス型の発光装置に適した構成であるが、パッシブマトリ
クス型の発光装置においても実施することが可能であ
る。

【００２３】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。

【００２４】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］本発明の発光装
置の素子構造について、図１を用いて説明する。

【００２５】図１において、陽極１０２上に有機化合物
層１０３が形成され、有機化合物層１０３上に陰極１０
４が形成されている。なお、陽極１０２から有機化合物
層１０３に正孔が注入され、陰極１０４からは有機化合
物層１０３に電子が注入される。そして、有機化合物層
１０３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。

【００２６】また、有機化合物層１０３は、発光層１１
２および電子伝達層１１４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、本実施の形態においては、有機化合物
層１０３が正孔注入層１１１、発光層１１２、電子輸送
層１１３及び電子伝達層１１４からなる積層構造を有す
る場合について説明する。

【００２７】なお、本発明において有機化合物層におい
て生じた光は、陽極側から出射させても良いし、陰極側
から出射させても良い。なお、陽極側から出射させる場
合には、陽極を透光性の材料で形成することは必須であ
るが、陰極を遮光性の材料で形成することにより素子特
性をより向上させることができる。また、陰極側から出
射させる場合には、陰極を透光性の材料で形成し、陽極
を遮光性の材料で形成することが好ましい。

【００２８】陽極１０２を形成する材料としては、陽極
からの正孔の注入性を妨げないために仕事関数が４．５
ｅＶ以上の仕事関数の大きい材料を用いる。なお、陽極
が透光性を有する場合と遮光性を有する場合とで適した
材料が異なる。

【００２９】陽極１０２を透光性の材料で形成する場合
には、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜、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、ＩＺＯ、およびＩＤＩＸＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃−Ｚｎ
Ｏ）といった透明導電膜を用いて形成することができ
る。

【００３０】一方、陽極１０２を遮光性の材料で形成す
る場合には、元素周期律の第４族、第５族、又は第６族
に属する金属元素の窒化物または炭化物である金属化合
物を用いることができる。好ましくは、窒化チタン、窒
化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化
タンタル、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブ
デンを用いて形成することができる。

【００３１】なお、これらの金属化合物は、仕事関数が
４．７ｅＶ以上である。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）
は、仕事関数が４．７ｅＶである。また、金属化合物
は、オゾン雰囲気下における紫外線照射処理（ＵＶオゾ
ン処理）により、仕事関数をさらに大きくすることがで
きる。

【００３２】次に、有機化合物層１０３が形成される。
なお、有機化合物層１０３を形成する材料としては、低
分子系、高分子系、もしく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、昇華性を有さず、分子数が２０以下、又
は連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の材料のことをい
う。

【００３３】なお、本実施の形態により形成される発光
素子の有機化合物層１０３には、以下に示すような有機
化合物を用いることができる。

【００３４】有機化合物層１０３は、正孔輸送性材料か
らなる正孔輸送層１１１、発光性材料からなる発光層１
１２、電子輸送性材料からなる電子輸送層１１３、およ
びドナー性分子をその一部に含む電子伝達層１１４を積
層することにより形成される。なお、本発明における有
機化合物層の積層構造は、ここで示す構成に限られるこ
とはなく、その他にも正孔注入材料からなる正孔注入層
や、正孔阻止性材料からなるブロッキング層（正孔阻止
層）を含めた積層構造とすることも可能である。以下に
好適な材料をそれぞれ列挙する。ただし、本発明の発光
素子に用いる材料は、これらに限定されない。

【００３５】正孔輸送層１１１を形成する正孔輸送材料
としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒
素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用
いられている材料として、例えば、先に述べたＴＰＤの
他、その誘導体である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」と記す）や、４，４'，４''−トリス
（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン
（以下、「ＴＤＡＴＡ」と記す）、４，４'，４''−ト
リス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−ア
ミノ］−トリフェニルアミン（以下、「ＭＴＤＡＴＡ」
と記す）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が
挙げられる。

【００３６】発光層１１２を形成する発光材料として
は、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム（以下、Ａｌｑ₃と示す）、トリス（４−メチル−
８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ₃と
示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリ
ナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ₂と示す）、ビス
（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ
−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示
す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾ
オキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）₂と示
す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾ
チアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）₂と示す）な
どの金属錯体の他、各種蛍光色素が有効である。また、
三重項発光材料も可能であり、白金ないしはイリジウム
を中心金属とする錯体が主体である。三重項発光材料と
しては、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム
（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）₃と示す）、２，３，７，８，
１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３
Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）な
どが知られている。

【００３７】電子輸送層１１３を形成する電子輸送材料
としては、金属錯体がよく用いられ、先に述べたＡｌｑ
₃、Ａｌｍｑ₃、ＢｅＢｑ₂などのキノリン骨格またはベ
ンゾキノリン骨格を有する金属錯体や、混合配位子錯体
であるＢＡｌｑなどが好適である。また、Ｚｎ（ＢＯ
Ｘ）₂、Ｚｎ（ＢＴＺ）₂などのオキサゾール系、チアゾ
ール系配位子を有する金属錯体もある。さらに、金属錯
体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−te
rt−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール
（以下、ＰＢＤと示す）、１，３−ビス［５−（p−ter
t−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール
−２−イル］ベンゼン（以下、ＯＸＤ−７と示す）など
のオキサジアゾール誘導体、３−（４−tert−ブチルフ
ェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−
１，２，４−トリアゾール（以下、ＴＡＺと示す）、３
−（４−tert−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフ
ェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−ト
リアゾール（以下、ｐ−ＥｔＴＡＺと示す）などのトリ
アゾール誘導体、バソフェナントロリン（以下、ＢＰｈ
ｅｎと示す）、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示
す）などのフェナントロリン誘導体が電子輸送性を有す
る。

【００３８】電子伝達層１１４の形成には、以下の構造
式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも
一部に含むドナー性分子と電子輸送性材料を用いて形成
される。なお、ドナー性分子は、注入された電子の輸送
性の向上、および電子伝達層の導電性を向上させる点か
ら全体の５０％以上に含まれるように形成することが望
ましい。

【００３９】

【化１】

【００４０】

【化２】

【００４１】

【化３】

【００４２】

【化４】

【００４３】

【化５】

【００４４】

【化６】

【００４５】

【化７】

【００４６】その他、有機化合物層に正孔注入層を含め
る場合には、正孔注入層を形成する正孔注入材料として
は、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効
であり、フタロシアニン（以下、Ｈ₂−Ｐｃと示す）、
銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）などがあ
る。導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料
もあり、ポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示
す）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（以
下、ＰＥＤＯＴと示す）や、ポリアニリン、ポリビニル
カルバゾール（以下、ＰＶＫと示す）などが挙げられ
る。

