JP2010192451A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
では、十分な輝度が得られなかった。また、消費電力が高く、輝度の半減寿命が短く安定
性に関して改善すべき課題を有していた。
【解決手段】 本発明は、正孔注入電極(陽極)として、従来のITO等の透光性酸化物
導電層に代えて、珪素又は酸化珪素を含む透光性酸化物導電層の積層構造を採用すること
を特徴としている。または、正孔注入電極として、含有量の異なる珪素又は酸化珪素を含
む透光性酸化物導電層の積層構造を採用することを特徴としている。好ましくは、TFT
に接続される側の導電層中の珪素又は酸化珪素濃度を1〜6原子%、有機化合物を含む層
側の珪素又は酸化珪素濃度を7〜15原子%とする。
【選択図】 図2
Description
珪素又は酸化珪素濃度を制御することにより、発光素子の発光特性の向上、電極の抵抗率
の改善、ひいては表示装置の低消費電力化を主眼においたものである。
いう。)を発現する材料を挟んで形成した発光素子が注目されている。この発光素子は、
一方の電極から注入された正孔と、他方の電極から注入された電子とが再結合して、それ
が基底状態に戻るときに光を放出する現象を利用した素子である。
を積層し、一方の電極からは正孔を注入し、他方の電極からは電子を注入できるように形
成されている。有機化合物への正孔及び電子の注入性は、電極を形成する材料の仕事関数
(金属や半導体の表面から、一個の電子を取り出すのに必要な最小のエネルギー)の大小
をもって一つの指標とされ、正孔を注入する側の電極には仕事関数が高いことが好ましく
、電子を注入する側の電極には仕事関数が低い材料が望まれている。
ンジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)が用いられ、正孔輸送性の高い有機化合物と
接触させていた。また、陰極と呼ばれる電子を注入する側の電極には、仕事関数が低いL
i、Na、Mgなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属や、Al、Ag、In、あるい
はこれらを含む合金が用いられ、電子輸送性の高い材料と接触を形成していた(以上、特
許文献1参照)。
酸化モリブデン(MoOX)などの正孔注入層、芳香族アミン系材料である4,4'-ビス-[N-
(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル(α−NPD)などの正孔輸送層、トリス−
8−キノリノラトアルミニウム錯体(Alq3)などの電子注入層若しくは電子輸送層の
他に、Alq3やルブレンなどの発光材料や、4,4'−ビス(N−カルバゾリル)−ビフ
ェニル(略称:CBP)や、2,2’,2”−(1,3,5−ベンゼントリ−イル)−ト
リス[1−フェニル−1H−ベンズイミダゾール](略称:TPBI)などのようなホス
ト材料にキナクリドンなどのゲスト材料が添加された発光層を挙げることができる。
入された電荷を効率よく発光層に輸送し、電子と正孔の再結合効率を向上させ、再結合後
の発光効率を上げることなどが必要とされている。
からなる陰極間に有機化合物を挟持させた構造の発光素子では、十分な輝度が得られなか
った。また、従来の発光素子は消費電力が高く、輝度の半減寿命が短いために、安定性に
関して改善すべき課題を有していた。
力で明るく、安定性の高い表示装置を提供することを目的とする。
、含有量の異なる珪素又は酸化珪素を含む透光性酸化物導電層の積層構造を採用すること
を特徴としている。
送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などと呼ぶ。正孔注入層と正孔輸送層との区別は
必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性(正孔移動度)が特に重要な特性であ
る意味において同じである。便宜上、陽極に接する側の層を正孔注入層と、正孔注入層に
接する層を正孔輸送層と呼んで区別する。電子輸送層、電子注入層についても同様であり
、陰極に接する層を電子注入層と呼び、電子注入層に接する層を電子輸送層と呼ぶ。発光
層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸送層とも呼ばれる。
