JP2004178981A6 - Light emitting device - Google Patents

Abstract

Light emission that does not affect the characteristics of the TFT and improves the electron injectability from the cathode as in the case of using materials such as alkali metals and alkaline earth metals that have been used so far. An element is provided.
An organic compound functioning as an electron donor (hereinafter referred to as a donor molecule) is doped into an organic compound layer in contact with a cathode to thereby form each lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) between the cathode and the organic compound layer. : Low Unoccupied Molecular Orbital) donor levels can be formed, so that injection of electrons from the cathode and transmission of the injected electrons can be performed efficiently. In addition, since there is no problem of extra energy loss due to electron movement or deterioration of the organic compound layer itself, it is possible to improve the electron injectability and reduce the driving voltage regardless of the work function of the cathode material. Can do.
[Selection] Figure 1

Description

【００５１】
【化２】

【００５２】
【化３】

【００５３】
【化４】

【００５４】
【化５】

【００５５】
【化６】

【００５６】
【化７】

【００５７】
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、Ｈ_２−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。
【００５８】
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。
【００５９】
なお、本発明において、正孔輸送層１１１と発光層１１２とをそれぞれ形成する材料を共蒸着して、両層の界面に混合層を形成する構成とすることもできる。同様に、発光層１１２と電子輸送層１１３との界面に混合層を形成する構成とすることも可能である。
【００６０】
次に、陰極１０４が形成される。陰極１０４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１０４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１０４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。
【００６１】
以上により、陽極１０２、有機化合物層１０３および陰極１０４からなり、有機化合物層１０３が陰極と接する領域に電子伝達領域１１４が形成された本発明の発光素子を形成することができる。
【００６２】
なお、ここでは図示しないが、本発明においては、電子伝達領域だけでなく正孔伝達領域を形成することも可能である。なお、正孔伝達領域の形成には、以下の構造式（Ａ１）〜（Ａ４）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むアクセプター性分子と正孔輸送性材料または、正孔注入性材料を用いて形成される。なお、アクセプター性分子は、注入された正孔の輸送性の向上、および正孔伝達領域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。
【００６３】
【化８】