【００４７】さらに有機化合物層にブロッキング層を含
める場合には、ブロッキング層を形成する正孔阻止材料
として、上で述べたＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ
−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどが、励起エネル
ギーレベルが高いため有効である。

【００４８】次に、陰極１０４が形成される。陰極１０
４を形成する材料としては、陰極１０４からの電子の注
入性を向上させるために仕事関数が３．８ｅＶ以下の仕
事関数の小さい材料を用いる。なお、陰極１０４が透光
性を有する場合には、陰極２１４の可視光に対する透過
率は４０％以上であることが好ましい。一方、陰極１０
４が遮光性を有する場合には、陰極を形成する膜に対す
る可視光の透過率が１０％未満となるように形成する。
例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、等からなる単層膜や、仕事関数
の小さい材料との積層膜により形成する。

【００４９】以上により、陽極１０２、有機化合物層１
０３および陰極１０４からなり、有機化合物層１０３に
電子伝達層１１４を含む本発明の発光素子を形成するこ
とができる。

【００５０】［実施の形態２］本発明により形成される
発光装置における発光素子の素子構造について図２を用
いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置の画素部
の断面構造について示すものであり、図２（Ｂ）は、発
光素子の素子構造について示したものである。具体的に
は、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続された一方の電極
に対し、有機化合物層を挟んで形成された他方の電極が
透光性の材料からなる陰極である場合における上方出射
型の素子構造について説明する。

【００５１】図２（Ａ）において、基板２０１上に薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。なお、ここ
では、発光素子２１５の第１の電極２１０と電気的に接
続され、発光素子２１５に供給される電流を制御する機
能を有する電流制御用ＴＦＴ２２２と、電流制御用ＴＦ
Ｔ２２２のゲート電極に印加されるビデオ信号を制御す
るためのスイッチング用ＴＦＴ２２１を示す。

【００５２】基板２０１としては、遮光性を有するシリ
コン基板を用いるが、ガラス基板、石英基板、樹脂基
板、フレキシブルな基板材料（プラスチック）を用いて
も良い。また、各ＴＦＴの活性層は、少なくともチャネ
ル形成領域２０２、ソース領域２０３、ドレイン領域２
０４を備えている。

【００５３】また、各ＴＦＴの活性層は、ゲート絶縁膜
２０５で覆われ、ゲート絶縁膜２０５を介してチャネル
形成領域２０２と重なるゲート電極２０６が形成されて
いる。また、ゲート電極２０６を覆って層間絶縁膜２０
８が設けられている。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。

【００５４】次に、層間絶縁膜２０８上に電流制御用Ｔ
ＦＴ２２２のソース領域２０３と電気的に接続された配
線２０７、およびドレイン領域２０４と電気的に接続さ
れた第１の電極２１１が設けられる。なお、本実施の形
態においては、第１の電極２１１は陽極となるように形
成されている。そこで、第１の電極（陽極）２１１は、
陽極として機能する仕事関数の大きい材料を用いる。な
お、第１の電極２１１を形成する材料としては、遮光性
を有し、かつ反射率の高い導電性材料を用いることが望
ましい。また、電流制御用ＴＦＴ２２２は、ｐチャネル
型で形成されるのが望ましい。

【００５５】また、第１の電極（陽極）２１１の端部、
および配線２０７等を覆って絶縁層２０９が形成され
る。次に、第１の電極（陽極）２１１上に有機化合物層
２１３が形成され、その上に、陰極となる第２の電極２
１４を形成することにより発光素子２１５を完成させる
ことができる。なお、本実施の形態では、第２の電極
（陰極）２１４が光透過性を有するように形成する必要
があることから、第２の電極（陰極）２１４は、光（可
視光）を透過する程度の膜厚で形成される。

【００５６】本実施の形態においては、第２の電極（陰
極）２１４が光透過性を有することから有機化合物層２
１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第２
の電極（陰極）２１４側から出射される上面出射構造と
なる。

【００５７】次に、図２（Ａ）で説明した発光装置の発
光素子における素子構造について図２（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
用いて形成した素子構造について説明する。

【００５８】第１の電極（陽極）２１１は、遮光性の金
属化合物膜により形成される。本実施の形態において、
第１の電極（陽極）２１１は、図２（Ａ）で示したよう
に電流制御用ＴＦＴ２２２と電気的に接続された電極で
あり、本実施の形態においては、ＴｉＮを用いてスパッ
タリング法により１２０ｎｍの膜厚で形成される。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。

【００５９】そして、第１の電極（陽極）２１１上に有
機化合物層２１３が形成されるが、初めに陽極からの正
孔の注入性を向上させる機能を有する正孔注入層２３１
が形成される。本実施の形態では、正孔注入層２３１と
して、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を
３０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。

【００６０】次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸
送層２３２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。

【００６１】次に発光層２３３が形成される。本実施の
形態では、発光層２３３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２３３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
（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）₃と示す）と共に共蒸着するこ
とにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。

【００６２】さらに、ブロッキング層２３４を形成す
る。ブロッキング層２３５は、正孔阻止層とも呼ばれ、
発光層２３３に注入された正孔が電子輸送層を通り抜け
て陰極に到達してしまうことにより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。本実施の
形態ではブロッキング層２３４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。

【００６３】そして、電子輸送層２３５が形成される。
なお、電子輸送層２３５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。本実施の形態では、電子
輸送層２３５としてＡｌｑ₃を４０ｎｍの膜厚で蒸着法
により成膜する。

【００６４】最後に電子伝達層２３６を形成することに
より積層構造を有する有機化合物層２１３が完成する。
なお、電子伝達層２３６は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）
で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分
子により形成される。本実施の形態では、電子伝達層２
３６として、3,3',5,5'-テトラメチルベンジジン：3,
3',5,5'-Tetramethylbenzidine（以下、ＴＭＢと示す）
とＡｌｑ₃とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成
膜する。

【００６５】次に陰極となる第２の電極２１４が形成さ
れる。本発明において、第２の電極（陰極）２１４は有
機化合物層２１３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、第２の電極
（陰極）２１４は、電子を有機化合物層２１３に注入す
る電極であるため仕事関数の小さい材料で形成される必
要がある。そこで、本実施の形態では、アルミニウム
（Ａｌ）を２０ｎｍの膜厚で形成し、第２の電極（陰
極）２１４を形成する。

【００６６】なお、本実施の形態では、陰極における透
過率を４０％以上確保するために１０〜３０ｎｍ程度の
極薄膜で形成することとしたが、陰極としての機能を十
分有し、かつ透過率を４０％以上確保することが可能な
材料であれば、必ずしも膜厚を薄くする必要はない。