材料とを複合化した材料、有機化合物に金属錯体を添加した材料などを用いても、同様な
機能を発現するものであれば置換して適用することができる。例えば、正孔注入層として
炭素を主成分とする膜にMoOxをドープした膜を用いることができる。
入電極と、前記正孔注入電極に接して形成された有機又は無機化合物を含む層と、を有し
、前記有機又は無機化合物を含む層に近接する導電層中の珪素又は酸化珪素濃度は、他の
導電層中の珪素又は酸化珪素濃度よりも高いことを特徴としている。
入電極と、前記正孔注入電極に接して形成された有機又は無機化合物を含む層と、を有し
、前記有機又は無機化合物を含む層に近接する導電層中の珪素又は酸化珪素濃度は、7〜
15原子%であることを特徴としている。
入電極と、前記正孔注入電極に接して形成された有機又は無機化合物を含む層と、を有し
、前記有機又は無機化合物を含む層に近接する導電層は7〜15原子%の珪素又は酸化珪
素を含んでおり、他の導電層のうち少なくとも一層は1〜6原子%の珪素又は酸化珪素を
含んでいることを特徴としている。
入電極と、前記導電層のうち、最上層の導電層の表面又は表面近傍の層内部に形成された
、珪素又は珪素又は酸化珪素を主成分とするバリア層と、前記バリア層上に接して形成さ
れた有機又は無機化合物を含む層を有することを特徴としている。
量の珪素又は酸化珪素を含む複数の導電性材料を用いて、珪素又は酸化珪素を含む複数の
導電層を積層させることにより正孔注入電極を形成し、前記正孔注入電極に接して有機又
は無機化合物を含む層を形成することを特徴としている。
、1〜6原子%の珪素又は酸化珪素を含む導電性材料と、7〜15原子%の珪素又は酸化
珪素を含む導電性材料を用いて、珪素又は酸化珪素を含む複数の導電層を積層させること
により正孔注入電極を形成し、前記正孔注入電極に接して有機又は無機化合物を含む層を
形成することを特徴としている。
の導電層を積層させることにより正孔注入電極を形成し、前記複数の導電層のうち、最上
層の導電層の表面又は表面近傍の層内部から、前記導電性材料の成分を選択的に除去する
ことにより、残存した珪素又は酸化珪素からなるバリア層を形成し、前記バリア層に接し
て有機又は無機化合物を含む層を形成することを特徴としている。
ウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)
を混合したIZO(Indium Zinc Oxide)等の透光性酸化物導電材料に、珪素、酸化珪素
、または炭素を含むターゲット材を用いて、スパッタリング法によって形成されるもので
ある。この際、透光性酸化物導電層中に含まれる珪素又は酸化珪素等の含有量を制御する
ためには、スパッタリング時におけるターゲット中の組成比を変えればよい。
ITSO」という。
、有機化合物層側の導電層は高濃度の珪素又は酸化珪素を含み、他の導電層は低濃度の珪
素又は酸化珪素を含んでいることにより、以下の効果が発揮される。すなわち、有機化合
物層側に高濃度の珪素又は酸化珪素を含む導電層を設けることによって、正孔注入電極が
もつ本来の仕事関数の効果が発現され、正孔注入層に対する正孔注入効率が向上し、発光
特性を高めることができる。加えて、他の導電層として低濃度の珪素又は酸化珪素を含む
導電層を設けることによって、正孔注入電極の抵抗率を低く抑えることができる。
ことによって、正孔注入層に対する正孔注入効率が向上するメカニズムは次のように考え
られる。
注入層(HIL:Hole Injection Layer)との接触を示すバンドモデルである。接触がう
まく形成されていないとき、界面ポテンシャルの影響で正孔注入層のバンドは電子に対し
て障壁を作る方向に曲がり、正孔がこの界面近傍に蓄積されるようになる。しかも、透光
性酸化物導電膜は表面の汚染状態などにより仕事関数が小さくなる方向に変化するので、
このような場合には正孔の注入性が低下し、また注入された正孔が発光に寄与する割合が
低下するので、電流効率が低下することとなる。
CTO2)を設け、さらにその表面又は表面近傍の層内部に、珪素、酸化珪素、窒化珪素
あるいは酸化窒化珪素や窒化酸化珪素等を発光素子作成工程において析出させることによ
り得られた層、または蒸着法やスパッタリング法によって意図的に珪素、酸化珪素、窒化
珪素等を堆積させることにより得られた層(以上、「バリア層」などと呼ばれる。)を設