【００６４】
【化９】

【００６５】
【化１０】

【００６６】
【化１１】

【００６７】
［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。
【００６８】
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ＴＦＴ２２２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。
【００６９】
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、ガラス基板や石英基板、樹脂基板、または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２０４を備えている。
【００７０】
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２０８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。
【００７１】
次に、層間絶縁膜２０８上に電流制御用ＴＦＴ２２２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。
【００７２】
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２１２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２１４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。
【００７３】
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２１３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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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（抵抗加熱法）により成膜する。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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Ａｌｑ_３を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８１】
さらに、電子輸送性の材料とドナー性分子を共蒸着することにより電子伝達領域２３６を形成することができる。以上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、電子伝達領域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を用いて形成される。本実施の形態では、電子伝達領域２３６として、ドナー性分子である３，３’，５，５’−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ（以下、ＴＭＢと示す）と電子輸送性の材料であるＡｌｑ_３とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
図２（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）３０１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３０３、発光層３０４、電子輸送層３０５、および電子輸送層３０５の一部に形成された電子伝達領域３０６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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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、またはインクジェット法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。
【００９４】
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Ａｌｑ_３を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【００９５】
さらに電子輸送層３０５を形成する電子輸送性の材料とドナー性分子との共蒸着により形成される電子伝達領域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）と同様に電子伝達領域３０６としてＴＭＢとＡｌｑ_３とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより形成する。
【００９６】
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。
【００９７】
［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。
【００９８】
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。
【００９９】
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４０４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４１１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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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、初めに電子伝達領域４３１形成される。なお、電子伝達領域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と、次に形成される電子輸送層４３２を形成する電子輸送性の材料を共蒸着することにより形成される。本実施の形態では、電子伝達領域４３１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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【０１０８】
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４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる材料等）を用いて第２の電極（陽極）４１４を形成することもできる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
図４（Ｂ）と同様に第１の電極（陰極）５０１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５０２は、図４（Ｂ）とは異なり、電子伝達領域５０３、電子輸送層５０４、発光層５０５、および正孔輸送層５０６との積層構造からなる。なお、ここでは発光層５０５、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。
【０１１３】
第１の電極（陰極）５０１に電子伝達領域５０３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領域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。
【０１１４】
次に、電子伝達領域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Ａｌｑ_３を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
［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。
【０１１９】
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ＴＦＴ６２２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ＴＦＴ６２２はｐチャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ましい。
【０１２０】
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６０４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６１１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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１２８】
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３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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Ａｌｑ_３を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１３１】
さらに、電子輸送性の材料とドナー性分子を共蒸着することにより電子伝達領域６３６を形成することができ、以上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、電子伝達領域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と電子輸送性の材料を共蒸着することにより形成される。本実施の形態では、電子伝達領域６３６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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
図６（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）７０１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、および電子伝達領域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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
次に、正孔輸送層７０３の上に発光層７０４を形成する。なお、ここでは発光層７０４としてＰＡＴ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。
【０１３７】
次に、発光層７０４の上に電子輸送層７０５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Ａｌｑ_３を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３８】
次に電子伝達領域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領域７０６としてＴＭＢとＡｌｑ_３とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより形成する。
【０１３９】
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。
【０１４０】
［実施の形態５］
次に、本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように陽極となる第１の電極８０２と有機化合物層８０３とが接する領域に正孔伝達領域８０５を有し、陰極となる第２の電極８０４と有機化合物層８０３とが接する領域に電子伝達領域８０９を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１４１】
図８（Ｂ）には、実施の形態２で説明した上方出射型の発光素子において、さらに陽極である第１の電極８０２と有機化合物層８０３とが接する領域に正孔伝達領域８２１を有する構造である。
【０１４２】
すなわち、第１の電極（陽極）８０２上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域８２１が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１４３】
そして、正孔伝達領域８２１上には、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着することにより形成された正孔輸送層８２２が形成される。
【０１４４】
なお、正孔輸送層８２２上には、図２（Ｂ）で示したのと同様にして発光層８２３、ブロッキング層８２４、電子輸送層８２５、および電子伝達領域８２６が形成され、積層構造を有する有機化合物層８０３が形成される。
【０１４５】
最後にＡｌを２０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陰極）８０４が形成され、正孔伝達領域８２１、および電子伝達領域８２６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１４６】
次に、図９（Ａ）には、実施の形態３で説明した上方出射型の発光素子において、さらに陽極である第２の電極９０４と有機化合物層９０３とが接する領域に正孔伝達領域９１６を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１４７】
なお、Ａｌを１１０ｎｍの膜厚で成膜して形成された第１の電極９０２上には、図４（Ｂ）で示したのと同様にして電子伝達領域９１１、電子輸送層９１２、ブロッキング層９１３、発光層９１４、および正孔輸送層９１５が形成される。
【０１４８】
そして、正孔輸送層９１５上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域９１６が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１４９】
最後にＩＴＯを１２０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陽極）９０４が形成され、電子伝達領域９１１、および正孔伝達領域９１６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１５０】
次に、図９（Ｂ）には、実施の形態４で説明した下方出射型の発光素子において、さらに陽極である第１の電極９２２と有機化合物層９２３とが接する領域に正孔伝達領域９３１を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１５１】
すなわちＩＴＯを１２０ｎｍの膜厚で成膜して形成された第１の電極（陽極）９２２上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域９３１が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１５２】
そして、正孔伝達領域９３１上には、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着することにより形成された正孔輸送層９３２が形成される。
【０１５３】
なお、正孔輸送層９３２上には、図６（Ｂ）で示したのと同様にして発光層９３３、ブロッキング層９３４、電子輸送層９３５、および電子伝達領域９３６が形成され、積層構造を有する有機化合物層９２３が形成される。
【０１５４】
最後にＡｌを１１０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陰極）９２４が形成され、正孔伝達領域９３１、および電子伝達領域９３６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１５５】
［実施の形態６］
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ＴＦＴ（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１０〜図１３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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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ＳｉＨ_４、ＮＨ_３、Ｎ_２Ｏ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ＳｉＨ_４、Ｎ_２Ｏ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ＳｉＨ_４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。
【０１５８】
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_１−ＸＧｅ_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。
【０１５９】
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（Ｂ_２Ｈ_６）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２×１０^１２／ｃｍ^２で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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、ＹＶＯ_４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ_３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、ＣＯ_２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〜１０ＫＨｚ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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ^２程度（好ましくは、０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ^２）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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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、３×１０^２０／ｃｍ^３〜６×１０^２０／ｃｍ^３、酸素の原子濃度は１×１０^１９／ｃｍ^３〜３×１０^１９／ｃｍ^３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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
次いで、図１０（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３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層する。
【０１７２】
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。
【０１７３】
次に、図１０（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、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＣＣｌ_４などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ_４、ＳＦ_６、ＮＦ_３などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ_２を適宜用いることができる。
【０１７４】
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２００．３９ｎｍ／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ＣＦ_４とＣｌ_２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。ＣＦ_４とＣｌ_２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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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ＳＦ_６とＣｌ_２とＯ_２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ＳＦ_６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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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、ＢＣｌ_３とＣｌ_２とＯ_２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、ＣＦ_４とＣｌ_２とＯ_２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ＢＣｌ_３とＣｌ_２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。
【０１８０】
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１１（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１．５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２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１×１０^１６〜１×１０^１７／ｃｍ^３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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
次いで、図１１（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。
【０１８３】
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１．５×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２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１×１０^２０〜１×１０^２１／ｃｍ^３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。
【０１８４】
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、１×１０^１８〜１×１０^１９／ｃｍ^３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。
【０１８５】
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６３９、６４０を形成して図１１（Ｃ）に示すように第３のドーピング処理を行う。
【０１８６】
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。
【０１８７】
また、第４の不純物領域６４１、６４２には１×１０^２０〜１×１０^２１／ｃｍ^３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。
【０１８８】
また、第５の不純物領域６４３、６４４は第２の導電層６２２ａ、６２４ａのテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、１×１０^１８〜１×１０^２０／ｃｍ^３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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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１２（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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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（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の他、窒化炭素や、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
そして、各高濃度不純物領域６３４、６３５、６４１、６４２とそれぞれ電気的に接続する配線６５０〜６５６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。
【０１９８】
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ＣＦ_４とＣｌ_２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（１３．５６ＭＨｚ）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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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１２（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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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の一部と絶縁膜を介して重なる第５の不純物領域（ｐ⁻⁻領域）６４４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）６４２を有している。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
これらのＴＦＴ７０１、７０２を適宜組み合わせてシフトレジスタ回路、バッファー回路、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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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１３（Ａ））。
【０２１１】
具体的には、感光性アクリルを用いて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。
【０２１２】
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６５９を蒸着法により形成する（図１３（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。
【０２１３】
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１４により説明する。
【０２１４】
なお、図１４（Ａ）に示す発光素子は、第１の電極（陽極）１４０１、有機化合物層１４０２、及び第２の電極（陰極）１４０３からなり、有機化合物層１４０２は、正孔輸送層１４０４、発光層１４０５、ブロッキング層１４０６、電子輸送層１４０７、および電子伝達領域１４０８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１４（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１４（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１４（Ｄ）にそれぞれ示す。
【０２１５】
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１４０４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１４０５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３０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層１４０６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１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ_３を４０ｎｍの膜厚に成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ_３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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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１４０４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１４０５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３０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１４０６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１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ_３を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ_３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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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１４０５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１４０６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１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ_３を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ_３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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
次に、図１３（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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
こうして図１３（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６５８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６５８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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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１５（Ａ）に示し、回路図を図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は共通の符号を用いるので互いに参照すればよい。
【０２２９】
図１５において、基板上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ１５００は図１３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）ＴＦＴ７０３の説明を参照すれば良い。また、１５０２で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ１５００のゲート電極１５０１（１５０１ａ、１５０１ｂ）を電気的に接続するゲート配線である。
【０２３０】
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。
【０２３１】
また、スイッチング用ＴＦＴ１５００のソースはソース配線１５０３に接続され、ドレインはドレイン配線１５０４に接続される。また、ドレイン配線１５０４は電流制御用ＴＦＴ１５０５のゲート電極１５０６に電気的に接続される。なお、電流制御用ＴＦＴ１５０５は図１３の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４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。
【０２３２】
また、電流制御用ＴＦＴ１５０５のソースは電流供給線１５０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１５０８に電気的に接続される。また、ドレイン配線１５０８は点線で示される第１の電極（陽極）１５０９に電気的に接続される。
【０２３３】
また、１５１０で示される配線は、消去用ＴＦＴ１５１１のゲート電極１５１２と電気的に接続するゲート配線である。なお、消去用ＴＦＴ１５１１のソースは、電流供給線１５０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１５０４に電気的に接続される。
【０２３４】
なお、消去用ＴＦＴ１５１１は図１３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。
【０２３５】
また、１５１３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１５１３は、電流供給線１５０７と電気的に接続された半導体膜１５１４、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１５０６との間で形成される。また、ゲート電極１５０６、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流供給線１５０７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。
【０２３６】
なお、図１５（Ｂ）の回路図で示す発光素子１５１５は、第１の電極（陽極）１５０９と、第１の電極（陽極）１５０９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）１５０９は、電流制御用ＴＦＴ１５０５のソース領域またはドレイン領域と接続している。
【０２３７】
発光素子１５１５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１５１６と呼ぶ。
【０２３８】
［実施の形態７］
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１６を用いて説明する。なお、図１６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１６０１はソース側駆動回路、１６０２は画素部、１６０３はゲート側駆動回路である。また、１６０４は封止基板、１６０５はシール剤であり、シール剤１６０５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０２３９】
なお、１６０８はソース側駆動回路１６０１及びゲート側駆動回路１６０３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）１６０９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。
【０２４０】
次に、断面構造について図１６（Ｂ）を用いて説明する。基板１６１０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１６０１と画素部１６０２が示されている。
【０２４１】
なお、ソース側駆動回路１６０１はｎチャネル型ＴＦＴ１６２３とｐチャネル型ＴＦＴ１６２４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。
【０２４２】
また、画素部１６０２は電流制御用ＴＦＴ１６１１とそのドレインに電気的に接続された第１の電極１６１２を含む複数の画素により形成される。
【０２４３】
また、第１の電極１６１２の両端には絶縁層１６１３が形成され、第１の電極１６１２上には有機化合物層１６１４が形成される。さらに、有機化合物層１６１４上には第２の電極１６１６が形成される。これにより、第１の電極１６１２、有機化合物層１６１４、及び第２の電極１６１６からなる発光素子１６１８が形成される。
【０２４４】
第２の電極１６１６は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１６０８を経由してＦＰＣ１６０９に電気的に接続されている。
【０２４５】
また、基板１６１０上に形成された発光素子１６１８を封止するためにシール剤１６０５により封止基板１６０４を貼り合わせる。なお、封止基板１６０４と発光素子１６１８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１６０５の内側の空間１６０７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１６０５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１６０５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１６０７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。
【０２４６】
また、本実施の形態では封止基板１６０４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１６０５を用いて封止基板１６０４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。
【０２４７】
以上のようにして発光素子を空間１６０７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。
【０２４８】
なお、本実施の形態の構成は、実施の形態１〜実施の形態６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。
【０２４９】
［実施の形態８］
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１７を用いる。図１７において、１７０１はガラス基板、１７０２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１７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。
【０２５０】
また、ストライプ状に配列された第１の電極（陽極）１７０２と交差するように絶縁材料からなるバンク１７０３が形成される。バンク１７０３は第１の電極（陽極）１７０２と接して紙面に垂直な方向に形成されている。
【０２５１】
次に、有機化合物層１７０４が形成される。有機化合物層１７０４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。
【０２５２】
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１７０４はバンク１７０３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。
【０２５３】
次に、有機化合物層１７０４上に第２の電極（陰極）１７０５が形成される。なお第２の電極（陰極）１７０５は、メタルマスクを用いて蒸着法により形成する。
【０２５４】
なお、本実施の形態では下側の第１の電極（陽極）１７０２が遮光性の材料で形成されているため、有機化合物層１７０４で発生した光は上側の第２の電極（陰極）１７０５から出射される。
【０２５５】
次に、封止基板１７０７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。
【０２５６】
こうして用意した封止基板１７０７は、紫外線硬化樹脂からなるシール剤１７０８により貼り合わされる。なお、シール剤１７０８の内側１７０６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１７０６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ＦＰＣ１７１１を取り付けてパッシブ型の発光装置が完成する。
【０２５７】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜実施の形態７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。
【０２５８】
［実施の形態９］
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
図１８（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。
【０２６１】
図１８（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。
【０２６２】
図１８（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。
【０２６３】
図１８（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。
【０２６４】
図１８（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。
【０２６５】
図１８（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。
【０２６６】
図１８（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。
【０２６７】
ここで図１８（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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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８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。
【０２７２】
［実施の形態１０］
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。なお、図１９は実施の形態４で説明した第１の電極１９１１が陽極で、第２の電極１９１４が陰極であり、第１の電極１９１１側から光を透過させる構造の場合を用いて説明することとする。
【０２７３】
第１の電極（陽極）１９１１の端部（および配線１９０７）を覆う絶縁層１９１２（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。
【０２７４】
また、有機化合物層１９１３は、極めて薄いため、第１の電極１９１１の表面は平坦であることが好ましく、例えば、第１の電極１９１１のパターニング前、またはパターニング後に化学的及び機械的に研磨する処理（代表的にはＣＭＰ技術）等により平坦化を行えばよい。また、第１の電極１９１１の表面における清浄度を向上させるため、絶縁物１９１２の形成前後に異物（ゴミなど）をクリーニングするための洗浄（ブラシ洗浄やスポンジ洗浄）を行い、ダークスポットや点欠陥の発生を低減させる。
【０２７５】
さらに、発光素子１９１５の有機化合物層１９１３に用いる材料として、先の実施の形態において示した材料の他に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、例えば第１の電極（陽極）１９１１側からＡｌｑ_３、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Ａｌｑ_３、Ａｌｑ_３、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を順次積層形成すればよい。なお、白色発光の場合には、カラーフィルターと組合せることにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の発光を得ることもできる。
【０２７６】
また、有機化合物層１９１３上には第２の電極（陰極）１９１４が形成されるが、その方法としては、蒸着法（抵抗加熱法）またはスパッタ法を用いることができる。これにより、第１の電極（陽極）１９１１、有機化合物層１９１３、及び第２の電極（陰極）１９１４からなる発光素子１９１５が形成される。
【０２７７】
さらに、発光素子１９１５の第２の電極（陰極）１９１４上に絶縁性の材料を用いてパッシベーション膜１９１６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１９１６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。
【０２７８】
【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領域を形成し、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し、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、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。
【０２７９】
さらに、本発明では、有機化合物層に含まれる発光層と接しないようにして電子伝達領域を形成することにより、発光層においてキャリアの再結合により生じるエネルギーが、ドナー分子を含む電子伝達領域で生じる電荷移動錯体へ移動して発光素子が消光するのを防ぐことができ、発光効率の低下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】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素子構造を説明する図。
【図９】本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【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作製工程を説明する図。
【図１３】本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１４】本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１５】本発明に用いることのできる回路構成を説明する図。
【図１６】本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１７】パッシブマトリクス型の発光装置を説明する図。
【図１８】電気器具の一例を示す図。
【図１９】本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【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電子伝達領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting device using a light-emitting element in which fluorescence or phosphorescence is obtained by applying an electric field to an element in which a film containing an organic compound (hereinafter referred to as an “organic compound layer”) is provided between a pair of electrodes. It relates to a manufacturing method thereof. Note that the light-emitting device in this specification refers to an image display device, a light-emitting device, or a light source. Also, a module in which a connector such as an FPC (Flexible Printed Circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) is attached to a light emitting element, or a printed wiring board provided on the end of a TAB tape or TCP In addition, a module in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on a light emitting element by a COG (Chip On Glass) method is also included in the light emitting device.
[0002]
[Prior art]
The light emitting element as used in the field of this invention is an element light-emitted by applying an electric field. The light emission mechanism is such that when a voltage is applied with an organic compound layer sandwiched between electrodes, electrons injected from the cathode and holes injected from the anode recombine in the organic compound layer, and excited molecules (Hereinafter referred to as “molecular excitons”), and when the molecular excitons return to the ground state, they are said to emit energy and emit light.
[0003]
In such a light emitting device, the organic compound layer is usually formed as a thin film having a thickness of less than 1 μm. Further, since the light emitting element is a self-luminous element in which the organic compound layer itself emits light, a backlight as used in a conventional liquid crystal display is not necessary. Therefore, it is a great advantage that the light-emitting element can be manufactured to be extremely thin and light.
[0004]
For example, in an organic compound layer of about 100 to 200 nm, the time from carrier injection to recombination is about several tens of nanoseconds considering the carrier mobility of the organic compound layer. Even if the process from light emission to light emission is included, light emission occurs in the order of microseconds or less. Therefore, one of the features is that the response speed is very fast.
[0005]
Due to these characteristics such as thin and light weight, high-speed response, and direct current low voltage drive, the light emitting element is attracting attention as a next-generation flat panel display element. Further, since it is a self-luminous type and has a wide viewing angle, the visibility is relatively good, and it is considered effective as an element used for a display screen of a portable device.
[0006]
By the way, Tang et al. Of Eastman Kodak Company have a structure in which organic compounds having different carrier transport properties are laminated to improve device characteristics, and holes and electrons are injected in a balanced manner from the anode and the cathode, respectively. By setting the film thickness of the organic layer to 200 nm or less, 1000 cd / m with an applied voltage of 10 V or less ² In addition, it has succeeded in obtaining high brightness and high efficiency sufficient for practical use with an external quantum efficiency of 1% (see, for example, Non-Patent Document 1).
[0007]
[Non-Patent Document 1]
Appl. Phys. Lett. , 51, 913 (1987)
[0008]
In this high-efficiency element, Tang et al. Reduce the energy barrier that becomes a problem when injecting electrons from a metal electrode to an organic compound that is basically regarded as an insulator. Magnesium) was used, but since Mg is easily oxidized and unstable, and has poor adhesion to the organic surface, Ag (silver) is relatively stable and excellent in adhesion to the organic surface. What was alloyed by co-evaporation was used.
[0009]
Furthermore, the group of Toppan Printing Co., Ltd. uses Li (lithium), which has a smaller work function than Mg, stabilizes it by alloying with Al (aluminum), and uses it as a cathode than an element using an Mg alloy. It has been reported that a low driving voltage and a high light emission luminance have been achieved (for example, see Non-Patent Document 2).
[0010]
[Non-Patent Document 2]
51st Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Proceedings 28a-pb-4, p. 1040
[0011]
Development of a more stable cathode was desired against the background of the above alloy electrode. Recently, a cathode buffer layer such as lithium fluoride (LiF) is interposed as an insulating layer (0.5 nm) of an ultrathin film. Thus, it has been reported that even an aluminum cathode can obtain emission characteristics equal to or higher than those of a cathode formed using an alloy such as Mg: Ag (for example, see Non-Patent Document 3).
[0012]
[Non-Patent Document 3]
L. S. Hung, C.I. W. Tang and M.M. G. Mason: Appl. Phys. Lett. , 70 (2), 152 (1997)
[0013]
The characteristic improvement mechanism by providing the cathode buffer layer is that AlF in which the LiF forming the cathode buffer layer forms the electron transport layer of the organic compound layer. ₃ Alq when formed in contact with ₃ This is considered to be because the electron injection barrier is lowered by bending the energy band.
[0014]
In addition, a metal doping layer made of at least one of an alkali metal having a work function of 4.2 eV or higher, an alkaline earth metal, and a transition metal including a rare earth metal is formed on the organic compound layer in contact with the cathode of the light emitting element. By doing so, a technique has been reported in which the electron injection barrier from the cathode to the organic compound layer is reduced to improve the electron injection property from the cathode (see, for example, Patent Document 1).
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-10-270171
[0016]
As described above, in the light-emitting element composed of the anode, the cathode, and the organic compound layer, the device characteristics of the light-emitting element are improved by devising the improvement of the carrier injectability from the electrode.
[0017]
In addition, by doping an electron-accepting material to the hole transport layer in contact with the anode of the light-emitting element, the carrier density can be increased with the improvement of hole injection property, and the conductivity can be increased. It has been reported that this enables low-voltage driving (for example, see Non-Patent Document 4).
[0018]
[Non-Patent Document 4]
J. et al. Blochwitz, M.M. Pfeiffer, T .; Fritz, and K.K. Leo: Applied. Physics. Letters. 73, 6, 729 (1998)
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an active matrix light-emitting device, if the cathode buffer layer or the metal doping layer as described above is provided between the organic compound layer and the cathode to improve the device characteristics of the light-emitting element, the injection property from the cathode is reduced. On the other hand, the alkali metal and alkaline earth metal contained in the cathode buffer layer and part of the metal doping layer diffuse and drift, affecting the TFT connected to the light emitting element and reducing its characteristics. Problem arises. That is, there arises a problem that the characteristics as a light emitting element are improved while the TFT characteristics are deteriorated.
[0020]
In addition, by doping the electron-accepting material, the carrier density can be increased with the improvement of hole injection property and the conductivity can be increased, while the organic compound that functions as an acceptor (electron acceptor) , May form a charge transfer complex. When this charge transfer complex is present at the interface with the light emitting layer, the energy due to carrier recombination generated in the light emitting layer is transferred to the non-light emitting charge transfer complex and quenched. Occurs. The same can be said for a donor (electron donor) that improves electron injection by doping an electron donating material.
[0021]
Therefore, in the present invention, the carrier injectability is improved without using materials that affect the TFT characteristics such as alkali metals and alkaline earth metals that have been used so far, while the carrier recombination is performed in the light emitting layer. An object of the present invention is to provide a light-emitting element having a structure that prevents quenching of the light-emitting element due to transfer of generated energy to a charge-transfer complex.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by doping an organic compound layer (hereinafter referred to as a donor molecule) that functions as an electron donor into an organic compound layer in contact with the cathode, the cathode and the organic Since a donor level between the respective lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) levels can be formed between the compound layers, the injection of electrons from the cathode and the transfer of the injected electrons can be performed. It can be done efficiently. In addition, since there is no problem of extra energy loss due to electron movement or deterioration of the organic compound layer itself, it is possible to improve the electron injectability and reduce the driving voltage regardless of the work function of the cathode material. Can do.
[0023]
Furthermore, since these donor molecules diffuse and do not have the problem of degrading the TFT characteristics, the characteristics of the light emitting device are improved without suffering from the disadvantages of using alkali metals or alkaline earth metals. Can be made.
[0024]
Therefore, in the present invention, the electron transport region is formed by doping a part of the electron transport layer included in the organic compound layer with a donor molecule. Note that since the electron transport region formed here is formed in contact with the cathode of the light emitting element, the electron injectability from the cathode can be improved, and an electron transport layer not doped with donor molecules is provided. Therefore, a structure in which the electron transfer region and the light emitting layer are not in direct contact with each other can be formed.
[0025]
In this structure, when the donor molecule forms a charge transfer complex in the electron transfer region, if the charge transfer complex is present at the interface with the light emitting layer, the energy generated by the recombination of carriers in the light emitting layer is reduced to a non-luminescent charge It is possible to prevent the problem of being transferred to the transfer complex and quenched.
[0026]
That is, the light-emitting device of the present invention is a light-emitting device in which an organic compound layer is formed between an anode and a cathode, and the organic compound layer has a light-emitting layer and an electron transfer region containing donor molecules, In the light-emitting device, the electron transfer region is formed in contact with the cathode without being in contact with the light-emitting layer.
[0027]
The structure of the invention disclosed in the present invention is a light emitting device having an anode, a cathode, and an organic compound layer, wherein the organic compound layer is disposed between the anode and the cathode, and the organic compound layer emits light. A light-emitting device comprising: an electron transport layer; and an electron transport region in at least a part of the electron transport layer, wherein the electron transport region is formed in contact with the cathode.
[0028]
Furthermore, another aspect of the invention includes a TFT provided on an insulating surface, an interlayer insulating film formed on the TFT, a first electrode formed on the interlayer insulating film, and the first electrode A light emitting device comprising: an insulating layer formed to cover an end of an electrode; an organic compound layer formed on the first electrode; and a second electrode formed on the organic compound layer. The TFT includes a source region and a drain region, the first electrode is electrically connected to either the source region or the drain region, the organic compound layer includes a light emitting layer and an electron transport A light-emitting device including an electron transport region in at least a part of the electron transport layer, wherein the electron transport region is formed in contact with the cathode.
[0029]
Note that in the above structure, when the first electrode is an anode and the second electrode is a cathode, the electron transfer region is formed in contact with the second electrode, but the first electrode is a cathode. In the case where the second electrode is formed of an anode, the electron transfer region is formed in contact with the first electrode.
[0030]
In each of the above configurations, the organic compound layer includes a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a blocking layer, an electron transport layer, and an electron transfer formed in a part of the electron transport layer. The region includes a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron transfer region, and the electron transfer region is made of an organic compound including a donor molecule.
[0031]
Further, in each of the above structures, a hole transfer region containing an acceptor molecule may be formed in part of the hole injection layer or the hole transport layer. Note that when the hole transfer region is formed, the hole transfer region is formed in contact with the anode, and the hole transfer region and the light emitting layer are not in direct contact with each other.
[0032]
Note that although the light-emitting device of the present invention has a structure suitable for an active matrix light-emitting device having a light-emitting element electrically connected to a TFT, the light-emitting device can also be implemented in a passive matrix light-emitting device. is there.
[0033]
Note that light emission obtained from the light-emitting device of the present invention includes light emission in one or both of the singlet excited state and the triplet excited state.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
The element structure of the light-emitting device of the present invention will be described with reference to FIG.
[0035]
In FIG. 1, an organic compound layer 103 is formed on the anode 102, and a cathode 104 is formed on the organic compound layer 103. Note that holes are injected from the anode 102 into the organic compound layer 103, and electrons are injected from the cathode 104 into the organic compound layer 103. In the organic compound layer 103, light is emitted by recombination of holes and electrons.
[0036]
The organic compound layer 103 includes at least a hole transport layer 111, a light emitting layer 112, an electron transport layer 113, and an electron transfer region 114 formed in a part of the electron transport layer. , And a layer having a different function for carriers, such as a blocking layer, or a combination of a plurality of layers. Note that in this embodiment, the case where the organic compound layer 103 has a stacked structure including a hole-transport layer 111, a light-emitting layer 112, an electron-transport layer 113, and an electron-transport region 114 is described.
[0037]
In the present invention, the light generated in the organic compound layer may be emitted from the anode side or from the cathode side. In the case of emitting from the anode side, it is essential to form the anode with a light-transmitting material, but the device characteristics can be further improved by forming the cathode with a light-shielding material. In the case of emitting from the cathode side, it is preferable to form the cathode with a light-transmitting material and form the anode with a light-shielding material.
[0038]
As a material for forming the anode 102, a material having a high work function of 4.5 eV or more is used in order not to disturb the hole injection property from the anode. Note that a suitable material differs depending on whether the anode has a light-transmitting property or a light-shielding property.
[0039]
When the anode 102 is formed of a light-transmitting material, an indium tin oxide (ITO) film, a transparent conductive film in which indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO), IZO, and oxidation Material consisting of indium and zinc oxide (In ₂ O ₃ It can be formed using a transparent conductive film such as -ZnO).
[0040]
On the other hand, when the anode 102 is formed of a light-shielding material, a metal compound that is a nitride or carbide of a metal element belonging to Group 4, Group 5, or Group 6 of the element periodicity can be used. . Preferably, it can be formed using titanium nitride, zirconium nitride, titanium carbide, zirconium carbide, tantalum nitride, tantalum carbide, molybdenum nitride, or molybdenum carbide.
[0041]
These metal compounds have a work function of 4.7 eV or more. For example, titanium nitride (TiN) has a work function of 4.7 eV. Further, the work function of the metal compound can be further increased by ultraviolet irradiation treatment (UV ozone treatment) in an ozone atmosphere.
[0042]
Next, the organic compound layer 103 is formed. Note that as a material for forming the organic compound layer 103, a known organic compound of low molecular weight, high molecular weight, or medium molecular weight can be used. The term “medium molecular organic compound” as used herein refers to an aggregate (preferably having a molecule number of 10 or less) of organic compounds having no sublimation property or solubility, or a chain molecule length of 5 μm or less (preferably Organic compound of 50 nm or less).
[0043]
Note that an organic compound as described below can be used for the organic compound layer 103 of the light-emitting element formed in this embodiment.
[0044]
The organic compound layer 103 includes a hole transporting layer 111 made of a hole transporting material, a light emitting layer 112 made of a light emitting material, an electron transporting layer 113 made of an electron transporting material, and a donor molecule in a part of the electron transporting layer. It is formed by laminating the electron transfer region 114 including. In addition, the laminated structure of the organic compound layer in the present invention is not limited to the structure shown here, and a hole injection layer made of a hole injection material or a blocking layer made of a hole blocking material (positive) A laminated structure including a hole blocking layer) is also possible. Each suitable material is listed below. Note that materials used for the light-emitting element of the present invention are not limited to these materials.
[0045]
As the hole transport material forming the hole transport layer 111, an aromatic amine-based compound (that is, a compound having a benzene ring-nitrogen bond) is suitable. As a widely used material, for example, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (hereinafter referred to as “α”), which is a derivative thereof, in addition to the above-described TPD. -NPD "), 4,4 ', 4" -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (hereinafter referred to as "TDATA"), 4,4', 4 "- And starburst aromatic amine compounds such as tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (hereinafter referred to as “MTDATA”).
[0046]
As a light emitting material for forming the light emitting layer 112, specifically, tris (8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as Alq). ₃ And tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (hereinafter referred to as Almq). ₃ ), Bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (hereinafter referred to as BeBq). ₂ ), Bis (2-methyl-8-quinolinolato)-(4-hydroxy-biphenylyl) -aluminum (hereinafter referred to as BAlq), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc ( Hereinafter, Zn (BOX) ₂ ), Bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (hereinafter referred to as Zn (BTZ)) ₂ In addition to metal complexes such as those shown above, various fluorescent dyes are effective. A triplet light emitting material is also possible, and is mainly a complex having platinum or iridium as a central metal. As a triplet light emitting material, tris (2-phenylpyridine) iridium (hereinafter, Ir (ppy)) ₃ 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-octaethyl-21H, 23H-porphyrin-platinum (hereinafter referred to as PtOEP) and the like are known.
[0047]
As an electron transport material for forming the electron transport layer 113, a metal complex is often used, and the Alq described above is used. ₃ , Almq ₃ , BeBq ₂ A metal complex having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton such as BAlq that is a mixed ligand complex is suitable. Zn (BOX) ₂ Zn (BTZ) ₂ There are also metal complexes having an oxazole-based or thiazole-based ligand. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (hereinafter referred to as PBD), 1,3-bis [ Oxadiazole derivatives such as 5- (p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (hereinafter referred to as OXD-7), 3- (4-tert-butyl Phenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (hereinafter referred to as TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl)- Triazole derivatives such as 5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (hereinafter referred to as p-EtTAZ), bathophenanthroline (hereinafter referred to as BPhen), bathocuproin (hereinafter referred to as “p-EtTAZ”) Phenanthroline derivatives such as shown and BCP) have an electron transporting property.
[0048]
In addition, as a material used for the positive hole transport layer 111, the light emitting layer 112, or the electron carrying layer 113 among the organic compound layers 103 of this invention, in addition to the organic material mentioned above, an inorganic material (specifically, Si And oxides of carbon nitride (CxNy), alkali metal elements, alkaline earth metal elements, and lanthanoid elements, and any of Zn, Sn, V, Ru, Sm, and Ir It is also possible to use a combination of these materials.
[0049]
The electron transfer region 114 is formed using a donor molecule including at least part of a molecular skeleton represented by the following structural formulas (D1) to (D7) and an electron transport material. The donor molecule is preferably formed so as to be included in 50% or more of the whole from the viewpoint of improving the transportability of electrons injected into the electron injection layer and improving the conductivity of the electron transfer region.
[0050]
[Chemical 1]