【００６７】さらに、本実施の形態の素子構造を有する
発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低
分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造につい
て図３を用いて説明する。

【００６８】図２（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）３
０１は、遮光性の金属化合物膜により形成される。しか
し、第１の電極（陽極）３０１上に形成される有機化合
物層３０２は、図２（Ｂ）とは異なり、正孔輸送層３０
３、発光層３０４、電子輸送層３０５、および電子伝達
層３０６との積層構造からなる。なお、ここでは正孔輸
送層３０３、および発光層３０４に高分子系化合物を用
いた場合について説明する。

【００６９】正孔輸送層３０３は、ＰＥＤＯＴ（poly
(3,4‐ethylene dioxythiophene)）とポリスチレンスル
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
あることから水を溶媒として作製した塗布液をスピンコ
ート法により塗布して成膜する。なお、本実施の形態で
は正孔輸送層３０３としてＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからな
る膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。

【００７０】また、発光層３０４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。

【００７１】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 vinylen
e])（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-p
henylene vinylene])（以下、ＲＯＰｈ−ＰＰＶと示
す）等を用いることができる。

【００７２】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。

【００７３】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）(p
oly(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、Ｐ
ＣＨＴ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-methylthiophen
e))（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-dicyclohexylthio
phene))（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-(4octylp
henyl)-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。

【００７４】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）(pol
y(9,9-dioctylfluorene)（以下、ＰＤＯＦと示す）等を
用いることができる。

【００７５】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、Ｎ
ＭＰ（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。

【００７６】なお、本実施の形態では、発光層３０４と
してＰＰＶをトルエンに溶解させて作製した塗布液をス
ピンコート法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成す
る。

【００７７】次に、発光層３０４上に電子輸送層３０５
を形成する。なお、ここでは電子輸送層３０５を形成す
る材料として低分子系化合物であるＡｌｑ₃を用いて蒸
着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。

【００７８】次に電子伝達層３０６を形成することによ
り積層構造を有する有機化合物層３０２が完成する。な
お、ここでも図２（Ｂ）と同様に電子伝達層３０６とし
てＴＭＢとＡｌｑ₃とを５ｎｍの膜厚で共蒸着すること
により形成する。

【００７９】最後に第２の電極（陰極）３０７が形成さ
れ、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２
の電極（陰極）３０７は、図２（Ｂ）で説明した場合と
同様に２０ｎｍのＡｌの積層により形成される。

【００８０】［実施の形態３］本実施の形態では、実施
の形態２で示した発光装置とは発光素子の素子構造が異
なるものについて図４を用いて説明する。なお、図４
（Ａ）は発光装置の画素部の断面構造であり、図４
（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示したものであ
る。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続され
た一方の電極に対し、有機化合物層を挟んで形成された
他方の電極が透光性の材料からなる陽極である場合にお
ける上方出射型の素子構造について説明する。

【００８１】なお、本実施の形態における発光装置も実
施の形態２と同様に電流制御用ＴＦＴ４２２及びスイッ
チング用ＴＦＴ４２１を基板４０１上に有しているが、
本実施の形態の場合には電流制御用ＴＦＴ４２２はｎチ
ャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ましい。

【００８２】電流制御用ＴＦＴ４２２及びスイッチング
用ＴＦＴ４２１を覆って形成された層間絶縁膜４０８上
には、電流制御用ＴＦＴ４２２のソース領域４０３と電
気的に接続された配線４０７、およびドレイン領域４０
４と電気的に接続された第１の電極４１１が設けられて
いる。なお、本実施の形態においては、第１の電極４１
１は陰極となるように形成されている。そこで、第１の
電極（陰極）４１１は、陰極として機能する仕事関数の
小さい材料を用いる。なお、第１の電極（陰極）４１１
を形成する材料としては、遮光性を有し、かつ反射率の
高い導電性材料を用いることが望ましい。

【００８３】また、第１の電極（陰極）４１１上に有機
化合物層４１３が形成され、その上に、陽極となる第２
の電極４１４を形成することにより発光素子４１５を完
成させることができる。なお、本実施の形態では、第２
の電極（陽極）４１４が光透過性を有するように形成す
る必要があることから、第２の電極（陽極）４１４は、
光（可視光）を透過する透明導電膜で形成される。

【００８４】本実施の形態においては、第２の電極（陽
極）４１４に透明導電膜を用いることから有機化合物層
４１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第
２の電極（陽極）４１４側から出射される上面出射構造
となる。なお、本実施の形態においては、第１の電極
（陰極）４１１を遮光性の材料で形成することが望まし
い。

【００８５】次に、図４（Ａ）で説明した発光装置の発
光素子における素子構造について図４（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
用いて形成した素子構造について説明する。

【００８６】第１の電極（陰極）４１１は、遮光性の導
電膜により形成される。本実施の形態において、第１の
電極（陰極）４１１は、図４（Ａ）で示したように電流
制御用ＴＦＴ４２２と電気的に接続された電極であり、
本実施の形態においては１１０ｎｍの膜厚で形成された
Ａｌにより形成される。なお、ここでの成膜には蒸着法
を用いる。

【００８７】そして、第１の電極（陰極）４１１上に有
機化合物層４１３が形成されるが、初めに電子伝達層４
３１が形成される。なお、電子伝達層４３１は、構造式
（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一
部に含むドナー性分子により形成される。本実施の形態
では、電子伝達層４３１としてＴＭＢとＡｌｑ₃とを５
ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。

【００８８】次に、電子の輸送性を高める機能を有する
電子輸送層４３２が形成される。電子輸送層４３２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。本実施の形態では、電子輸送層４３２としてＡｌｑ
₃を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。

【００８９】次に、ブロッキング層４３３を形成する。
ブロッキング層４３３は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光
層４３４に注入された正孔が電子輸送層４３２を通り抜
けて第１の電極（陰極）４１１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。本実施の形態ではブロッキング層４３３と
してＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。

【００９０】次に発光層４３４が形成される。本実施の
形態では、発光層４３４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４３４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Ｉｒ（ｐｐｙ）₃と共蒸着することにより３０ｎ
ｍの膜厚で成膜する。

【００９１】次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸
送層４３５が形成される。ここではα−ＮＰＤを４０ｎ
ｍの膜厚で蒸着法により成膜する。

【００９２】最後に正孔注入層４３６を形成することに
より積層構造を有する有機化合物層４１３が完成する。
なお、正孔注入層４３６は、陽極からの正孔の注入性を
向上させる機能を有する。本実施の形態においては、正
孔注入層４３６として、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。