けた場合のバンドモデルである。この場合、図4(A)に示すようにバンドが平坦になる
か、図4(B)に示すようにバンドが下側に曲がって、正孔が正孔注入電極とHILの間
に蓄積しないようになるので、正孔の注入性が向上し、また注入された正孔が発光に寄与
する割合を高める効果を得ることができる。
x、SiNx、SiOxNy(x>y)、SiNxOy(x>y)と表記する場合があるが、こ
の組成比はあくまで一例に過ぎない。例えば、窒化珪素として、Si3N4がある。
高い表示装置を歩留まりよく提供することができる。
の異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱すること
なくその形態及び詳細を様々に変更することができる。例えば、本実施形態及び本実施例
の各々を適宜組み合わせて本発明を実施することができる。したがって、本実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。
極と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電子注入性の電極(陰極)(以下「電子
注入電極」という。)との間に、ELを発現する有機化合物を含む層(以下、「電界発光
層」又は「有機化合物層」という。)を積層させた素子構造を有している。この表示装置
は、図1に示すように、基板100上に予めTFTのようなトランジスタ101を形成し
ておき、トランジスタ101上に正孔注入電極106(陽極)、有機化合物層109及び
電子注入電極110からなる積層構造を設けた、いわゆるアクティブマトリクス型表示装
置としても良いし、図12に示すように、基板上に直接、透光性酸化物導電層をパターニ
ング形成し、該透光性酸化物導電層とそれに直交する陰極との間に有機化合物層を挟持さ
せた、いわゆるパッシブ型表示装置としても良い。
等)、ステンレス基板や、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板
等を用いることができる。なお、後の工程の処理温度によって変形するプラスチック基板
を用いる場合には、トランジスタ群を予め別の基板(ガラス基板、石英基板等)に作成し
ておき、剥離層を介して、プラスチック基板に転写する方法等を用いれば良い。
積層させるものである。また、正孔注入電極と正孔輸送層との間に正孔注入層を設けても
良いし、電子注入電極と電子輸送層との間に電子注入層を設けても良い。正孔注入層と正
孔輸送層、及び電子注入層と電子輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、これら
は正孔輸送性(正孔移動度)及び電子輸送性(電子移動度)が特に重要な特性である意味
において同じである。また、電子輸送層と発光層の間に正孔ブロック層を設けた構成とし
ても良い。
,2’,2”−(1,3,5−ベンゼントリ−イル)−トリス[1−フェニル−1H−ベ
ンズイミダゾール](略称:TPBI)などのようなホスト材料に顔料や金属錯体などの
ゲスト材料を添加して、発光色を異ならせた構成としても良い。すなわち、発光層は蛍光
物質又は燐光物質を含ませて形成すれば良い。
珪素又は酸化珪素を0〜20原子%含有させたものを積層させて用いる。この場合におい
て、透光性酸化物導電層のうち少なくとも2層の珪素又は酸化珪素濃度はそれぞれ異なっ
ており、好ましくは、有機化合物層に隣接する導電層(「第2導電層106b」という。
)中の珪素又は酸化珪素濃度は、他の導電層(「第1導電層106a」という。)中の珪
素又は酸化珪素濃度よりも高濃度であるのが良い。さらに好ましくは、有機化合物層に隣
接する導電層106b中の珪素又は酸化珪素濃度が、7〜15原子%であるのが良い。こ
れによって、正孔注入電極106と有機化合物層109とのキャリアの移動を容易にする
ことができ、有機化合物層109への正孔注入効率が向上し、発光効率を高めることがで
きる。
106a、及び7〜15原子%の珪素又は酸化珪素を含有する第2導電層106bを少な
くとも含む積層構造とすることにより、第1導電層106aによって正孔注入電極の低抵
抗化を図り、なおかつ第2導電層106bによって有機化合物層109への正孔注入効率
を向上させることができる。
化珪素を含むターゲットを用いたスパッタリング法によって形成することができる。ター
ゲットにおいて、透光性酸化物導電材料に対する珪素又は酸化珪素の含有率は、1〜20