[0051]
[Chemical 2]

[0052]
[Chemical 3]

[0053]
[Formula 4]

[0054]
[Chemical formula 5]

[0055]
[Chemical 6]

[0056]
[Chemical 7]

[0057]
In addition, when a hole injection layer is included in the organic compound layer, a porphyrin-based compound is effective as the hole injection material for forming the hole injection layer as long as it is an organic compound, and phthalocyanine (hereinafter referred to as H). ₂ -Pc) and copper phthalocyanine (hereinafter referred to as Cu-Pc). There are also materials obtained by chemically doping conductive polymer compounds, such as polyethylenedioxythiophene (hereinafter referred to as PEDOT) doped with polystyrene sulfonic acid (hereinafter referred to as PSS), polyaniline, polyvinylcarbazole (hereinafter referred to as PVK). For example).
[0058]
Further, when a blocking layer is included in the organic compound layer, the above-described BAlq, OXD-7, TAZ, p-EtTAZ, BPhen, BCP, etc. are used as hole blocking materials for forming the blocking layer. It is effective because it is expensive.
[0059]
In the present invention, a material for forming the hole transport layer 111 and the light emitting layer 112 may be co-evaporated to form a mixed layer at the interface between the two layers. Similarly, a mixed layer may be formed at the interface between the light emitting layer 112 and the electron transport layer 113.
[0060]
Next, the cathode 104 is formed. As a material for forming the cathode 104, a material having a work function of 3.8 eV or less and a small work function is used in order to improve electron injectability from the cathode 104. Note that in the case where the cathode 104 has a light-transmitting property, the transmittance of the cathode 104 with respect to visible light is preferably 40% or more. On the other hand, in the case where the cathode 104 has a light shielding property, the visible light transmittance to the film forming the cathode is less than 10%. For example, a single layer film made of Al, Ti, W, or the like, or a laminated film with a material having a low work function is used.
[0061]
As described above, a light-emitting element of the present invention including the anode 102, the organic compound layer 103, and the cathode 104, in which the electron transfer region 114 is formed in a region where the organic compound layer 103 is in contact with the cathode can be formed.
[0062]
Although not shown here, in the present invention, not only the electron transfer region but also the hole transfer region can be formed. Note that the hole transport region is formed by using an acceptor molecule and a hole transport material or a hole inject material containing at least a part of a molecular skeleton represented by the following structural formulas (A1) to (A4). Formed using. Note that acceptor molecules improve the transportability of injected holes and transfer holes. region From the point of improving the electrical conductivity of the film, it is desirable to form it so as to be contained in 50% or more of the whole.
[0063]
[Chemical 8]

[0064]
[Chemical 9]

[0065]
[Chemical Formula 10]