【００９３】次に陽極となる第２の電極４１４が形成さ
れる。本発明において、第２の電極（陽極）４１４は有
機化合物層４１３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、第２の電極
（陽極）４１４は、正孔を有機化合物層４１３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、本実施の形態では、第２の電極（陽極）
４１４を形成する材料として、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
用いて第２の電極（陽極）４１４を形成することもでき
る。

【００９４】さらに、本実施の形態の素子構造を有する
発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低
分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造につい
て図５を用いて説明する。

【００９５】図４（Ｂ）と同様に第１の電極（陰極）５
０１は、遮光性の導電膜により形成される。しかし、第
１の電極（陰極）５０１上に形成される有機化合物層５
０２は、図４（Ｂ）とは異なり、電子伝達層５０３、電
子輸送層５０４、発光層５０５、および正孔輸送層５０
６との積層構造からなる。なお、ここでは発光層５０
５、および正孔輸送層５０６に高分子系化合物を用いた
場合について説明する。

【００９６】第１の電極（陰極）５０１に電子伝達層５
０３が形成される。ここでは、図４（Ｂ）において説明
したのと同様に電子伝達層５０３としてＴＭＢとＡｌｑ
₃とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。

【００９７】次に、電子伝達層５０３の上に電子輸送層
５０４を形成する。なお、ここでは電子輸送層５０４を
形成する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ₃を用
いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。

【００９８】次に、発光層５０５としてＰＰＶをトルエ
ンに溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により
塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。

【００９９】次に正孔輸送層５０６を形成することによ
り積層構造を有する有機化合物層５０２が完成する。な
お、本実施の形態では、ＰＥＤＯＴとＰＳＳとを水に溶
解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布し
て成膜する。なお、本実施の形態では正孔輸送層５０６
を３０ｎｍの膜厚で形成する。

【０１００】最後に第２の電極（陽極）５０７が形成さ
れ、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２
の電極（陽極）５０７は、図４（Ｂ）で示した場合と同
様に酸化インジウム・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成膜して形成する。

【０１０１】［実施の形態４］本実施の形態では、実施
の形態２または実施の形態３で示した発光装置とは発光
素子の素子構造が異なるものについて図６を用いて説明
する。なお、図６（Ａ）は発光装置の画素部の断面構造
であり、図６（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示
したものである。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気
的に接続された電極が透光性の材料からなる陽極である
場合における下方出射型の素子構造について説明する。

【０１０２】なお、本実施の形態における発光装置も実
施の形態２及び実施の形態３と同様に電流制御用ＴＦＴ
６２２及びスイッチング用ＴＦＴ６２１を基板６０１上
に有しているが、本実施の形態の場合には電流制御用Ｔ
ＦＴ６２２はｐチャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ま
しい。

【０１０３】電流制御用ＴＦＴ６２２及びスイッチング
用ＴＦＴ６２１を覆って形成された層間絶縁膜６０８上
には、電流制御用ＴＦＴ６２２のソース領域６０３と電
気的に接続された配線６０７、およびドレイン領域６０
４と電気的に接続された第１の電極６１１が設けられて
いる。なお、本実施の形態においては、第１の電極６１
１は陽極となるように形成されている。そこで、第１の
電極（陽極）６１１は、陽極として機能する仕事関数の
大きい材料を用いる。なお、第１の電極（陽極）６１１
を形成する材料としては、透光性を有する導電性材料を
用いることが望ましい。

【０１０４】また、基板６０１としては、透光性を有す
る基板としてガラス基板を用いるが、石英基板を用いて
も良い。

【０１０５】また、第１の電極（陽極）６１１上に有機
化合物層６１３が形成され、その上に、陰極となる第２
の電極６１４を形成することにより発光素子６１５を完
成させることができる。なお、本実施の形態では、第１
の電極（陽極）６１１が光透過性を有するように形成す
る必要があることから、第１の電極（陽極）６１１は、
光（可視光）を透過する透明導電膜で形成される。な
お、第２の電極（陰極）６１４は、遮光性の材料により
形成されることが望ましい。

【０１０６】本実施の形態においては、第１の電極（陽
極）６１１に透明導電膜を用いることから有機化合物層
６１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第
１の電極（陽極）６１１側から出射される下面出射構造
となる。

【０１０７】次に、図６（Ａ）で説明した発光装置の発
光素子における素子構造について図６（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
用いて形成した素子構造について説明する。

【０１０８】第１の電極（陽極）６１１は、透光性の透
明導電膜により形成される。本実施の形態において、第
１の電極（陽極）６１１は、図６（Ａ）で示したように
電流制御用ＴＦＴ６２２と電気的に接続された電極であ
り、本実施の形態では、第１の電極（陽極）６１１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用い、スパッタリング法により
１００ｎｍの膜厚で形成される。

【０１０９】そして、第１の電極（陽極）６１１上に有
機化合物層６１３が形成されるが、初めに陽極からの正
孔の注入性を向上させる機能を有する正孔注入層６３１
が形成される。本実施の形態では、正孔注入層６３１と
して、Ｃｕ−Ｐｃを３０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜
する。

【０１１０】次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸
送層６３２が形成される。ここではα−ＮＰＤを４０ｎ
ｍの膜厚で蒸着法により成膜する。

【０１１１】次に発光層６３３が形成される。本実施の
形態では、発光層６３３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６３３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Ｉｒ（ｐｐｙ）₃と共に共蒸着することにより３
０ｎｍの膜厚で成膜する。

【０１１２】さらに、ブロッキング層６３４を形成す
る。ブロッキング層６３４は、正孔阻止層とも呼ばれ、
発光層６３３に注入された正孔が電子輸送層を通り抜け
て陰極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。本実施の形
態ではブロッキング層６３４としてＢＣＰを１０ｎｍの
膜厚で蒸着法により成膜する。

【０１１３】そして、電子輸送層６３５が形成される。
なお、電子輸送層６３５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。本実施の形態では、電子
輸送層６３５としてＡｌｑ₃を４０ｎｍの膜厚で蒸着法
により成膜する。

【０１１４】最後に電子伝達層６３６を形成することに
より積層構造を有する有機化合物層６１３が完成する。
なお、電子伝達層６３６は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）
で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分
子により形成される。本実施の形態では、電子伝達層６
３６としてＴＭＢとＡｌｑ₃とを５ｎｍの膜厚で共蒸着
することにより成膜する。

【０１１５】次に陰極となる第２の電極６１４が形成さ
れる。本発明において、第２の電極（陰極）６１４は、
電子を有機化合物層６１３に注入する電極であるため仕
事関数の小さい材料で形成される必要がある。そこで、
本実施の形態では１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌか
らなる第２の電極（陰極）６１４を形成する。なお、こ
こでの成膜には蒸着法を用いる。