原子%とすれば良いが、珪素又は酸化珪素の割合を高めると正孔注入電極の抵抗率が高く
なるので、この範囲で正孔注入電極を適宜形成すれば良い。勿論、同様な組成を得ること
ができれば、真空蒸着法で共蒸着して形成しても良い。
ど、正孔輸送層としては、芳香族アミン系材料である4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェニ
ル-アミノ]ビフェニル(α−NPD)、4,4',4"-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル
-アミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)などの他に、高分子系有機化合物として、
ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT
/PSS)などを用いても良い。これらは真空蒸着法、スピン塗布法などで形成すれば良
い。
しても良いし、平坦性を高めるために拭浄処理や研磨処理を行っても良い。
珪素又は酸化珪素を含む透光性酸化物導電層の積層構造を採用していることにより、正孔
注入電極106がもつ本来の仕事関数の効果が発現され、キャリアの有効利用が図られる
ことにより、正孔注入層に対する正孔注入効率を高め、発光効率を向上させることができ
る。
ジスタ101は、後に形成される発光素子に電流を供給するための駆動用トランジスタに
相当する。トランジスタ101は第1の層間絶縁膜102及び第2の層間絶縁膜103で
覆われている。またトランジスタ101のソース・ドレイン領域は、第1の層間絶縁膜1
02及び第2の層間絶縁膜103に形成されたコンタクトホールを介して、第2の層間絶
縁膜103に接して形成された配線104、105と接続されている。
材料として形成されたSi−O結合とSi−CHX結合手を含む絶縁膜等を用いることが
できる。第2の層間絶縁膜103は、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因
となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、RFスパ
ッタ法で形成された窒化珪素膜を用いるが、その他にもダイヤモンドライクカーボン(D
LC)膜や、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。
造を採用することができるが、スパッタリングによって成膜された第2層間絶縁膜(酸窒
化珪素膜)との密着性を確保するために、Ti中にNを混入させた層(以下、「Ti(N
)」と記す。)を含む積層構造を採用することが望ましい。例えば、Ti(N)\TiN
\Al−Si\TiN構造や、Ti(N)\Al−Si\Ti(N)構造が用いられる。
原子%以下含まれた、又は珪素又は酸化珪素が含まれていないITOからなるターゲット
を用いて、スパッタリング法によって第1導電層106a及び第2導電層106bを積層
させる。その後、フォトレジストマスクを用いた光露光プロセスを経て、正孔注入電極1
06を形成する。この際、第2の層間絶縁膜103側の第1導電層106aは1〜6原子
%の珪素又は酸化珪素を含み、有機化合物層側の第2導電層106bは7〜15原子%の
珪素又は酸化珪素を含んでいるのが望ましい。
珪素を含有させた透明導電膜を用いても良い。また、上記ITO、ITSO等の導電膜に
珪素や炭素を含有させた透光性酸化物導電層を用いても良い。
、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で正孔注入電極106を拭浄又は研磨し
ても良い。また、CMP法を用いた研磨後に、ヒドロ洗浄(水洗)を行い、さらに正孔注
入電極106の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
とによって、ITSO層を含む正孔注入電極106の表面又は表面近傍の層内部に、珪素
、酸化珪素、窒化珪素等を主成分とするバリア層112を形成することができる。以下、
このバリア層を得る過程について説明する。
nmの測定深さ領域におけるESCAスペクトルデータを示したものである。各図(A)
は、In3d5/2のピークを示し、各図(B)は、O1sのピークを示している。これ