[0066]
Embedded image

[0067]
[Embodiment 2]
An element structure of a light-emitting element in a light-emitting device formed according to the present invention will be described with reference to FIG. Note that FIG. 2A illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of a light-emitting device, and FIG. 2B illustrates an element structure of a light-emitting element. Specifically, the upper emission type in the case where one electrode electrically connected to the current control TFT is a cathode made of a translucent material, with the other electrode formed with the organic compound layer interposed therebetween. The element structure of will be described.
[0068]
In FIG. 2A, a thin film transistor (TFT) is formed over a substrate 201. Note that here, a current control TFT 222 that is electrically connected to the first electrode 210 of the light-emitting element 215 and has a function of controlling a current supplied to the light-emitting element 215 and a gate electrode of the current control TFT 222 are applied. 2 shows a switching TFT 221 for controlling a video signal to be played.
[0069]
As the substrate 201, a silicon substrate having a light shielding property is used, but a glass substrate, a quartz substrate, a resin substrate, or a flexible substrate material (plastic) may be used. The active layer of each TFT includes at least a channel formation region 202, a source region 203, and a drain region 204.
[0070]
The active layer of each TFT is covered with a gate insulating film 205, and a gate electrode 206 is formed so as to overlap the channel formation region 202 with the gate insulating film 205 interposed therebetween. An interlayer insulating film 208 is provided to cover the gate electrode 206. As a material for forming the interlayer insulating film 208, in addition to an insulating film containing silicon such as silicon oxide, silicon nitride, and silicon nitride oxide, polyimide, polyamide, acrylic (including photosensitive acrylic), BCB (benzocyclobutene) ) Organic resin film can be used.
[0071]
Next, a wiring 207 electrically connected to the source region 203 of the current control TFT 222 and a first electrode 211 electrically connected to the drain region 204 are provided over the interlayer insulating film 208. Note that in this embodiment mode, the first electrode 211 is formed to be an anode. Therefore, the first electrode (anode) 211 is made of a material having a large work function that functions as an anode. Note that as a material for forming the first electrode 211, a conductive material having a light shielding property and high reflectance is preferably used. The current control TFT 222 is preferably formed of a p-channel type.
[0072]
In addition, an insulating layer 212 is formed so as to cover an end portion of the first electrode (anode) 211, the wiring 207, and the like. Next, the organic compound layer 213 is formed over the first electrode (anode) 211, and the second electrode 214 serving as a cathode is formed thereon, whereby the light-emitting element 215 can be completed. In this embodiment mode, the second electrode (cathode) 214 transmits light (visible light) because it is necessary to form the second electrode (cathode) 214 so as to have optical transparency. It is formed with a film thickness of about.
[0073]
In this embodiment mode, since the second electrode (cathode) 214 has light transmittance, light generated by recombination of carriers in the organic compound layer 213 is emitted from the second electrode (cathode) 214 side. It becomes a top emission structure.
[0074]
Next, an element structure in the light-emitting element of the light-emitting device described in FIG. 2A will be described in detail with reference to FIG. In particular, an element structure formed using a low molecular weight compound in the organic compound layer will be described.
[0075]
The first electrode (anode) 211 is formed of a light-shielding metal compound film. In this embodiment mode, the first electrode (anode) 211 is an electrode that is electrically connected to the current control TFT 222 as shown in FIG. 2A. It is formed with a film thickness of 120 nm by sputtering. Note that the sputtering method used here includes a bipolar sputtering method, an ion beam sputtering method, a counter target sputtering method, and the like.
[0076]
Then, an organic compound layer 213 is formed on the first electrode (anode) 211. First, a hole injection layer 231 having a function of improving the hole injection property from the anode is formed. In this embodiment, copper phthalocyanine (hereinafter referred to as Cu-Pc) is formed as the hole injection layer 231 by a vapor deposition method (resistance heating method) with a thickness of 30 nm.
[0077]
Next, the hole transport layer 232 is formed of a material having excellent hole transport properties. Here, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (hereinafter referred to as α-NPD) is formed to a thickness of 40 nm by an evaporation method.
[0078]
Next, the light emitting layer 233 is formed. In this embodiment mode, holes and electrons are recombined in the light-emitting layer 233 to emit light. Note that the light-emitting layer 233 uses 4,4′-dicarbazole-biphenyl (hereinafter referred to as CBP) as a hole-transporting host material, and tris (2-phenylpyridine) iridium (a light-emitting organic compound). Hereinafter, Ir (ppy) ₃ And a film having a thickness of 30 nm.
[0079]
Further, a blocking layer 234 is formed. The blocking layer 235 is also referred to as a hole blocking layer, and prevents a hole injected into the light emitting layer 233 from passing through the electron transport layer and reaching the cathode, thereby preventing a wasteful current that does not participate in recombination from flowing. It is a layer for. In this embodiment mode, bathocuproine (hereinafter referred to as BCP) is formed as the blocking layer 234 with a thickness of 10 nm by an evaporation method.
[0080]
Then, the electron transport layer 235 is formed. Note that the electron-transport layer 235 is formed using an electron-transport material having electron acceptability. In this embodiment mode, the electron transport layer 235 is formed of Alq. ₃ Is formed by vapor deposition with a film thickness of 40 nm.
[0081]
Further, the electron transport region 236 can be formed by co-evaporating an electron transporting material and a donor molecule. Thus, the organic compound layer 213 having a stacked structure is completed. Note that the electron transfer region 236 is formed using a donor molecule including at least part of the molecular skeleton represented by the structural formulas (D1) to (D7). In this embodiment mode, the electron transport region 236 includes 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine (hereinafter referred to as TMB) which is a donor molecule and Alq which is an electron transport material. ₃ Are co-evaporated with a film thickness of 5 nm.
[0082]
Next, a second electrode 214 serving as a cathode is formed. In the present invention, the second electrode (cathode) 214 is an electrode that transmits light generated in the organic compound layer 213 and thus is formed using a light-transmitting material. The second electrode (cathode) 214 is an electrode for injecting electrons into the organic compound layer 213, and thus needs to be formed of a material having a low work function. Therefore, in this embodiment mode, aluminum (Al) is formed to a thickness of 20 nm, and the second electrode (cathode) 214 is formed.
[0083]
In the present embodiment, the ultrathin film of about 10 to 30 nm is formed in order to ensure the transmittance of the cathode of 40% or more. However, the cathode has a sufficient function as a cathode and the transmittance is 40%. It is not always necessary to reduce the film thickness as long as the material can secure the above.
[0084]
Further, in the light-emitting device having the element structure of this embodiment mode, an element structure in the case where the organic compound layer is formed using a high molecular compound and a low molecular compound will be described with reference to FIGS.
[0085]
As in FIG. 2B, the first electrode (anode) 301 is formed of a light-shielding metal compound film. However, unlike FIG. 2B, the organic compound layer 302 formed over the first electrode (anode) 301 is different from the hole transport layer 303, the light emitting layer 304, the electron transport layer 305, and the electron transport layer 305. Of the electron transfer region 306 formed in a part of the structure. Here, the case where a high molecular compound is used for the hole transport layer 303 and the light emitting layer 304 will be described.
[0086]
The hole transport layer 303 is formed using both PEDOT (poly (3,4-ethylene dioxythiophene)) and polystyrene sulfonic acid (hereinafter referred to as PSS), as well as polyaniline (hereinafter referred to as PANI) and camphor sulfone. It can be formed using both an acid (hereinafter referred to as CSA). Since these materials are water-soluble, a coating solution prepared using water as a solvent is applied by spin coating to form a film. Note that in this embodiment, a film made of PEDOT and PSS is formed to a thickness of 30 nm as the hole transport layer 303.
[0087]
For the light-emitting layer 304, a polyparaphenylene vinylene-based, polyparaphenylene-based, polythiophene-based, or polyfluorene-based material can be used.
[0088]
Examples of the polyparaphenylene vinylene-based material include polyparaphenylene vinylene (poly (p-phenylene vinylene)) (hereinafter referred to as PPV) and poly (2- (2′-ethyl-hexoxy)) that can emit orange light. -5-methoxy-1,4-phenylene vinylene) (poly [2- (2'-ethylhexoxy) -5-methoxy-1,4-phenylene vinylene]) (hereinafter referred to as MEH-PPV), green light emission The obtained poly (2- (dialkoxyphenyl) -1,4-phenylenevinylene) (poly [2- (dialkoxyphenyl) -1,4-phenylene vinylene]) (hereinafter referred to as ROPh-PPV) or the like may be used. it can.
[0089]
As a polyparaphenylene-based material, poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene) (poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene)) (hereinafter referred to as RO-) can be obtained. Poly (2,5-dihexoxy-1,4-phenylene) (poly (2,5-dihexoxy-1,4-phenylene)) and the like can be used.
[0090]
In addition, examples of polythiophene-based materials include poly (3-alkylthiophene) (poly (3-alkylthiophene)) (hereinafter referred to as PAT) and poly (3-hexylthiophene) (poly (3-hexylthiophene) from which red light emission can be obtained. )) (Hereinafter referred to as PHT), poly (3-cyclohexylthiophene) (hereinafter referred to as PCHT), poly (3-cyclohexyl-4-methylthiophene) (poly (3-cyclohexyl)) -4-methylthiophene)) (hereinafter referred to as PCHMT), poly (3,4-dicyclohexylthiophene) (poly (3,4-dicycyclothiophene)) (hereinafter referred to as PDCHT) Poly [3- (4-octylphenyl) -thiophene] (poly [3- (4octylphenyl) -thiophene]) (hereinafter referred to as POPT), poly [3- (4-octylphenyl) -2,2bithiophene] ( poly [3- (4-octylphenyl) -2,2-bithiophene]) (hereinafter referred to as PTOPT) or the like can be used.
[0091]
Furthermore, poly (9,9-dialkylfluorene) (poly (9,9-dialkylfluorene) (hereinafter referred to as PDAF), poly (9,9-dioctylfluorene) which can obtain blue light emission is used as a polyfluorene-based material. (Poly (9,9-dioctylfluorene) (hereinafter referred to as PDOF) or the like can be used.
[0092]
These materials are formed by applying a solution dissolved in an organic solvent by a coating method. In addition, as an organic solvent used here, toluene, benzene, chlorobenzene, dichlorobenzene, chloroform, tetralin, xylene, dichloromethane, cyclohexane, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), dimethyl sulfoxide, cyclohexanone, dioxane, THF (tetrahydrofuran) ) Etc.
[0093]
Note that in this embodiment, a coating solution prepared by dissolving PPV in toluene as the light-emitting layer 304 is applied by a spin coating method or an inkjet method to have a thickness of 80 nm.
[0094]
Next, the electron transport layer 305 is formed over the light emitting layer 304. Here, as a material for forming the electron transport layer 305, Alq, which is a low molecular compound, is used. ₃ Is formed with a film thickness of 40 nm by vapor deposition.
[0095]
Further, by forming an electron transport region 306 formed by co-evaporation of an electron transport material for forming the electron transport layer 305 and a donor molecule, an organic compound layer 302 having a stacked structure is completed. Here, as in FIG. 2B, TMB and Alq are used as the electron transfer region 306. ₃ Are co-evaporated with a film thickness of 5 nm.
[0096]
Finally, a second electrode (cathode) 307 is formed to complete the light emitting element. Note that the second electrode (cathode) 307 formed here is formed by stacking 20 nm of Al as in the case described with reference to FIG.
[0097]
[Embodiment 3]
In this embodiment, a light-emitting element having a structure different from that of the light-emitting device described in Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 4A illustrates a cross-sectional structure of the pixel portion of the light-emitting device, and FIG. 4B illustrates an element structure of the light-emitting element. Specifically, with respect to one electrode electrically connected to the current control TFT, the upper emission type in the case where the other electrode formed with the organic compound layer interposed therebetween is an anode made of a translucent material. The element structure of will be described.
[0098]
Note that the light-emitting device in this embodiment also includes the current control TFT 422 and the switching TFT 421 on the substrate 401 as in Embodiment 2, but in the case of this embodiment, the current control TFT 422 has n It is desirable to form with channel type TFT.
[0099]
On the interlayer insulating film 408 formed so as to cover the current control TFT 422 and the switching TFT 421, the wiring 407 electrically connected to the source region 403 of the current control TFT 422 and the drain region 404 are electrically connected. A first electrode 411 is also provided. Note that in this embodiment mode, the first electrode 411 is formed to be a cathode. Therefore, the first electrode (cathode) 411 is formed using a material having a low work function that functions as a cathode. Note that as a material for forming the first electrode (cathode) 411, it is preferable to use a conductive material having a light shielding property and a high reflectance.
[0100]
Further, the organic compound layer 413 is formed over the first electrode (cathode) 411, and the second electrode 414 serving as an anode is formed thereover, whereby the light-emitting element 415 can be completed. In this embodiment mode, the second electrode (anode) 414 transmits light (visible light) because the second electrode (anode) 414 needs to be formed so as to have light transmittance. It is formed of a transparent conductive film.
[0101]
In this embodiment mode, since a transparent conductive film is used for the second electrode (anode) 414, light generated by carrier recombination in the organic compound layer 413 is emitted from the second electrode (anode) 414 side. It becomes a top emission structure. Note that in this embodiment mode, the first electrode (cathode) 411 is preferably formed using a light-blocking material.
[0102]
Next, an element structure in the light-emitting element of the light-emitting device described in FIG. 4A will be described in detail with reference to FIG. In particular, an element structure formed using a low molecular weight compound in the organic compound layer will be described.
[0103]
The first electrode (cathode) 411 is formed using a light-blocking conductive film. In this embodiment mode, the first electrode (cathode) 411 is an electrode that is electrically connected to the current control TFT 422 as shown in FIG. 4A. In this embodiment mode, the film has a thickness of 110 nm. It is formed of Al formed with a thickness. Note that an evaporation method is used for the film formation here.
[0104]
An organic compound layer 413 is formed on the first electrode (cathode) 411. First, an electron transfer region 431 is formed. Note that the electron-transport region 431 includes a donor molecule including at least part of the molecular skeleton represented by structural formulas (D1) to (D7) and an electron-transport material that forms the electron transport layer 432 to be formed next. Are co-evaporated. In this embodiment, TMB and Alq are used as the electron transfer region 431. ₃ Are co-evaporated with a film thickness of 5 nm.
[0105]
Next, an electron transport layer 432 having a function of increasing electron transportability is formed. The electron transport layer 432 is formed using an electron transporting material having an electron accepting property. In this embodiment, Alq is used as the electron transport layer 432. ₃ Is formed by vapor deposition with a film thickness of 40 nm.
[0106]
Next, the blocking layer 433 is formed. The blocking layer 433 is also referred to as a hole blocking layer, and participates in recombination when holes injected into the light emitting layer 434 pass through the electron transport layer 432 and reach the first electrode (cathode) 411. This is a layer for preventing unnecessary current from flowing. In this embodiment, BCP is formed to a thickness of 10 nm as the blocking layer 433 by an evaporation method.
[0107]
Next, the light emitting layer 434 is formed. In this embodiment mode, holes and electrons are recombined in the light-emitting layer 434 to emit light. Note that the light-emitting layer 434 uses CBP as a hole-transporting host material and Ir (ppy), which is a light-emitting organic compound. ₃ To form a film with a thickness of 30 nm.
[0108]
Next, the hole transport layer 435 is formed of a material having excellent hole transportability. Here, α-NPD is formed to a thickness of 40 nm by an evaporation method.
[0109]
Finally, the hole injection layer 436 is formed to complete the organic compound layer 413 having a stacked structure. Note that the hole injection layer 436 has a function of improving the hole injection property from the anode. In this embodiment, Cu—Pc is formed to a thickness of 30 nm as the hole injection layer 436. Note that a vapor deposition method is used.
[0110]
Next, a second electrode 414 serving as an anode is formed. In the present invention, the second electrode (anode) 414 is an electrode that transmits light generated in the organic compound layer 413 and thus is formed using a light-transmitting material. The second electrode (anode) 414 is an electrode for injecting holes into the organic compound layer 413 and thus needs to be formed using a material having a high work function. Note that in this embodiment, as a material for forming the second electrode (anode) 414, an ITO film or a transparent conductive film in which indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is formed by a sputtering method. A film having a thickness of 100 nm is used. Note that the second electrode (anode) 414 may be formed using another known material (IZO, a material made of indium oxide and zinc oxide, or the like) as long as it is a transparent conductive film having a large work function. it can.
[0111]
Further, in the light-emitting device having the element structure of this embodiment mode, an element structure in the case where the organic compound layer is formed using a high molecular compound and a low molecular compound will be described with reference to FIGS.
[0112]
As in FIG. 4B, the first electrode (cathode) 501 is formed using a light-blocking conductive film. However, the organic compound layer 502 formed over the first electrode (cathode) 501 is different from FIG. 4B in that the electron transfer region 503, the electron transport layer 504, the light emitting layer 505, and the hole transport layer 506. And a laminated structure. Note that here, a case where a high molecular compound is used for the light-emitting layer 505 and the hole-transport layer 506 is described.
[0113]
An electron transfer region 503 is formed in the first electrode (cathode) 501. Here, TMB and Alq are used as the electron transfer region 503 in the same manner as described in FIG. ₃ Are co-evaporated with a film thickness of 5 nm.
[0114]
Next, the electron transport layer 504 is formed on the electron transfer region 503. Here, as a material for forming the electron transport layer 504, Alq, which is a low molecular compound, is used. ₃ Is formed with a film thickness of 40 nm by vapor deposition.
[0115]
Next, a coating solution prepared by dissolving PPV in toluene as the light-emitting layer 505 is applied by a spin coating method to form a film with a thickness of 80 nm.
[0116]
Next, by forming the hole transport layer 506, the organic compound layer 502 having a stacked structure is completed. Note that in this embodiment, a film is formed by applying a coating solution prepared by dissolving PEDOT and PSS in water by a spin coating method. Note that in this embodiment, the hole-transport layer 506 is formed with a thickness of 30 nm.
[0117]
Finally, a second electrode (anode) 507 is formed to complete the light emitting element. Note that the second electrode (anode) 507 formed here is an indium tin oxide (ITO) film or indium oxide with 2 to 20% zinc oxide as in the case shown in FIG. 4B. A transparent conductive film mixed with (ZnO) is formed by sputtering.
[0118]
[Embodiment 4]
In this embodiment, a light-emitting element having a structure different from that of the light-emitting device described in Embodiment 2 or 3 will be described with reference to FIGS. 6A illustrates a cross-sectional structure of the pixel portion of the light-emitting device, and FIG. 6B illustrates an element structure of the light-emitting element. Specifically, a downward emission type element structure in the case where the electrode electrically connected to the current control TFT is an anode made of a translucent material will be described.
[0119]
Note that the light-emitting device in this embodiment also includes the current control TFT 622 and the switching TFT 621 on the substrate 601 as in Embodiments 2 and 3, but in the case of this embodiment, current The control TFT 622 is preferably formed of a p-channel TFT.
[0120]
On the interlayer insulating film 608 formed so as to cover the current control TFT 622 and the switching TFT 621, the wiring 607 electrically connected to the source region 603 of the current control TFT 622 and the drain region 604 are electrically connected. In addition, a first electrode 611 is provided. Note that in this embodiment mode, the first electrode 611 is formed to be an anode. Therefore, the first electrode (anode) 611 is formed using a material having a high work function that functions as an anode. Note that as a material for forming the first electrode (anode) 611, a light-transmitting conductive material is preferably used.
[0121]
As the substrate 601, a glass substrate is used as a light-transmitting substrate, but a quartz substrate may be used.
[0122]
In addition, the organic compound layer 613 is formed over the first electrode (anode) 611, and the second electrode 614 serving as a cathode is formed thereover, whereby the light-emitting element 615 can be completed. Note that in this embodiment mode, the first electrode (anode) 611 needs to be formed so as to be light-transmitting, and thus the first electrode (anode) 611 transmits light (visible light). It is formed of a transparent conductive film. Note that the second electrode (cathode) 614 is preferably formed using a light-shielding material.
[0123]