【０１１６】さらに、本実施の形態の素子構造を有する
発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低
分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造につい
て図７を用いて説明する。

【０１１７】図６（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）７
０１は、透光性の透明導電膜により形成される。しか
し、第１の電極（陽極）７０１上に形成される有機化合
物層７０２は、正孔輸送層７０３、発光層７０４、電子
輸送層７０５、および電子伝達層７０６との積層構造か
らなる。なお、ここでは正孔輸送層７０３、および発光
層７０４に高分子系化合物を用いた場合について説明す
る。

【０１１８】第１の電極（陽極）７０１上に正孔輸送層
７０３が形成される。ここでは、正孔輸送層７０３とし
てＰＥＤＯＴとＰＳＳとを水に溶解させて作製した塗布
液をスピンコート法により塗布して成膜する。なお、本
実施の形態では正孔輸送層７０３を３０ｎｍの膜厚で形
成する。

【０１１９】次に、正孔輸送層７０３の上に発光層７０
４を形成する。なお、ここでは発光層７０４としてＰＡ
Ｔをトルエンに溶解させて作製した塗布液をスピンコー
ト法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。

【０１２０】次に、発光層７０４の上に電子輸送層７０
５を形成する。なお、ここでは電子輸送層７０５を形成
する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ₃を用いて
蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。

【０１２１】次に電子伝達層７０６を形成が形成され
る。ここでは、図６（Ｂ）において説明したのと同様に
電子伝達層７０６としてＴＭＢとＡｌｑ₃とを５ｎｍの
膜厚で共蒸着することにより形成する。

【０１２２】最後に第２の電極（陰極）７０７が形成さ
れ、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２
の電極（陰極）７０７は、図６（Ｂ）で示したのと同様
に１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌにより形成され
る。

【０１２３】［実施の形態５］本実施の形態では、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Ｔ
ＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を
同時に作製し、さらに、画素部にはＴＦＴと電気的に接
続された発光素子を形成して、素子基板を作製する方法
について図８〜図１１を用いて説明する。なお、本実施
の形態では、実施の形態２で示した素子構造を有する発
光素子を形成する。

【０１２４】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。

【０１２５】基板６００としては、ガラス基板（＃１７
３７）を用い、下地絶縁膜６０１としては、プラズマＣ
ＶＤ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、Ｎ₂
Ｏ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１
００ｎｍ（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。

【０１２６】本実施の形態では下地膜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（Ｓｉ_XＧｅ₁ _-X（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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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（５
５０℃、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。

【０１３０】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。用いるレーザーは、連続発振また
はパルス発振の固体レーザーまたは気体レーザーまたは
金属レーザーが望ましい。なお、前記固体レーザーとし
ては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザー、Ｙ
ＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃レーザー、
ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライド
レーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー等があり、前記気
体レーザーとしては、連続発振または、パルス発振のエ
キシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、ＣＯ₂
レーザー等があり、前記金属レーザーとしては、連続発
振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザー、銅
蒸気レーザー、金蒸気レーザーが挙げられる。また、レ
ーザー光を非線形光学素子によって第２高調波、第３高
調波に変換して用いてもよい。なお、パルス発振のレー
ザーを用いる場合には、繰り返し周波数１０Hz〜１０KH
z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１００〜１５００ｍＪ／ｃｍ²に集光し、５０
〜９８％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。また、連続発振のレーザー
を用いる場合には、エネルギー密度は０．０１〜１００
ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは、０．１〜１０ＭＷ／ｃ
ｍ²）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／
ｓ程度の速度でレーザー光に対して相対的にステージを
動かして照射すればよい。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。

【０１３１】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。その場合にも上述したような連続発
振またはパルス発振の固体レーザーまたは気体レーザー
または金属レーザーを用いることができる。このレーザ
ー光（第２のレーザー光）も同様に非線形光学素子によ
って第２高調波、第３高調波に変換して用いてもよい。
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するのが好ましい。

【０１３２】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。

【０１３３】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。本実施の形態のスパ
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／ｃｍ³〜３×１０¹ ⁹／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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。本実施の形態では、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。

【０１３９】次いで、図８（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６０
９とを積層形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜
６０７上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０
ｎｍのタングステン膜を順次積層する。

【０１４０】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、Ａ
ｇ：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。

【０１４１】次に、図８（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（In
ductively 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。

【０１４２】本実施の形態では、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２００．３９ｎ
ｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３
２ｎｍ／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Ｃ
ｌ₂とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓ
ｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００
Ｗ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（１３．５６ＭＨ
ｚ）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、１
０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると
良い。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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、１．３
Ｐａ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１０
W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／ｍ
ｉｎ、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。本実施の形態
では絶縁膜６２０において約８ｎｍしか膜減りが起きな
い。

【０１４６】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〜６１
８ａ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。

【０１４７】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、ＢＣ
ｌ₃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４５
０Ｗ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（１３．５６ＭＨ
ｚ）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。

【０１４８】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９（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。

【０１４９】なお、本実施の形態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。

【０１５０】次いで、図９（Ｂ）に示すようにレジスト
からなるマスク６３１〜６３３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
びその周辺の領域とを保護するマスクである。

【０１５１】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６３１〜６３３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と、第３の不純物領域６３７が形成される。第２
の不純物領域６３４、６３５には１×１０²⁰〜１×１０
²¹/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。

【０１５２】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、１×１
０¹⁸〜１×１０¹⁹/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。

【０１５３】次いで、レジストからなるマスク６３１〜
６３３を除去した後、新たにレジストからなるマスク６
３９、６４０を形成して図９（Ｃ）に示すように第３の
ドーピング処理を行う。

【０１５４】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、
６４２及び第５の不純物領域６４３、６４４を形成す
る。

【０１５５】また、第４の不純物領域６４１、６４２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、６４２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。

【０１５６】また、第５の不純物領域６４３、６４４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。

【０１５７】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。

【０１５８】次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しな
い）を形成する。本実施の形態では、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。

【０１５９】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。

【０１６０】また、本実施の形態では、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。

【０１６１】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１０（Ａ））。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、本実施の形態では、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。

【０１６２】次いで、第１の層間絶縁膜６４５上に有機
絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜６４６を形成す
る。本実施の形態では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜
を形成する。

【０１６３】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を形成する。
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（Ａ
ｌＮＯ）、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、本実施の形態では、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。

【０１６４】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。本実施の形態では複数のエッチング
処理を順次行う。本実施の形態では第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）をエッチングする。