In this embodiment mode, since a transparent conductive film is used for the first electrode (anode) 611, light generated by carrier recombination in the organic compound layer 613 is emitted from the first electrode (anode) 611 side. This is a bottom emission structure.
[0124]
Next, an element structure in the light-emitting element of the light-emitting device described in FIG. 6A will be described in detail with reference to FIG. In particular, an element structure formed using a low molecular weight compound in the organic compound layer will be described.
[0125]
The first electrode (anode) 611 is formed of a light-transmitting transparent conductive film. In this embodiment mode, the first electrode (anode) 611 is an electrode that is electrically connected to the current control TFT 622 as shown in FIG. 6A. As a material for forming the electrode (anode) 611, an indium tin oxide (ITO) film or a transparent conductive film in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide is used, and a 100 nm film is formed by sputtering. Formed with thickness.
[0126]
An organic compound layer 613 is formed over the first electrode (anode) 611. First, a hole injection layer 631 having a function of improving the hole injection property from the anode is formed. In this embodiment mode, Cu—Pc is formed to a thickness of 30 nm by a vapor deposition method as the hole injection layer 631.
[0127]
Next, the hole transport layer 632 is formed using a material having excellent hole transport properties. Here, α-NPD is formed to a thickness of 40 nm by an evaporation method.
[0128]
Next, the light emitting layer 633 is formed. In this embodiment mode, holes and electrons are recombined in the light-emitting layer 633 to emit light. Note that the light-emitting layer 633 uses CBP as a hole-transporting host material and Ir (ppy), which is a light-emitting organic compound. ₃ A film is formed with a film thickness of 30 nm by co-evaporation.
[0129]
Further, a blocking layer 634 is formed. The blocking layer 634 is also referred to as a hole blocking layer. When holes injected into the light emitting layer 633 pass through the electron transport layer and reach the cathode, a wasteful current that does not participate in recombination flows. It is a layer to prevent. In this embodiment mode, BCP is formed to a thickness of 10 nm as the blocking layer 634 by an evaporation method.
[0130]
Then, an electron transport layer 635 is formed. Note that the electron-transport layer 635 is formed using an electron-transport material having an electron-accepting property. In this embodiment mode, Alq is used as the electron transport layer 635. ₃ Is formed by vapor deposition with a film thickness of 40 nm.
[0131]
Further, the electron transport region 636 can be formed by co-evaporation of an electron transporting material and a donor molecule, and thus the organic compound layer 613 having a stacked structure is completed. Note that the electron transport region 636 is formed by co-evaporation of a donor molecule including at least part of the molecular skeleton represented by the structural formulas (D1) to (D7) and an electron transporting material. In this embodiment mode, TMB and Alq are used as the electron transfer region 636. ₃ Are co-evaporated with a film thickness of 5 nm.
[0132]
Next, a second electrode 614 serving as a cathode is formed. In the present invention, the second electrode (cathode) 614 is an electrode for injecting electrons into the organic compound layer 613 and thus needs to be formed of a material having a low work function. Therefore, in this embodiment mode, a second electrode (cathode) 614 made of Al and having a thickness of 110 nm is formed. Note that an evaporation method is used for the film formation here.
[0133]
Further, in the light-emitting device having the element structure of this embodiment mode, an element structure in the case where the organic compound layer is formed using a high molecular compound and a low molecular compound will be described with reference to FIGS.
[0134]
As in FIG. 6B, the first electrode (anode) 701 is formed using a light-transmitting transparent conductive film. However, the organic compound layer 702 formed over the first electrode (anode) 701 has a stacked structure of a hole transport layer 703, a light emitting layer 704, an electron transport layer 705, and an electron transport region 706. Note that here, a case where a high molecular compound is used for the hole-transport layer 703 and the light-emitting layer 704 is described.
[0135]
A hole transport layer 703 is formed on the first electrode (anode) 701. Here, the hole transport layer 703 is formed by applying a coating solution prepared by dissolving PEDOT and PSS in water by a spin coating method. Note that in this embodiment, the hole-transport layer 703 is formed with a thickness of 30 nm.
[0136]
Next, the light-emitting layer 704 is formed over the hole transport layer 703. Note that here, a coating liquid prepared by dissolving PAT in toluene as the light-emitting layer 704 is applied by a spin coating method to have a thickness of 80 nm.
[0137]
Next, the electron transport layer 705 is formed over the light emitting layer 704. Here, as a material for forming the electron transport layer 705, Alq, which is a low molecular compound, is used. ₃ Is formed with a film thickness of 40 nm by vapor deposition.
[0138]
Next, formation of the electron transfer region 706 is formed. Here, TMB and Alq are used as the electron transfer region 706 in the same manner as described in FIG. ₃ Are co-evaporated with a film thickness of 5 nm.
[0139]
Finally, a second electrode (cathode) 707 is formed to complete the light emitting element. Note that the second electrode (cathode) 707 formed here is formed of Al formed with a thickness of 110 nm as shown in FIG. 6B.
[0140]
[Embodiment 5]
Next, in this embodiment mode, as shown in FIG. 8A, a hole transfer region 805 is provided in a region where the first electrode 802 serving as an anode and the organic compound layer 803 are in contact with each other, and the second electrode serving as a cathode. An element structure of a light-emitting element having an electron transfer region 809 in a region where the electrode 804 and the organic compound layer 803 are in contact is described.
[0141]
FIG. 8B illustrates a structure in which the hole-emission region 821 is provided in a region where the first electrode 802 which is an anode and the organic compound layer 803 are in contact with each other in the upward emission light-emitting element described in Embodiment 2. It is.
[0142]
That is, on the first electrode (anode) 802, a hole transport region 821 formed by co-evaporation of TCNQ as an acceptor molecule and α-NPD as a hole transporting material has a thickness of 30 nm. It is formed with a film thickness.
[0143]
Then, a hole transport layer 822 formed by evaporating α-NPD with a thickness of 40 nm is formed on the hole transfer region 821.
[0144]
Note that a light-emitting layer 823, a blocking layer 824, an electron transport layer 825, and an electron transport region 826 are formed over the hole-transport layer 822 in a manner similar to that illustrated in FIG. An organic compound layer 803 is formed.
[0145]
Finally, a second electrode (cathode) 804 is formed by depositing Al with a thickness of 20 nm to form a top emission type light emitting device having a hole transfer region 821 and an electron transfer region 826. it can.
[0146]
Next, FIG. 9A illustrates a hole transmission region 916 in a region where the second electrode 904 which is an anode and the organic compound layer 903 are in contact with each other in the upward emission light-emitting element described in Embodiment 3. The element structure of the light emitting element having the above will be described.
[0147]
Note that an electron transfer region 911, an electron transport layer 912, and a blocking layer are formed over the first electrode 902 formed by depositing Al with a thickness of 110 nm in a manner similar to that illustrated in FIG. 913, the light emitting layer 914, and the positive hole transport layer 915 are formed.
[0148]
On the hole transport layer 915, a hole transport region 916 formed by co-evaporating TCNQ as an acceptor molecule and α-NPD as a hole transport material has a thickness of 30 nm. It is formed.
[0149]
Finally, a second electrode (anode) 904 is formed by depositing ITO with a film thickness of 120 nm, and an upward emission type light emitting device having an electron transfer region 911 and a hole transfer region 916 can be formed. it can.
[0150]
Next, FIG. 9B illustrates a hole-transmitting region 931 in a region where the first electrode 922 that is an anode and the organic compound layer 923 are in contact with each other in the downward emission light-emitting element described in Embodiment 4. The element structure of the light emitting element having the above will be described.
[0151]
That is, on the first electrode (anode) 922 formed by depositing ITO with a film thickness of 120 nm, TCNQ that is an acceptor molecule and α-NPD that is a hole transporting material are co-evaporated. Thus formed hole transfer region 931 is formed with a thickness of 30 nm.
[0152]
Then, a hole transport layer 932 formed by depositing α-NPD with a film thickness of 40 nm is formed on the hole transfer region 931.
[0153]
Note that a light-emitting layer 933, a blocking layer 934, an electron transport layer 935, and an electron transport region 936 are formed over the hole-transport layer 932 in a manner similar to that illustrated in FIG. An organic compound layer 923 is formed.
[0154]
Finally, a second electrode (cathode) 924 is formed by depositing Al with a thickness of 110 nm to form a top emission type light emitting device having a hole transfer region 931 and an electron transfer region 936. it can.
[0155]
[Embodiment 6]
In this embodiment mode, a pixel portion and TFTs (n-channel TFT and p-channel TFT) of a driver circuit provided around the pixel portion are formed on the same substrate at the same time. A method for forming an element substrate by forming a light emitting element connected to the substrate will be described with reference to FIGS. Note that in this embodiment, a light-emitting element having the element structure described in Embodiment 2 is formed.
[0156]
First, a base insulating film 601 is formed over a substrate 600, a first semiconductor film having a crystal structure is obtained, and then a semiconductor layer 602 to 605 separated into island shapes is formed by etching treatment into a desired shape. .
[0157]
As the substrate 600, a glass substrate (# 1737) is used, and as the base insulating film 601, a film formation temperature of 400 ° C. and a source gas SiH are formed by plasma CVD. ₄ , NH ₃ , N ₂ A silicon oxynitride film 601a (composition ratio Si = 32%, O = 27%, N = 24%, H = 17%) formed from O is formed to a thickness of 50 nm (preferably 10 to 200 nm). Next, after cleaning the surface with ozone water, the oxide film on the surface is removed with dilute hydrofluoric acid (1/100 dilution). Next, the film formation temperature is 400 ° C. by the plasma CVD method, and the source gas SiH. ₄ , N ₂ A silicon oxynitride film 601b (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) formed from O is laminated to a thickness of 100 nm (preferably 50 to 200 nm), Furthermore, the film deposition temperature is 300 ° C. and the film deposition gas SiH is formed by plasma CVD without opening to the atmosphere. ₄ A semiconductor film having an amorphous structure (here, an amorphous silicon film) is formed with a thickness of 54 nm (preferably 25 to 80 nm).
[0158]
Although the base film 601 is shown as a two-layer structure in this embodiment mode, a single-layer film of the insulating film or a structure in which two or more layers are stacked may be formed. The material of the semiconductor film is not limited, but preferably silicon or silicon germanium (Si _1-X Ge _X (X = 0.0001 to 0.02)) An alloy or the like may be used and may be formed by a known means (such as sputtering, LPCVD, or plasma CVD). The plasma CVD apparatus may be a single wafer type apparatus or a batch type apparatus. Alternatively, the base insulating film and the semiconductor film may be successively formed without being exposed to the air in the same film formation chamber.
[0159]
Next, after cleaning the surface of the semiconductor film having an amorphous structure, an extremely thin oxide film of about 2 nm is formed on the surface with ozone water. Next, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) is doped in order to control the threshold value of the TFT. Here, diborane (B ₂ H ₆ ) Using a plasma-excited ion doping method without mass separation, a doping condition of an acceleration voltage of 15 kV, diborane diluted to 1% with hydrogen, a gas flow rate of 30 sccm, a dose of 2 × 10 ¹² / Cm ² Then, boron was added to the amorphous silicon film.
[0160]
Next, a nickel acetate salt solution containing 10 ppm of nickel in terms of weight is applied with a spinner. Instead of coating, a method of spreading nickel element over the entire surface by sputtering may be used.
[0161]
Next, heat treatment is performed for crystallization, so that a semiconductor film having a crystal structure is formed. For this heat treatment, heat treatment in an electric furnace or irradiation with strong light may be used. When the heat treatment is performed in an electric furnace, the heat treatment may be performed at 500 ° C. to 650 ° C. for 4 to 24 hours. Here, after heat treatment for dehydrogenation (500 ° C., 1 hour), heat treatment for crystallization (550 ° C., 4 hours) is performed to obtain a silicon film having a crystal structure. Although crystallization is performed here using heat treatment using a furnace, crystallization may be performed using a lamp annealing apparatus capable of crystallization in a short time. Although a crystallization technique using nickel as a metal element for promoting crystallization of silicon is used here, other known crystallization techniques such as a solid phase growth method and a laser crystallization method may be used.
[0162]
Next, after removing the oxide film on the surface of the silicon film having a crystal structure with dilute hydrofluoric acid or the like, irradiation with laser light (XeCl: wavelength 308 nm) for increasing the crystallization rate and repairing defects left in the crystal grains In the air or in an oxygen atmosphere. The laser used is preferably a continuous wave or pulsed solid laser, a gas laser, or a metal laser. The solid-state laser may be a continuous wave or pulsed YAG laser, YVO ₄ Laser, YLF laser, YAlO ₃ There are lasers, glass lasers, ruby lasers, alexandride lasers, Ti: sapphire lasers, etc., and the gas lasers include continuous wave or pulsed excimer lasers, Ar lasers, Kr lasers, CO ₂ Examples of the metal laser include a continuous wave or pulsed helium cadmium laser, a copper vapor laser, and a gold vapor laser. Further, the laser beam may be converted into a second harmonic and a third harmonic using a nonlinear optical element. When a pulsed laser is used, pulse laser light with a repetition frequency of about 10 Hz to 10 KHz is used, and the laser light is 100 to 1500 mJ / cm in an optical system. ² And the surface of the silicon film may be scanned by irradiating with an overlap rate of 50 to 98%. Here, a repetition frequency of 30 Hz and an energy density of 393 mJ / cm ² Irradiate laser light in the atmosphere. When a continuous wave laser is used, the energy density is 0.01 to 100 MW / cm. ² Degree (preferably 0.1 to 10 MW / cm ² )is required. Then, irradiation may be performed by moving the stage relative to the laser light at a speed of about 0.5 to 2000 cm / s. Note that since the reaction is performed in the air or in an oxygen atmosphere, an oxide film is formed on the surface by laser light irradiation.
[0163]
Alternatively, after removing the oxide film formed by laser light irradiation with dilute hydrofluoric acid, the surface of the semiconductor film may be planarized by performing second laser light irradiation in a nitrogen atmosphere or in a vacuum. In this case, a continuous wave or pulsed solid laser, gas laser, or metal laser as described above can be used. Similarly, this laser beam (second laser beam) may be converted into a second harmonic and a third harmonic by a nonlinear optical element. It is preferable that the energy density of the second laser light is larger than the energy density of the first laser light.
[0164]
Note that the laser light irradiation here has a gettering effect also in preventing the addition of a rare gas element to the silicon film having a crystal structure when an oxide film is formed and then formed by sputtering. It is very important to increase. Next, in addition to the oxide film formed by laser light irradiation, the surface is treated with ozone water for 120 seconds to form a barrier layer made of an oxide film having a total thickness of 1 to 5 nm.
[0165]
Next, an amorphous silicon film containing an argon element serving as a gettering site is formed with a thickness of 150 nm on the barrier layer by a sputtering method. The film formation conditions by the sputtering method of this embodiment are that the film formation pressure is 0.3 Pa, the gas (Ar) flow rate is 50 (sccm), the film formation power is 3 kW, and the substrate temperature is 150 ° C. Note that the atomic concentration of the argon element contained in the amorphous silicon film under the above conditions is 3 × 10 ²⁰ / Cm ³ ~ 6 × 10 ²⁰ / Cm ³ The atomic concentration of oxygen is 1 × 10 ¹⁹ / Cm ³ ~ 3x10 ¹⁹ / Cm ³ It is. Thereafter, heat treatment is performed at 650 ° C. for 3 minutes using a lamp annealing apparatus to perform gettering.
[0166]
Next, the amorphous silicon film containing an argon element as a gettering site is selectively removed using the barrier layer as an etching stopper, and then the barrier layer is selectively removed with dilute hydrofluoric acid. Note that during gettering, nickel tends to move to a region with a high oxygen concentration, and thus it is desirable to remove the barrier layer made of an oxide film after gettering.
[0167]
Next, after forming a thin oxide film with ozone water on the surface of the obtained silicon film having a crystal structure (also called a polysilicon film), a mask made of resist is formed and etched into a desired shape to form islands. A separated semiconductor layer is formed. After the semiconductor layer is formed, the resist mask is removed.
[0168]
Further, after forming the semiconductor layer, an impurity element imparting p-type or n-type conductivity may be added in order to control the threshold value (Vth) of the TFT. As impurity elements imparting p-type to a semiconductor, periodic group 13 elements such as boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) are known. Note that as an impurity element imparting n-type conductivity to a semiconductor, an element belonging to Group 15 of the periodic table, typically phosphorus (P) or arsenic (As) is known.
[0169]
Next, after forming a thin oxide film with ozone water on the surface of the obtained silicon film having a crystal structure (also called a polysilicon film), a mask made of resist is formed and etched into a desired shape to form islands. The separated semiconductor layers 602 to 605 are formed. After the semiconductor layer is formed, the resist mask is removed.
[0170]
Next, the oxide film is removed with an etchant containing hydrofluoric acid, and at the same time, the surface of the silicon film is washed, and then an insulating film containing silicon as a main component to be the gate insulating film 607 is formed. Note that as the gate insulating film 607, a stacked film formed of a silicon oxide film and a silicon nitride film formed by a sputtering method using Si as a target, a silicon oxynitride film formed by a plasma CVD method, or a silicon oxide film Can be used. In this embodiment mode, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed with a thickness of 115 nm by a plasma CVD method.
[0171]
Next, as illustrated in FIG. 10A, a first conductive film 608 with a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 609 with a thickness of 100 to 400 nm are stacked over the gate insulating film 607. In this embodiment, a tantalum nitride film with a thickness of 50 nm and a tungsten film with a thickness of 370 nm are sequentially stacked over the gate insulating film 607.
[0172]
The conductive material for forming the first conductive film and the second conductive film is an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. Form. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an Ag: Pd: Cu alloy may be used as the first conductive film and the second conductive film. Further, the present invention is not limited to the two-layer structure. For example, a three-layer structure in which a 50 nm-thickness tungsten film, a 500 nm-thickness aluminum and silicon alloy (Al-Si) film, and a 30 nm-thickness titanium nitride film are sequentially stacked. Also good. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive film, or aluminum instead of the aluminum and silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive film. A titanium alloy film (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used instead of the titanium nitride film of the third conductive film. Moreover, a single layer structure may be sufficient.
[0173]
Next, as shown in FIG. 10B, resist masks 610 to 613 are formed by a light exposure process, and a first etching process is performed to form gate electrodes and wirings. The first etching process is performed under the first and second etching conditions. For etching, an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method may be used. Using the ICP etching method, the film is formed into a desired taper shape by appropriately adjusting the etching conditions (the amount of power applied to the coil-type electrode, the amount of power applied to the substrate-side electrode, the electrode temperature on the substrate side, etc.) Can be etched. As an etching gas, Cl ₂ , BCl ₃ , SiCl ₄ , CCl ₄ Chlorine gas or CF represented by ₄ , SF ₆ , NF ₃ Fluorine gas such as O ₂ Can be used as appropriate.
[0174]
In this embodiment, 150 W of RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. The electrode area size on the substrate side is 12.5 cm × 12.5 cm, and the coil-type electrode area size (here, the quartz disk provided with the coil) is a disk having a diameter of 25 cm. The W film is etched under this first etching condition so that the end portion of the first conductive layer is tapered. Under the first etching conditions, the etching rate with respect to W is 200.39 nm / min, the etching rate with respect to TaN is 80.32 nm / min, and the selection ratio of W with respect to TaN is about 2.5. Further, the taper angle of W is about 26 ° under this first etching condition. Thereafter, the resist masks 610 to 613 are not removed and the second etching condition is changed, and the etching gas is changed to CF. ₄ And Cl ₂ The gas flow ratio is 30/30 (sccm), and 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma for about 30 seconds. Etching was performed. 20 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. CF ₄ And Cl ₂ Under the second etching condition in which is mixed, the W film and the TaN film are etched to the same extent. The etching rate for W under the second etching conditions is 58.97 nm / min, and the etching rate for TaN is 66.43 nm / min. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, it is preferable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%.
[0175]
In the first etching process, the end of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered by the effect of the bias voltage applied to the substrate side by making the shape of the resist mask suitable. It becomes. The angle of the tapered portion may be 15 to 45 °.
[0176]
Thus, the first shape conductive layers 615 to 618 (the first conductive layers 615 a to 618 a and the second conductive layers 615 b to 618 b) composed of the first conductive layer and the second conductive layer by the first etching treatment. Form. The insulating film 607 to be a gate insulating film is etched by about 10 to 20 nm to be a gate insulating film 620 in which a region not covered with the first shape conductive layers 615 to 618 is thinned.
[0177]
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask. Here, SF is used as the etching gas. ₆ And Cl ₂ And O ₂ Each gas flow rate ratio is 24/12/24 (sccm), 700 W RF (13.56 MHz) power is applied to the coil type electrode at a pressure of 1.3 Pa, plasma is generated, and etching is performed. For 25 seconds. 10 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. In the second etching process, the etching rate with respect to W is 227.3 nm / min, the etching rate with respect to TaN is 32.1 nm / min, the selection ratio of W with respect to TaN is 7.1, and the SiON that is the insulating film 620 The etching rate with respect to is 33.7 nm / min, and the selective ratio of W to SiON is 6.83. In this way, SF is used as the etching gas. ₆ Is used, it is possible to suppress a reduction in film thickness because the selection ratio with the insulating film 620 is high. In this embodiment, the insulating film 620 is reduced only by about 8 nm.
[0178]
By this second etching process, the taper angle of W became 70 °. Second conductive layers 621b to 624b are formed by the second etching process. On the other hand, the first conductive layer is hardly etched and becomes the first conductive layers 621a to 624a. Note that the first conductive layers 621a to 624a are approximately the same size as the first conductive layers 615a to 618a. Actually, the width of the first conductive layer may be about 0.3 μm, that is, the entire line width may be receded by about 0.6 μm as compared with that before the second etching process, but the size is hardly changed.
[0179]
Further, instead of the two-layer structure, when a three-layer structure in which a 50 nm-thickness tungsten film, a 500 nm-thickness aluminum and silicon alloy (Al-Si) film, and a 30 nm-thickness titanium nitride film are sequentially stacked, As the first etching condition in the first etching process, BCl ₃ And Cl ₂ And O ₂ Are used as source gases, each gas flow rate ratio is 65/10/5 (sccm), 300 W RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side (sample stage), and the coil is operated at a pressure of 1.2 Pa. 450 W RF (13.56 MHz) power is applied to the electrode of the mold to generate plasma and perform etching for 117 seconds. The second etching condition in the first etching process is CF ₄ And Cl ₂ And O ₂ Each gas flow rate ratio is 25/25/10 (sccm), 20 W RF (13.56 MHz) power is supplied to the substrate side (sample stage), and a coil type electrode is applied at a pressure of 1 Pa. An RF (13.56 MHz) power of 500 W is applied to generate plasma, and etching can be performed for about 30 seconds. As the second etching process, BCl is used. ₃ And Cl ₂ Each gas flow rate ratio is 20/60 (sccm), 100 W RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side (sample stage), and 600 W is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.2 Pa. RF (13.56 MHz) power may be input to generate plasma and perform etching.
[0180]
Next, after removing the resist mask, a first doping process is performed to obtain the state of FIG. The doping process may be performed by ion doping or ion implantation. The condition of the ion doping method is that the dose is 1.5 × 10 ¹⁴ atoms / cm ² The acceleration voltage is set to 60 to 100 keV. Typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used as the impurity element imparting n-type conductivity. In this case, the first conductive layer and the second conductive layers 621 to 624 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and the first impurity regions 626 to 629 are formed in a self-aligning manner. The first impurity regions 626 to 629 have 1 × 10 6 ¹⁶ ~ 1x10 ¹⁷ / Cm ³ An impurity element imparting n-type is added in a concentration range of. Here, a region having the same concentration range as the first impurity region is n ⁻⁻ Also called a region.
[0181]
In this embodiment mode, the first doping process is performed after the mask made of resist is removed. However, the first doping process may be performed without removing the mask made of resist.
[0182]
Next, as shown in FIG. 11B, resist masks 631 to 633 are formed, and a second doping process is performed. The mask 631 is a mask for protecting the channel formation region of the semiconductor layer forming the p-channel TFT of the driver circuit and its peripheral region, and the mask 632 is the channel formation region of the semiconductor layer forming the TFT of the pixel portion and its periphery. This mask protects the area.
[0183]
The condition of the ion doping method in the second doping process is that the dose is 1.5 × 10 5. ¹⁵ atoms / cm ² Then, phosphorus (P) is doped with an acceleration voltage of 60 to 100 keV. Here, impurity regions are formed in a self-aligned manner in each semiconductor layer using the second conductive layer 621b as a mask. Of course, it is not added to the region covered with the masks 631 to 633. Thus, second impurity regions 634 and 635 and a third impurity region 637 are formed. The second impurity regions 634 and 635 have 1 × 10 6 ²⁰ ~ 1x10 ²¹ / Cm ³ An impurity element imparting n-type is added in a concentration range of. Here, a region having the same concentration range as the second impurity region is n ⁺ Also called a region.
[0184]
The third impurity region is formed at a lower concentration than the second impurity region by the first conductive layer, and is 1 × 10 6. ¹⁸ ~ 1x10 ¹⁹ / Cm ³ An impurity element imparting n-type is added in a concentration range of. Note that the third impurity region has a concentration gradient in which the impurity concentration increases toward the end portion of the tapered portion because doping is performed by passing the portion of the first conductive layer having a tapered shape. . Here, a region having the same concentration range as the third impurity region is n ⁻ Also called a region. Further, the region covered with the mask 632 becomes the first impurity region 638 without being doped with the impurity element in the second doping treatment.
[0185]
Next, after removing the resist masks 631 to 633, new resist masks 639 and 640 are formed, and a third doping process is performed as shown in FIG.
[0186]
In the driver circuit, a fourth impurity region 641 in which an impurity element imparting p-type conductivity is added to the semiconductor layer forming the p-channel TFT and the semiconductor layer forming the storage capacitor by the third doping treatment. 642 and fifth impurity regions 643, 644 are formed.
[0187]
The fourth impurity regions 641 and 642 have 1 × 10 6. ²⁰ ~ 1x10 ²¹ / Cm ³ An impurity element imparting p-type is added in a concentration range of. Note that the fourth impurity regions 641 and 642 are regions (n) to which phosphorus (P) is added in the previous step. ⁻⁻ The concentration of the impurity element imparting p-type is 1.5 to 3 times that of the impurity element, and the conductivity type is p-type. Here, a region having the same concentration range as the fourth impurity region is represented by p. ⁺ Also called a region.
[0188]
The fifth impurity regions 643 and 644 are formed in regions overlapping with the tapered portions of the second conductive layers 622a and 624a. ¹⁸ ~ 1x10 ²⁰ / Cm ³ An impurity element imparting p-type is added in a concentration range of. Here, a region having the same concentration range as the fifth impurity region is represented by p. ⁻ Also called a region.
[0189]
Through the above steps, impurity regions having n-type or p-type conductivity are formed in each semiconductor layer. The conductive layers 621 to 624 serve as TFT gate electrodes.
[0190]
Next, an insulating film (not shown) that covers substantially the entire surface is formed. In this embodiment mode, a silicon oxide film with a thickness of 50 nm is formed by a plasma CVD method. Of course, this insulating film is not limited to the silicon oxide film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.
[0191]
Next, a step of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation step may be a rapid thermal annealing method (RTA method) using a lamp light source, a method of irradiating a YAG laser or an excimer laser from the back surface, a heat treatment using a furnace, or a combination thereof. By different methods.
[0192]
Further, although an example in which the insulating film is formed before the activation is described in this embodiment mode, a step of forming the insulating film after the activation may be performed.
[0193]
Next, a first interlayer insulating film 645 made of a silicon nitride film is formed and subjected to a heat treatment (heat treatment at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours) to hydrogenate the semiconductor layer (FIG. 12A). ). Note that the first interlayer insulating film 645 may have a stacked structure including a silicon nitride oxide film and a silicon nitride film formed by a plasma CVD method. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen contained in the first interlayer insulating film 645. The semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of an insulating film (not shown) made of a silicon oxide film. However, in this embodiment, since a material containing aluminum as a main component is used for the second conductive layer, it is important to set the heat treatment conditions that the second conductive layer can withstand in the hydrogenation step. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
[0194]
Next, a second interlayer insulating film 646 made of an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 645. In this embodiment, an acrylic resin film with a thickness of 1.6 μm is formed.
[0195]
Further, a barrier film 647 is formed over the second interlayer insulating film 646 in order to prevent degassing such as oxygen generated from the inside of the interlayer insulating film or moisture from being released. As a material for forming the barrier film 647, specifically, aluminum such as aluminum nitride (AlN), aluminum nitride oxide (AlNO), aluminum oxynitride (AlNO), silicon nitride (SiN), silicon nitride oxide (SiNO), or the like In addition to an insulating film containing silicon, carbon nitride or a DLC (diamond-like carbon) film can be used to form a film with a thickness of 0.2 to 1 μm. In this embodiment, a barrier made of silicon nitride is used. A film is formed with a film thickness of 0.3 μm by sputtering. Note that the sputtering method used here includes a bipolar sputtering method, an ion beam sputtering method, a counter target sputtering method, and the like.
[0196]
Next, contact holes reaching the respective impurity regions are formed. In this embodiment mode, a plurality of etching processes are sequentially performed. In the present embodiment, after the second interlayer insulating film is etched using the first interlayer insulating film as an etching stopper, the first interlayer insulating film is etched using the insulating film (not shown) as an etching stopper, and then the insulating film ( Etch (not shown).
[0197]
Then, wirings 650 to 656 that are electrically connected to the high-concentration impurity regions 634, 635, 641, and 642, respectively, and a first electrode 657 that serves as an anode are formed. In this embodiment, a light-blocking conductive material is used. Specifically, conductive nitrides, oxides, carbides, borides, and silicides composed of elements belonging to Group 4, Group 5 or Group 6 of the periodic table can be used. A film having a thickness of 500 nm is formed using titanium nitride (TiN), and then patterned to form wirings 650 to 656 and a first electrode (anode) 657.
[0198]
Note that the etching conditions for patterning in this embodiment are CF gas for etching. ₄ And Cl ₂ And a gas flow ratio of 40/40 (sccm), 450 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.2 Pa, and plasma is generated for about 30 seconds. Etch to a certain degree. 100 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied.
[0199]
Note that in this embodiment mode, the first electrode (anode) 657 is formed at the same time as the wiring formation and also serves as the wiring with the high concentration impurity region 642.
[0200]
As described above, the pixel circuit 706 including the driving circuit 705 including the n-channel TFT 701 and the p-channel TFT 702, the switching TFT 703 including the n-channel TFT, and the current control TFT 704 including the n-channel TFT is the same. It can be formed over a substrate (FIG. 12C). In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
[0201]
In the pixel portion 706, the switching TFT 703 (n-channel TFT) has a channel formation region 503 and a first impurity region (n formed outside the conductive layer 623 forming the gate electrode). ⁻⁻ Region) 638 and a second impurity region (n that functions as a source region or a drain region) ⁺ Region) 635.
[0202]
In the pixel portion 706, the current control TFT 704 (p-channel TFT) includes a channel formation region 504 and a fifth impurity region (p) overlapping with part of the conductive layer 624 forming the gate electrode with an insulating film interposed therebetween. ⁻⁻ Region) 644 and a fourth impurity region (p) functioning as a source region or a drain region ⁺ Region) 642.
[0203]
In the driver circuit 705, the n-channel TFT 701 includes a third impurity region (n that overlaps with the channel formation region 501 and part of the conductive layer 621 forming the gate electrode with an insulating film interposed therebetween. ⁻ Region) 637 and a second impurity region (n that functions as a source region or a drain region) ⁺ Region) 634.
[0204]
In the driver circuit 705, the p-channel TFT 702 includes a fifth impurity region (p) overlapping with a channel formation region 502 and part of the conductive layer 622 forming the gate electrode with an insulating film interposed therebetween. ⁻ Region) 643 and a fourth impurity region (p) functioning as a source region or a drain region ⁺ Region) 641.
[0205]
A driving circuit 705 may be formed by appropriately combining these TFTs 701 and 702 to form a shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit, and the like. For example, in the case of forming a CMOS circuit, an n-channel TFT 701 and a p-channel TFT 702 may be complementarily connected.
[0206]
Note that a circuit in which reliability is given the highest priority is a so-called GOLD (Gate-drain Overlapped LDD) structure in which an LDD (Lightly Doped Drain) region is overlapped with a gate electrode through a gate insulating film. A certain n-channel TFT 701 structure is suitable.
[0207]
Note that TFTs (n-channel TFTs and p-channel TFTs) in the driver circuit 705 are required to have high driving ability (on current: Ion) and to prevent deterioration due to the hot carrier effect and to improve reliability. In this embodiment mode, a TFT having a region (GOLD region) in which a gate electrode overlaps with a low-concentration impurity region through a gate insulating film is used as a structure effective for preventing deterioration of an on-current value due to hot carriers. Yes.
[0208]
On the other hand, the switching TFT 703 in the pixel portion 706 is required to have a low off-state current (Ioff). Therefore, in this embodiment mode, the gate electrode is a gate insulating film as a TFT structure for reducing off-state current. A TFT having a region that does not overlap with the low-concentration impurity region (LDD region) is used.
[0209]
Next, an insulating film is formed to a thickness of 1 μm. In this embodiment, a film made of silicon oxide is used as a material for forming the insulating film. However, in some cases, in addition to an insulating film containing silicon such as silicon nitride and silicon oxynitride, polyimide, polyamide, An organic resin film such as acrylic (including photosensitive acrylic) or BCB (benzocyclobutene) can also be used.
[0210]
An opening is formed in the insulating film at a position overlapping with the first electrode (anode) 657 to form an insulating layer 658 (FIG. 13A).
[0211]
Specifically, an insulating film with a thickness of 1 μm is formed using photosensitive acrylic, and after patterning by a photolithography method, an insulating layer 658 is formed by performing an etching process.
[0212]
Next, an organic compound layer 659 is formed by vapor deposition over the first electrode (anode) 657 exposed in the opening of the insulating layer 658 (FIG. 13A). Note that the organic compound layer 659 can be formed by stacking layers similar to those in the element structure described in Embodiment Mode 2.
[0213]
Although only one pixel is shown here, in the present embodiment, each of a plurality of pixels formed in the pixel portion is formed with one of organic compound layers exhibiting three types of light emission of red, green, and blue. Since a full color can be achieved, a combination of organic compounds forming an organic compound layer exhibiting three kinds of emission colors will be described with reference to FIG.
[0214]
14A includes a first electrode (anode) 1401, an organic compound layer 1402, and a second electrode (cathode) 1403. The organic compound layer 1402 includes a hole-transport layer 1404. , A light emitting layer 1405, a blocking layer 1406, an electron transport layer 1407, and an electron transport region 1408. Note that FIG. 14B shows a material and a film thickness that constitute a light-emitting element that emits red light, and FIG. 14C shows a material and a film thickness that constitute a light-emitting element that emits green light. FIG. 14D illustrates materials and thicknesses included in the light-emitting element.
[0215]
First, an organic compound layer that emits red light is formed. Specifically, the hole transport layer 1404 is formed by depositing α-NPD having a thickness of 40 nm, which is a hole transport organic compound, and the light emitting layer 1405 is a light emitting organic compound. 3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H, 23H-porphyrin-platinum (hereinafter referred to as PtOEP) is co-evaporated with CBP which is an organic compound (hereinafter referred to as host material) serving as a host. The blocking layer 1406 is a blocking organic compound, BCP is deposited to a thickness of 10 nm, and the electron transporting layer 1407 is an electron transporting organic compound, Alq ₃ Is formed to a thickness of 40 nm, and the electron transfer region 1408 is formed of TMB and Alq. ₃ To form a red light-emitting organic compound layer.
[0216]
Here, the case where the organic compound layer for red light emission is formed using five kinds of organic compounds having different functions has been described. However, the present invention is not limited to this, and the organic compound layer for emitting red light is used. Known materials can be used.
[0217]
Next, an organic compound layer that emits green light is formed. Specifically, the hole-transporting layer 1404 is formed of α-NPD that is a hole-transporting organic compound with a thickness of 40 nm, and the light-emitting layer 1405 is formed of CBP as a hole-transporting host material. Ir (ppy), a light-emitting organic compound used ₃ In addition, the blocking layer 1406 is formed of a blocking organic compound BCP with a thickness of 10 nm, and the electron transporting layer 1407 is formed of an electron transporting organic compound. Alq ₃ Is formed to a thickness of 40 nm, and the electron transfer region 1408 is formed of TMB and Alq. ₃ Can be co-evaporated to form a 5 nm-thick organic compound.
[0218]
Here, the case where the organic compound layer that emits green light is formed using four types of organic compounds having different functions has been described, but the present invention is not limited to this, and is known as an organic compound that emits green light. These materials can be used.
[0219]
Next, an organic compound layer that emits blue light is formed. Specifically, the light-emitting layer 1405 is a light-emitting and hole-transporting organic compound, α-NPD having a thickness of 40 nm, and the blocking layer 1406 is a blocking organic compound, BCP. Is formed to a film thickness of 10 nm, and the electron transport layer 1407 is an organic compound having an electron transport property, Alq. ₃ Is formed to a thickness of 40 nm, and the electron transfer region 1408 is formed of TMB and Alq. ₃ Can be co-evaporated to form a 5 nm-thick organic compound layer that emits blue light.
[0220]
Here, the case where the organic compound layer for blue light emission is formed using three types of organic compounds having different functions has been described, but the present invention is not limited to this, and is known as an organic compound exhibiting blue light emission. These materials can be used.
[0221]
By forming the organic compound shown above on the first electrode (anode), an organic compound layer exhibiting red light emission, green light emission, and blue light emission can be formed in the pixel portion.
[0222]
Next, as shown in FIG. 13B, a second electrode (cathode) 660 is formed so as to cover the organic compound layer 659 and the insulating layer 658. Note that in this embodiment, the cathode 660 is formed using a light-transmitting conductive film. Specifically, in order to improve the injectability of electrons from the cathode 660, it is desirable to form with a material having a small work function. Note that in this embodiment, the second electrode (cathode) 660 is formed using aluminum or silver.
[0223]
Note that in this embodiment, the second electrode (cathode) 660 is an electrode that transmits light generated in the light-emitting element, and thus needs to have a light-transmitting property. Therefore, the second electrode (cathode) 660 is formed by forming an aluminum film with a thickness of 20 nm.
[0224]
Thus, by forming the second electrode (cathode) 660 made of an extremely thin film, an electrode having light permeability can be formed. Note that the second electrode (cathode) 660 can be formed using another known material as long as it has a work function and a light-transmitting conductive film.
[0225]
Thus, as shown in FIG. 13B, a first electrode (anode) 657 electrically connected to the current control TFT 704 and an electrode (not shown) adjacent to the first electrode (anode) 657. , An organic compound layer 659 formed on the first electrode (anode) 657, and a second electrode (cathode) formed on the organic compound layer 659 and the insulating layer 658. ) An element substrate having a light emitting element 661 made of 660 can be formed.
[0226]
Note that in this embodiment mode, the driving voltage of the TFT is 1.2 to 10 V, preferably 2.5 to 5.5 V.
[0227]
Further, when the display of the pixel portion is in operation (in the case of moving image display), the background is displayed by the pixel emitting light, and the character display is performed by the pixel where the light emitting element does not emit light. However, when the video display of the pixel portion is stationary for a certain period or longer (referred to as standby in this specification), the display method is switched (reversed) to save power. It is good to leave. Specifically, a character is displayed by a pixel from which the light emitting element emits light (also referred to as character display), and a background is displayed by a pixel from which the light emitting element does not emit light (also referred to as background display).