【０１６５】そして、各高濃度不純物領域６３４、６３
５、６４１、６４２とそれぞれ電気的に接続する配線６
５０〜６５６と、陽極となる第１の電極６５７を形成す
る。本実施の形態では、遮光性の導電性材料を用いて形
成する。具体的には、元素周期律の第４族、第５族また
は６族に属する元素からなる導電性の窒化物、酸化物、
炭化物、ホウ化物、珪化物を用いることができるが、こ
こでは、窒化チタン（ＴｉＮ）を用い、５００ｎｍの膜
厚に成膜した後、これをパターニングして配線６５０〜
６５６および第１の電極（陽極）６５７を形成する。

【０１６６】なお、本実施の形態におけるパターニング
の際のエッチング条件は、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４０／４０
（ｓｃｃｍ）とし、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約３０秒程度のエッチングを行う。
基板側（試料ステージ）にも１００ＷのＲＦ（１３．５
６ＭＨｚ）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。

【０１６７】なお、本実施の形態では、第１の電極（陽
極）６５７は配線形成と同時に形成され、高濃度不純物
領域６４２との配線を兼ねて形成される。

【０１６８】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ７０
１、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ＴＦＴ
７０３、ｎチャネル型ＴＦＴからなる電流制御用ＴＦＴ
７０４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１０（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。

【０１６９】画素部７０６において、スイッチング用Ｔ
ＦＴ７０３（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。

【０１７０】また、画素部７０６において、電流制御用
ＴＦＴ７０４（ｐ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の外側
に形成される第４の不純物領域（ｎ^--領域）６４２とソ
ース領域、またはドレイン領域として機能する第５の不
純物領域（ｎ⁺領域）６４４を有している。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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ＴＦＴ
７０２を相補的に接続して形成すればよい。

【０１７４】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。

【０１７５】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
ることから本実施の形態では、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。

【０１７６】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、本実施の形態ではオフ電流
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。

【０１７７】次に絶縁膜を１μｍの厚さに成膜する。な
お、本実施の形態においては、絶縁膜を形成する材料と
して酸化珪素からなる膜を用いているが、場合によって
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、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。

【０１７８】この絶縁膜の第１の電極（陽極）６５７と
重なる位置に開口部を形成して、絶縁層６５８を形成す
る（図１１（Ａ））。

【０１７９】具体的には、感光性アクリルを用いて１μ
ｍ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。

【０１８０】次に、絶縁層６５８の開口部において露出
している第１の電極（陽極）６５７上に有機化合物層６
５９を蒸着法により形成する（図１１（Ａ））。なお、
有機化合物層６５９は、実施の形態２で示した素子構造
と同様の積層を行うことにより形成することができる。

【０１８１】ここでは、１画素しか示していないが、本
実施の形態において画素部に複数形成される各画素には
赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物層のうちの
いずれかが形成され、フルカラー化が可能となることか
ら、３種類の発光色を示す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、図１２により説明する。

【０１８２】なお、図１２（Ａ）に示す発光素子は、第
１の電極（陽極）１２０１、有機化合物層１２０２、及
び第２の電極（陰極）１２０３からなり、有機化合物層
１２０２は、正孔輸送層１２０４、発光層１２０５、ブ
ロッキング層１２０６、電子輸送層１２０７、および電
子伝達層１２０８の積層構造を有している。なお、赤色
発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図
１２（Ｂ）に示し、緑色発光を示す発光素子を構成する
材料及び膜厚について図１２（Ｃ）に示し、青色発光を
示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１２
（Ｄ）にそれぞれ示す。

【０１８３】はじめに、赤色発光を示す有機化合物層を
形成する。具体的には、正孔輸送層１２０４は、正孔輸
送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚
に成膜し、発光層１２０５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ＣＢＰと共に共蒸着させて３
０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層１２０６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、電子輸送層１２０７は、電子輸送性の有
機化合物である、Ａｌｑ₃を４０ｎｍの膜厚に成膜し、
電子伝達層１２０８をＴＭＢとＡｌｑ₃とを共蒸着して
５ｎｍの膜厚で形成することにより赤色発光の有機化合
物層を形成する。

【０１８４】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。

【０１８５】次に、緑色発光を示す有機化合物層を形成
する。具体的には、正孔輸送層１２０４は、正孔輸送性
の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成
膜し、発光層１２０５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Ｉｒ（ｐｐ
ｙ）₃と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成
膜し、ブロッキング層１２０６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、電子
輸送層１２０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａ
ｌｑ₃を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子伝達層１２０８
をＴＭＢとＡｌｑ₃とを共蒸着して５ｎｍの膜厚で形成
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。

【０１８６】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。

【０１８７】次に、青色発光を示す有機化合物層を形成
する。具体的には、発光層１２０５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
膜厚で成膜し、ブロッキング層１２０６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、電子輸送層１２０７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、電子伝達
層１２０８をＴＭＢとＡｌｑ₃とを共蒸着して５ｎｍの
膜厚で形成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。

【０１８８】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。

【０１８９】以上に示した有機化合物を第１の電極（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。

【０１９０】次に、図１１（Ｂ）に示すように有機化合
物層６５９及び絶縁層６５８を覆って、第２の電極（陰
極）６６０を形成する。なお、本実施の形態において陰
極６６０は、透光性の導電膜により形成されている。具
体的には、陰極６６０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で形成されることが望まし
い。なお、本実施の形態において、第２の電極（陰極）
６６０は、アルミニウムもしくは銀により形成する。

【０１９１】なお、本実施の形態において、第２の電極
（陰極）６６０は発光素子において生じた光を透過させ
る電極であることから、透光性を有する必要がある。そ
のため、アルミニウム膜を２０ｎｍの膜厚で成膜して第
２の電極（陰極）６６０を形成する。

【０１９２】このように極薄膜からなる第２の電極（陰
極）６６０を形成することにより、光の透過性を有する
電極を形成することができる。なお、仕事関数が小さ
く、かつ透光性の導電膜であれば、公知の他の材料を用
いて第２の電極（陰極）６６０を形成することもでき
る。

【０１９３】こうして図１１（Ｂ）に示すように、電流
制御用ＴＦＴ７０４に電気的に接続された第１の電極
（陽極）６５７と、前記第１の電極（陽極）６５７と隣
り合う電極（図示せず）との隙間に形成された絶縁層６
５８と、第１の電極（陽極）６５７上に形成された有機
化合物層６５９と、有機化合物層６５９及び絶縁層６５
８上に形成された第２の電極（陰極）６６０からなる発
光素子６６１を有する素子基板を形成することができ
る。