[0228]
Here, FIG. 15A illustrates a detailed top structure of the pixel portion of the light-emitting device described in this embodiment, and FIG. 15B illustrates a circuit diagram thereof. Since FIGS. 15A and 15B use common reference numerals, they may be referred to each other.
[0229]
In FIG. 15, a switching TFT 1500 provided on a substrate is formed using the switching (n-channel) TFT 703 in FIG. Accordingly, the description of the switching (n-channel type) TFT 703 may be referred to for the description of the structure. A wiring denoted by 1502 is a gate wiring that electrically connects the gate electrodes 1501 (1501a and 1501b) of the switching TFT 1500.
[0230]
Note that although a double gate structure in which two channel formation regions are formed is used in this embodiment mode, a single gate structure in which one channel formation region is formed or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed may be used.
[0231]
Further, the source of the switching TFT 1500 is connected to the source wiring 1503, and the drain is connected to the drain wiring 1504. The drain wiring 1504 is electrically connected to the gate electrode 1506 of the current control TFT 1505. Note that the current control TFT 1505 is formed using the current control (p-channel) TFT 704 shown in FIG. Therefore, the description of the structure may be referred to the description of the current control (p-channel type) TFT 704. Note that although a single gate structure is used in this embodiment mode, a double gate structure or a triple gate structure may be used.
[0232]
The source of the current control TFT 1505 is electrically connected to the current supply line 1507, and the drain is electrically connected to the drain wiring 1508. The drain wiring 1508 is electrically connected to a first electrode (anode) 1509 indicated by a dotted line.
[0233]
A wiring indicated by 1510 is a gate wiring that is electrically connected to the gate electrode 1512 of the erasing TFT 1511. Note that the source of the erasing TFT 1511 is electrically connected to the current supply line 1507, and the drain is electrically connected to the drain wiring 1504.
[0234]
Note that the erasing TFT 1511 is formed in the same manner as the current control (p-channel type) TFT 704 in FIG. Therefore, the description of the structure may be referred to the description of the current control (p-channel type) TFT 704. Note that although a single gate structure is used in this embodiment mode, a double gate structure or a triple gate structure may be used.
[0235]
In addition, a storage capacitor (capacitor) is formed in a region indicated by 1513. The capacitor 1513 is formed between the semiconductor film 1514 electrically connected to the current supply line 1507, the insulating film (not shown) in the same layer as the gate insulating film, and the gate electrode 1506. A capacitor formed by the gate electrode 1506, the same layer (not shown) as the first interlayer insulating film, and the current supply line 1507 can also be used as the storage capacitor.
[0236]
Note that the light-emitting element 1515 illustrated in the circuit diagram of FIG. 15B includes a first electrode (anode) 1509, an organic compound layer (not illustrated) formed over the first electrode (anode) 1509, and organic It consists of a second electrode (cathode) (not shown) formed on the compound layer. In the present invention, the first electrode (anode) 1509 is connected to the source region or drain region of the current control TFT 1505.
[0237]
A counter potential is applied to the second electrode (cathode) of the light-emitting element 1515. The current supply line V is supplied with a power supply potential. The potential difference between the counter potential and the power supply potential is always kept at such a potential difference that the light emitting element emits light when the power supply potential is applied to the anode. The power source potential and the counter potential are supplied to the light emitting device of the present invention by a power source provided by an external IC or the like. Note that a power source for applying a counter potential is particularly referred to as a counter power source 1516 in this specification.
[0238]
[Embodiment 7]
In this embodiment mode, an external view of an active matrix light-emitting device of the present invention will be described with reference to FIGS. 16A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 16A. Reference numeral 1601 indicated by a dotted line denotes a source side driver circuit, 1602 denotes a pixel portion, and 1603 denotes a gate side driver circuit. 1604 is a sealing substrate, 1605 is a sealing agent, and the inside surrounded by the sealing agent 1605 is a space.
[0239]
Reference numeral 1608 denotes a wiring for transmitting signals input to the source side driver circuit 1601 and the gate side driver circuit 1603, and receives a video signal and a clock signal from an FPC (flexible printed circuit) 1609 serving as an external input terminal. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only a light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
[0240]
Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the substrate 1610. Here, a source side driver circuit 1601 and a pixel portion 1602 are shown as the driver circuits.
[0241]
Note that the source side driver circuit 1601 is a CMOS circuit in which an n-channel TFT 1623 and a p-channel TFT 1624 are combined. The TFT forming the driving circuit may be formed by a known CMOS circuit, PMOS circuit or NMOS circuit. In this embodiment mode, a driver integrated type in which a driver circuit is formed over a substrate is shown; however, this is not always necessary, and the driver circuit may be formed outside the substrate.
[0242]
The pixel portion 1602 is formed of a plurality of pixels including a current control TFT 1611 and a first electrode 1612 electrically connected to the drain thereof.
[0243]
In addition, insulating layers 1613 are formed on both ends of the first electrode 1612, and an organic compound layer 1614 is formed on the first electrode 1612. Further, a second electrode 1616 is formed over the organic compound layer 1614. Thus, a light-emitting element 1618 including the first electrode 1612, the organic compound layer 1614, and the second electrode 1616 is formed.
[0244]
The second electrode 1616 also functions as a wiring common to all pixels, and is electrically connected to the FPC 1609 through the connection wiring 1608.
[0245]
In addition, in order to seal the light-emitting element 1618 formed over the substrate 1610, a sealing substrate 1604 is attached with a sealant 1605. Note that a spacer made of a resin film may be provided in order to secure a space between the sealing substrate 1604 and the light-emitting element 1618. A space 1607 inside the sealing agent 1605 is filled with an inert gas such as nitrogen. Note that an epoxy resin is preferably used as the sealant 1605. Further, the sealing agent 1605 is desirably a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a substance having an effect of absorbing oxygen or water may be contained in the space 1607.
[0246]
In this embodiment mode, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like is used as a material constituting the sealing substrate 1604 in addition to a glass substrate or a quartz substrate. Can be used. In addition, after the sealing substrate 1604 is bonded using the sealing agent 1605, the sealing substrate 1604 can be further sealed with a sealing agent so as to cover the side surface (exposed surface).
[0247]
By enclosing the light emitting element in the space 1607 as described above, the light emitting element can be completely blocked from the outside, and a substance that promotes deterioration of the organic compound layer such as moisture and oxygen can be prevented from entering from the outside. Can do. Therefore, a highly reliable light-emitting device can be obtained.
[0248]
Note that the structure of this embodiment mode can be implemented by freely combining with any structure shown in Embodiment Modes 1 to 6.
[0249]
[Embodiment 8]
In this embodiment mode, a case where a passive (simple matrix) light-emitting device having the element structure of the present invention is manufactured will be described. FIG. 17 is used for the description. In FIG. 17, reference numeral 1701 denotes a glass substrate, and 1702 denotes a first electrode (anode) made of a metal compound. In this embodiment, TiN is formed as a metal compound by a sputtering method. Although not shown in FIG. 17, a plurality of anodes are arranged in stripes parallel to the paper surface. Note that in a passive matrix light-emitting device, the anode material is required to be more conductive than an active matrix light-emitting device. Therefore, using a metal compound having higher conductivity than conventional ITO for the anode emits light. This is effective in reducing the drive voltage of the element.
[0250]
A bank 1703 made of an insulating material is formed so as to intersect with the first electrodes (anodes) 1702 arranged in a stripe shape. The bank 1703 is in contact with the first electrode (anode) 1702 and formed in a direction perpendicular to the paper surface.
[0251]
Next, an organic compound layer 1704 is formed. As a material for forming the organic compound layer 1704, in addition to the materials described in this specification, a known material that can emit light can be used.
[0252]
For example, by forming an organic compound layer that emits red light, an organic compound layer that emits green light, and an organic compound layer that emits blue light, a light-emitting device having three types of light emission can be formed. Since these organic compound layers 1704 are formed along the grooves formed in the banks 1703, they are arranged in stripes in a direction perpendicular to the paper surface.
[0253]
Next, a second electrode (cathode) 1705 is formed on the organic compound layer 1704. Note that the second electrode (cathode) 1705 is formed by vapor deposition using a metal mask.
[0254]
Note that in this embodiment mode, the lower first electrode (anode) 1702 is formed using a light-shielding material, and thus light generated in the organic compound layer 1704 is emitted from the upper second electrode (cathode) 1705. Emitted.
[0255]
Next, a glass substrate is prepared as the sealing substrate 1707. In the structure of this embodiment mode, since a light-transmitting material needs to be used, a substrate made of plastic or quartz can be used in addition to a glass substrate.
[0256]
The sealing substrate 1707 prepared in this way is bonded with a sealant 1708 made of an ultraviolet curable resin. Note that an inner side 1706 of the sealant 1708 is a sealed space and is filled with an inert gas such as nitrogen or argon. It is also effective to provide a hygroscopic agent typified by barium oxide in the sealed space 1706. Finally, an FPC 1711 is attached to complete a passive light emitting device.
[0257]
Note that this embodiment mode can be implemented by freely combining configurations other than those related to the element structure (active matrix type) shown in Embodiment Modes 1 to 7.
[0258]
[Embodiment 9]
Since a light-emitting device using a light-emitting element is a self-luminous type, it is superior in visibility in a bright place and has a wide viewing angle as compared with a liquid crystal display device. Therefore, various electric appliances can be completed using the light-emitting device of the present invention.
[0259]
As an electric appliance manufactured using the light emitting device manufactured according to the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproducing device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer Computers, game machines, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, portable game machines, electronic books, etc.), image playback devices equipped with recording media (specifically, playback of recording media such as digital video discs (DVDs)) And a device provided with a display device capable of displaying the image). In particular, a portable information terminal that frequently sees a screen from an oblique direction emphasizes the wide viewing angle, and thus a light emitting device having a light emitting element is preferably used. Specific examples of these electric appliances are shown in FIG.
[0260]
FIG. 18A illustrates a display device, which includes a housing 2001, a support base 2002, a display portion 2003, a speaker portion 2004, a video input terminal 2005, and the like. It is manufactured by using the light emitting device manufactured according to the present invention for the display portion 2003. Since a light-emitting device having a light-emitting element is a self-luminous type, a backlight is not necessary and a display portion thinner than a liquid crystal display device can be obtained. The display devices include all information display devices for personal computers, for receiving TV broadcasts, for displaying advertisements, and the like.
[0261]
FIG. 18B shows a digital still camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an image receiving portion 2103, operation keys 2104, an external connection port 2105, a shutter 2106, and the like. It is manufactured by using the light emitting device manufactured according to the present invention for the display portion 2102.
[0262]
FIG. 18C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion 2203, a keyboard 2204, an external connection port 2205, a pointing mouse 2206, and the like. It is manufactured by using the light emitting device manufactured according to the present invention for the display portion 2203.
[0263]
FIG. 18D illustrates a mobile computer, which includes a main body 2301, a display portion 2302, a switch 2303, operation keys 2304, an infrared port 2305, and the like. It is manufactured by using the light emitting device manufactured according to the present invention for the display portion 2302.
[0264]
FIG. 18E shows a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2401, a housing 2402, a display portion A2403, a display portion B2404, and a recording medium (DVD or the like). A reading unit 2405, operation keys 2406, a speaker unit 2407, and the like are included. The display portion A 2403 mainly displays image information and the display portion B 2404 mainly displays character information. The light-emitting device manufactured according to the present invention is used for the display portions A, B 2403 and 2404. Note that an image reproducing device provided with a recording medium includes a home game machine and the like.
[0265]
FIG. 18F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 2501, a display portion 2502, and an arm portion 2503. It is manufactured by using the light emitting device manufactured according to the present invention for the display portion 2502.
[0266]
FIG. 18G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control reception portion 2605, an image receiving portion 2606, a battery 2607, an audio input portion 2608, operation keys 2609, and an eyepiece. Part 2610 and the like. It is manufactured by using the light emitting device manufactured according to the present invention for the display portion 2602.
[0267]
Here, FIG. 18H shows a mobile phone, which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, an audio input portion 2704, an audio output portion 2705, operation keys 2706, an external connection port 2707, an antenna 2708, and the like. It is manufactured by using the light emitting device manufactured according to the present invention for the display portion 2703. Note that the display portion 2703 can reduce power consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.
[0268]
If the emission luminance of the organic material is increased in the future, the light including the output image information can be enlarged and projected by a lens or the like and used for a front type or rear type projector.
[0269]
In addition, the electric appliances often display information distributed through electronic communication lines such as the Internet or CATV (cable television), and in particular, opportunities to display moving image information are increasing. Since the response speed of the organic material is very high, the light-emitting device is preferable for displaying moving images.
[0270]
In addition, since the light emitting portion of the light emitting device consumes power, it is preferable to display information so that the light emitting portion is minimized. Therefore, when a light emitting device is used for a display unit mainly including character information, such as a portable information terminal, particularly a mobile phone or a sound reproduction device, it is driven so that character information is formed by the light emitting part with the non-light emitting part as the background It is preferable to do.
[0271]
As described above, the applicable range of the light-emitting device manufactured according to the present invention is so wide that the light-emitting device of the present invention can be applied to electric appliances in various fields. In addition, the electric appliance of this embodiment can be completed by using a light-emitting device manufactured by implementing Embodiments 1 to 8.
[0272]
[Embodiment 10]
Furthermore, the light-emitting device of the present invention can have the structure shown in FIG. Note that FIG. 19 is described using the case where the first electrode 1911 described in Embodiment 4 is an anode, the second electrode 1914 is a cathode, and light is transmitted from the first electrode 1911 side. I will do it.
[0273]
As an insulating layer 1912 (referred to as a bank, a partition, a barrier, a bank, or the like) covering the end portion (and the wiring 1907) of the first electrode (anode) 1911, an inorganic material (such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride) is used. , Photosensitive or non-photosensitive organic materials (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist or benzocyclobutene), or a laminate thereof can be used. For example, a positive photosensitive material can be used as an organic resin material. When the acrylic is used, as shown in FIG. 19, the radius of curvature at the end of the insulator is set to 0.2 to 2 μm, and a curved surface with an angle of 35 ° or more at the contact surface is provided. preferable.
[0274]
In addition, since the organic compound layer 1913 is extremely thin, it is preferable that the surface of the first electrode 1911 be flat. For example, a process of chemically and mechanically polishing the first electrode 1911 before or after patterning. Planarization may be performed by (typically CMP technology) or the like. In addition, in order to improve the cleanliness on the surface of the first electrode 1911, cleaning (brush cleaning or sponge cleaning) for cleaning foreign matter (dust) is performed before and after the formation of the insulator 1912, and dark spots and point defects are performed. Reduce the occurrence of
[0275]
Further, as a material used for the organic compound layer 1913 of the light-emitting element 1915, a material that emits white light can be used in addition to the materials described in the above embodiment modes. In this case, it is formed by vapor deposition, for example, from the first electrode (anode) 1911 side to Alq. ₃ , Alq partially doped with Nile Red, a red luminescent dye ₃ , Alq ₃ , P-EtTAZ, and TPD (aromatic diamine) may be sequentially stacked. In the case of white light emission, light emission of R (red), G (green), and B (blue) can be obtained by combining with a color filter.
[0276]
In addition, a second electrode (cathode) 1914 is formed over the organic compound layer 1913, and an evaporation method (resistance heating method) or a sputtering method can be used as the method. Thus, a light-emitting element 1915 including the first electrode (anode) 1911, the organic compound layer 1913, and the second electrode (cathode) 1914 is formed.
[0277]
Further, a passivation film 1916 can be formed using an insulating material over the second electrode (cathode) 1914 of the light-emitting element 1915. Note that as a material used for the passivation film 1916 at this time, in addition to a silicon nitride film formed using Si as a target, a stacked film formed by sandwiching a hygroscopic material between silicon nitride films is used in a sputtering method. it can. Further, a DLC film (diamond-like carbon film), carbon nitride (CxNy), or the like can be used.
[0278]
【The invention's effect】
In the present invention, an electron transport region containing a donor molecule is formed in a part of the organic compound layer, and is formed so as to be in contact with the cathode, so that an intermediate LUMO level is provided between the cathode and the organic compound layer. The donor level located in the region can be formed and the electrons injected from the cathode can be efficiently transmitted. Therefore, in the case of an active matrix light emitting device having a TFT, light emission is not affected without affecting the characteristics of the TFT. The characteristics of the element can be improved.
[0279]
Furthermore, in the present invention, by forming the electron transport region so as not to be in contact with the light emitting layer included in the organic compound layer, energy generated by carrier recombination in the light emitting layer is generated in the electron transport region including the donor molecule. It is possible to prevent the light emitting element from being quenched by moving to the charge transfer complex, and to prevent a decrease in light emission efficiency.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B illustrate an element structure of a light-emitting device of the present invention.
FIG. 2 illustrates an element structure of a top emission type light emitting device.
FIG. 3 illustrates an element structure of a top emission type light emitting device.
FIG. 4 illustrates an element structure of a top emission type light emitting device.
FIG. 5 illustrates an element structure of a top emission type light-emitting device.
6A and 6B illustrate an element structure of a bottom emission type light-emitting device.
7A and 7B illustrate an element structure of a bottom emission type light-emitting device.
FIG. 8 illustrates an element structure of a light-emitting device of the present invention.
FIG 9 illustrates an element structure of a light-emitting device of the present invention.
10A and 10B illustrate a manufacturing process of a light-emitting device of the present invention.
11A to 11C illustrate a manufacturing process of a light-emitting device of the present invention.
12A to 12C illustrate a manufacturing process of a light-emitting device of the present invention.
13A and 13B illustrate a manufacturing process of a light-emitting device of the present invention.
FIG 14 illustrates an element structure of a light-emitting device of the present invention.
FIG 15 illustrates a circuit structure that can be used in the present invention.
FIG 16 illustrates an element structure of a light-emitting device of the present invention.
FIGS. 17A and 17B illustrate a passive matrix light-emitting device. FIGS.
FIG. 18 illustrates an example of an electric appliance.
FIG 19 illustrates an element structure of a light-emitting device of the present invention.
[Explanation of symbols]
102 anode
103 organic compound layer
104 cathode
111 hole transport layer
112 light emitting layer
113 electron transport layer
114 electron transfer area

Claims (9)

A light emitting device having an anode, a cathode, and an organic compound layer,
Having the organic compound layer between the anode and the cathode;
The organic compound layer has a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer,
A hole transport region in at least a part of the hole transport layer;
Having an electron transfer region in at least a portion of the electron transport layer;
The light emitting device, wherein the hole transfer region includes an acceptor molecule and is formed in contact with the anode, and the electron transfer region includes a donor molecule and is formed in contact with the cathode. A light emitting device having an anode, a cathode, and an organic compound layer,
Having the organic compound layer between the anode and the cathode;
The organic compound layer has a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer,
A hole transport region in at least a part of the hole transport layer;
Having an electron transfer region in at least a portion of the electron transport layer;
The hole transport layer is made of a hole transport material,
The electron transport layer is made of an electron transport material,
The hole transfer region is made of an acceptor molecule and the hole transport material, and is formed in contact with the anode,
The light-emitting device, wherein the electron transfer region is formed of a donor molecule and the electron transport material and is in contact with the cathode. A TFT provided on an insulating surface;
An interlayer insulating film formed on the TFT;
A first electrode formed on the interlayer insulating film;
An insulating layer formed to cover an end of the first electrode;
An organic compound layer formed on the first electrode;
A light emitting device having a second electrode formed on the organic compound layer,
The TFT has a source region and a drain region,
The first electrode is electrically connected to either the source region or the drain region,
The organic compound layer has a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer,
A hole transport region in at least a part of the hole transport layer;
Having an electron transfer region in at least a portion of the electron transport layer;
The light emitting device, wherein the hole transfer region includes an acceptor molecule and is formed in contact with the anode, and the electron transfer region includes a donor molecule and is formed in contact with the cathode. A TFT provided on an insulating surface;
An interlayer insulating film formed on the TFT;
A first electrode formed on the interlayer insulating film;
An insulating layer formed to cover an end of the first electrode;
An organic compound layer formed on the first electrode;
A light emitting device having a second electrode formed on the organic compound layer,
The TFT has a source region and a drain region,
The first electrode is electrically connected to either the source region or the drain region,
The organic compound layer has a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer,
A hole transport region in at least a part of the hole transport layer;
Having an electron transfer region in at least a portion of the electron transport layer;
The hole transport layer is made of a hole transport material,
The electron transport layer is made of an electron transport material,
The hole transfer region is made of an acceptor molecule and the hole transport material, and is formed in contact with the anode,
The light-emitting device, wherein the electron transfer region is formed of a donor molecule and the electron transport material and is in contact with the cathode. In claim 3 or claim 4,
The first electrode is an anode and the second electrode is a cathode;
The light emitting device, wherein the electron transfer region is formed in contact with the second electrode. In claim 3 or claim 4,
The first electrode is a cathode and the second electrode is an anode;
The light-emitting device, wherein the electron transfer region is formed in contact with the first electrode. In any one of Claims 1 thru | or 6,
The organic compound layer includes a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a blocking layer, an electron transport layer, and an electron transport region. In any one of Claims 1 thru | or 7,
3. A light emitting device comprising 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine in the electron transfer region. In any one of Claims 1 thru | or 8,
The light emitting device is a kind selected from a display device, a digital still camera, a notebook personal computer, a mobile computer, a portable image reproducing device having a recording medium, a goggle type display, a video camera, and a mobile phone. A light emitting device characterized.

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