【０１９４】なお、本実施の形態において、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。

【０１９５】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。

【０１９６】ここで、本実施の形態において説明した発
光装置の画素部の詳細な上面構造を図１３（Ａ）に示
し、回路図を図１３（Ｂ）に示す。図１３（Ａ）及び図
１３（Ｂ）は共通の符号を用いるので互いに参照すれば
よい。

【０１９７】図１３において、基板上に設けられたスイ
ッチング用ＴＦＴ１３００は図１１のスイッチング用
（ｎチャネル型）ＴＦＴ７０３を用いて形成される。従
って、構造の説明はスイッチング用（ｎチャネル型）Ｔ
ＦＴ７０３の説明を参照すれば良い。また、１３０２で
示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ１３００のゲー
ト電極１３０１（１３０１ａ、１３０１ｂ）を電気的に
接続するゲート配線である。

【０１９８】なお、本実施の形態ではチャネル形成領域
が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャ
ネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もし
くは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良
い。

【０１９９】また、スイッチング用ＴＦＴ１３００のソ
ースはソース配線１３０３に接続され、ドレインはドレ
イン配線１３０４に接続される。また、ドレイン配線１
３０４は電流制御用ＴＦＴ１３０５のゲート電極１３０
６に電気的に接続される。なお、電流制御用ＴＦＴ１３
０５は図１１の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０
４を用いて形成される。従って、構造の説明は電流制御
用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良
い。なお、本実施の形態ではシングルゲート構造として
いるが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造
であっても良い。

【０２００】また、電流制御用ＴＦＴ１３０５のソース
は電流供給線１３０７に電気的に接続され、ドレインは
ドレイン配線１３０８に電気的に接続される。また、ド
レイン配線１３０８は点線で示される第１の電極（陽
極）１３０９に電気的に接続される。

【０２０１】また、１３１０で示される配線は、消去用
ＴＦＴ１３１１のゲート電極１３１２と電気的に接続す
るゲート配線である。なお、消去用ＴＦＴ１３１１のソ
ースは、電流供給線１３０７に電気的に接続され、ドレ
インはドレイン配線１３０４に電気的に接続される。

【０２０２】なお、消去用ＴＦＴ１３１１は図１１の電
流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４と同様にして形
成される。従って、構造の説明は電流制御用（ｐチャネ
ル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良い。なお、本
実施の形態ではシングルゲート構造としているが、ダブ
ルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良
い。

【０２０３】また、１３１３で示される領域には保持容
量（コンデンサ）が形成される。コンデンサ１３１３
は、電流供給線１３０７と電気的に接続された半導体膜
１３１４、ゲート絶縁膜と同一層の絶縁膜（図示せず）
及びゲート電極１３０６との間で形成される。また、ゲ
ート電極１３０６、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せ
ず）及び電流供給線１３０７で形成される容量も保持容
量として用いることが可能である。

【０２０４】なお、図１３（Ｂ）の回路図で示す発光素
子１３１５は、第１の電極（陽極）１３０９と、第１の
電極（陽極）１３０９上に形成される有機化合物層（図
示せず）と有機化合物層上に形成される第２の電極（陰
極）（図示せず）からなる。本発明において、第１の電
極（陽極）１３０９は、電流制御用ＴＦＴ１３０５のソ
ース領域またはドレイン領域と接続している。

【０２０５】発光素子１３１５の第２の電極（陰極）に
は対向電位が与えられている。また電流供給線Ｖは電源
電位が与えられている。そして対向電位と電源電位の電
位差は、電源電位が陽極に与えられたときに発光素子が
発光する程度の電位差に常に保たれている。電源電位と
対向電位は、本発明の発光装置に、外付けのＩＣ等によ
り設けられた電源によって与えられる。なお対向電位を
与える電源を、本明細書では特に対向電源１３１６と呼
ぶ。

【０２０６】［実施の形態６］本実施の形態では、本発
明のアクティブマトリクス型発光装置の外観図について
図１４を用いて説明する。なお、図１４（Ａ）は、発光
装置を示す上面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）をＡ−
Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１４０１
はソース側駆動回路、１４０２は画素部、１４０３はゲ
ート側駆動回路である。また、１４０４は封止基板、１
４０５はシール剤であり、シール剤１４０５で囲まれた
内側は、空間になっている。

【０２０７】なお、１４０８はソース側駆動回路１４０
１及びゲート側駆動回路１４０３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）１４０９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ＦＰ
Ｃ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。

【０２０８】次に、断面構造について図１４（Ｂ）を用
いて説明する。基板１４１０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
側駆動回路１４０１と画素部１４０２が示されている。

【０２０９】なお、ソース側駆動回路１４０１はｎチャ
ネル型ＴＦＴ１４１３とｐチャネル型ＴＦＴ１４１４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、ＰＭＯ
Ｓ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、
本実施の形態では、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。

【０２１０】また、画素部１４０２は電流制御用ＴＦＴ
１４１１とそのドレインに電気的に接続された第１の電
極１４１２を含む複数の画素により形成される。

【０２１１】また、第１の電極１４１２の両端には絶縁
層１４１３が形成され、第１の電極１４１２上には有機
化合物層１４１４が形成される。さらに、有機化合物層
１４１４上には第２の電極１４１６が形成される。これ
により、第１の電極１４１２、有機化合物層１４１４、
及び第２の電極１４１６からなる発光素子１４１８が形
成される。

【０２１２】第２の電極１４１６は全画素に共通の配線
としても機能し、接続配線１４０８を経由してＦＰＣ１
４０９に電気的に接続されている。

【０２１３】また、基板１４１０上に形成された発光素
子１４１８を封止するためにシール剤１４０５により封
止基板１４０４を貼り合わせる。なお、封止基板１４０
４と発光素子１４１８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１
４０５の内側の空間１４０７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１４０５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１４
０５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１４０７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。

【０２１４】また、本実施の形態では封止基板１４０４
を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲ
Ｐ（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１４０５を用いて封止基板１４０４
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。

【０２１５】以上のようにして発光素子を空間１４０７
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。

【０２１６】なお、本実施の形態の構成は、実施の形態
１〜実施の形態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。

【０２１７】［実施の形態７］本実施の形態では本発明
の素子構造を有するパッシブ型（単純マトリクス型）の
発光装置を作製した場合について説明する。説明には図
１５を用いる。図１５において、１５０１はガラス基
板、１５０２は金属化合物からなる第１の電極（陽極）
である。本実施の形態では、金属化合物としてＴｉＮを
スパッタリング法により形成する。なお、図１５では図
示されていないが、複数本の陽極が紙面と平行にストラ
イプ状に配列されている。なお、パッシブマトリクス型
の発光装置においては、アクティブマトリクス型の発光
装置よりも陽極材料に対して導電性が要求されるため、
従来のＩＴＯよりも導電性の高い金属化合物を陽極に用
いることは発光素子の駆動電圧を低下させる上で有効で
ある。

【０２１８】また、ストライプ状に配列された第１の電
極（陽極）１５０２と交差するように絶縁材料からなる
バンク１５０３が形成される。バンク１５０３は第１の
電極（陽極）１５０２と接して紙面に垂直な方向に形成
されている。

【０２１９】次に、有機化合物層１５０４が形成され
る。有機化合物層１５０４を形成する材料としては、本
明細書中で示した材料の他、発光が得られる公知の材料
を用いて形成することができる。

【０２２０】例えば、赤色発光を示す有機化合物層、緑
色発光を示す有機化合物層及び青色発光を示す有機化合
物層をそれぞれ形成することにより、３種類の発光を有
する発光装置を形成することができる。なお、これらの
有機化合物層１５０４はバンク１５０３で形成された溝
に沿って形成されるため、紙面に垂直な方向にストライ
プ状に配列される。

【０２２１】次に、有機化合物層１５０４上に第２の電
極（陰極）１５０５が形成される。なお第２の電極（陰
極）１５０５は、メタルマスクを用いて蒸着法により形
成する。

【０２２２】なお、本実施の形態では下側の第１の電極
（陽極）１５０２が遮光性の材料で形成されているた
め、有機化合物層１５０４で発生した光は上側の第２の
電極（陰極）１５０５から出射される。

【０２２３】次に、封止基板１５０７としてガラス基板
を用意する。本実施の形態の構造では透光性の材料を用
いる必要があることから、ガラス基板の他、プラスチッ
クや石英からなる基板を用いることが可能である。

【０２２４】こうして用意した封止基板１５０７は、紫
外線硬化樹脂からなるシール剤１５０８により貼り合わ
される。なお、シール剤１５０８の内側１５０６は密閉
された空間になっており、窒素やアルゴンなどの不活性
ガスが充填されている。また、この密閉された空間１５
０６の中に酸化バリウムに代表される吸湿剤を設けるこ
とも有効である。最後にＦＰＣ１５１１を取り付けてパ
ッシブ型の発光装置が完成する。

【０２２５】なお、本実施の形態は、実施の形態１〜実
施の形態６に示した素子構造（アクティブマトリクス
型）に関連するもの以外の構成を自由に組み合わせて実
施することが可能である。

【０２２６】［実施の形態８］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。

【０２２７】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１６に示す。

【０２２８】図１６（Ａ）は表示装置であり、筐体２０
０１、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。

【０２２９】図１６（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。

【０２３０】図１６（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２
２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０
５、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。

【０２３１】図１６（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２３０
３、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２３０
２に用いることにより作製される。

【０２３２】図１６（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２４０
５、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、Ｂ２４０
３、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。

【０２３３】図１６（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２５０
１、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。

【０２３４】図１６（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２６０
６、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。

【０２３５】ここで図１６（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。

【０２３６】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。

【０２３７】また、上記電気器具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。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。

【０２３８】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。

【０２３９】以上の様に、本発明により作製された発光
装置の適用範囲は極めて広く、本発明の発光装置をあら
ゆる分野の電気器具に適用することが可能である。ま
た、本実施の形態の電気器具は実施の形態１〜実施の形
態７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。

【０２４０】

【発明の効果】本発明では、有機化合物層の一部にドナ
ー性分子を含む電子伝達層を形成し、これを陰極と接す
るように形成することで、陰極と有機化合物層の間にそ
れぞれのＬＵＭＯ準位の中間に位置するドナー準位を形
成することができるので、陰極から注入された電子の伝
達を効率良く行うことができる。

【０２４１】つまり、本発明では、電子の注入性を向上
させるために一般的に用いられるアルカリ金属やアルカ
リ土類金属を用いることなく発光素子の特性を向上させ
ることができるので、ＴＦＴを有するアクティブマトリ
クス型の発光装置の場合において、特にＴＦＴの特性に
影響を与えることなく発光素子の特性を向上させること
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】上方出射型の発光装置の素子構造を説明す
る図。

【図３】上方出射型の発光装置の素子構造を説明す
る図。

【図４】上方出射型の発光装置の素子構造を説明す
る図。

【図５】上方出射型の発光装置の素子構造を説明す
る図。

【図６】下方出射型の発光装置の素子構造を説明す
る図。

【図７】下方出射型の発光装置の素子構造を説明す
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】本発明の発光装置の素子構造を説明する
図。

【図１５】パッシブマトリクス型の発光装置を説明す
る図。

【図１６】電気器具の一例を示す図。

【符号の説明】

１０２陽極１０３有機化合物層１０４陰極１１１正孔輸送層１１２発光層１１３電子輸送層１１４電子伝達層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発
光装置であって、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、前記有機化合物層は、発光層および電子伝達層を有し、前記電子伝達層はドナー性分子を含み、かつ前記陰極と
接して形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発
光装置であって、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、前記有機化合物層は、発光層および電子伝達層を有し、前記電子伝達層はドナー性分子および電子輸送性材料を
含み、かつ前記陰極と接して形成されることを特徴とす
る発光装置。
【請求項３】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第１の電極と、前記第１の電極の端部を覆って形成された絶縁層と、前記第１の電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第２の電極とを有する
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、前記第１の電極は、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、前記有機化合物層は、発光層および電子伝達層を有し、前記電子伝達層はドナー性分子を含むことを特徴とする
発光装置。
【請求項４】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第１の電極と、前記第１の電極の端部を覆って形成された絶縁層と、前記第１の電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第２の電極とを有する
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、前記第１の電極は、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、前記有機化合物層は、発光層および電子伝達層を有し、前記電子伝達層はドナー性分子および電子輸送性材料を
含むことを特徴とする発光装置。
【請求項５】請求項３または請求項４において、前記第１の電極は陽極であり、前記第２の電極は陰極で
あり、前記電子伝達層は、前記第２の電極と接して形成される
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】請求項３または請求項４において、前記第１の電極は陰極であり、前記第２の電極は陽極で
あり、前記電子伝達層は、前記第１の電極と接して形成される
ことを特徴とする発光装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一におい
て、前記電子伝達層に3,3',5,5'-テトラメチルベンジジンを
含むことを特徴とする発光装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか一におい
て、前記発光装置は、表示装置、デジタルスチルカメラ、ノ
ート型パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュー
タ、記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置、ゴーグル
型ディスプレイ、ビデオカメラ、携帯電話から選ばれた
一種であることを特徴とする発光装置。