らの図によれば、少なくともITSOの表面から1〜5nmの深さにおいては、表面に吸
着した表面汚染物質(炭素、酸素等)の影響をほとんど受けることなく、一定の結合状態
を保持していることが分かる。したがって、一定の珪素又は酸化珪素を含むITSOを成
膜した場合、少なくともITSOの表面から1〜5nmの深さにおいては、一定のSiが
含まれていることが分かる。一方、フォトレジストマスク剥離工程、ヒドロ洗浄工程、紫
外線照射工程等において、ITSO膜の表面が、剥離液、洗浄水、紫外線等に曝されるこ
とにより、ITSOの表面に含まれるインジウム(In)、スズ(Sn)またはそれらの
酸化物(InOx、SnOx)等を除去することができる。その結果、ITSO層を含む
正孔注入電極106の表面又は表面近傍の層内部に、珪素、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒
化珪素、窒化酸化珪素等を析出させることができ、それらを主成分とする層(バリア層1
12)を自己整合的に形成することができる。
素、窒化珪素等を堆積させることにより得ることもできる。このバリア層の存在によって
、正孔注入電極の仕事関数が増加し、正孔注入性がより向上する(図4参照)。
孔注入電極106の一部を覆う絶縁物107(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる
。)を形成する。絶縁物107としては、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系材料を
出発材料として形成されたSi−O結合とSi−CHX結晶手を含む絶縁膜等を用いるこ
とができる。
アクリル樹脂を用いる場合には、開口部108となる部分にステッパで光を照射し、絶縁
物107のパターンを形成する。その後、アクリル樹脂をオーブンでベーク(例えば、2
00℃、60分の条件)した後、O2アッシングを行い、開口部108を形成する。
機化合物を含む層(以下、単に「有機化合物層109」という。)に穴があかないように
、丸みを帯びさせることが望ましい。具体的には、開口部における絶縁物107の断面が
描いている曲線の曲率半径が、0.2〜2μm程度であることが望ましい。上記構成によ
り、絶縁物107上に形成される有機化合物層109のステップカバレッジを良好とする
ことができ、正孔注入電極106と有機化合物層109上に形成される電子注入電極11
0がショートするのを防ぐことができる。また有機化合物層109の応力を緩和させるこ
とで、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させることができ、信頼性を
高めることができる。
の有機樹脂を用いて形成しても良い。例えば、ネガ型のアクリルを用いて絶縁物107を
形成した場合、図示しないが、開口部108における端部がS字状の断面形状となる。こ
の場合においても、開口部108の上端部及び下端部における曲率半径は、0.2〜2μ
mとすることが望ましい。
合とSi−CHX結晶手を含む絶縁膜等を用いる場合には、フォトレジストマスクを用い
た光露光プロセスを経て、絶縁物107を所定の形状にドライエッチングすることによっ
て、開口部108を形成することができる。この場合、エッチング用ガスとしては、CF
4、あるいはCF4とO2、He、Arとの混合ガスを用いることが適している。
物107と接しているITSO層の表面又は表面近傍の層内部も、アッシング用ガス(O
2)やエッチング用ガス、あるいはその他のエッチャントによる化学反応を受け、ITS
O中の成分であるインジウム、スズまたはそれらの酸化物等が、化学反応によって発生す
るガス中に含まれ、反応空間中へ放出される。その結果、表1及び図5〜図6からも分か
るように、少なくともITSO層の表面から1〜5nmの深さには一定のSiが存在して
いるため、ITSO層の表面又は表面近傍の層内部に、珪素、酸化珪素、窒化珪素、酸化
窒化珪素、窒化酸化珪素等を析出させ、少なくともそれらのうちの一つを主成分とするバ
リア層112を形成することができる。
によって意図的に珪素、酸化珪素、窒化珪素等を堆積させることにより得ることもできる
。このバリア層の存在によって、正孔注入電極の仕事関数が増加し、正孔注入性がより向
上する(図4参照)。
去するために真空雰囲気下で加熱しておく。具体的には、100℃〜200℃、0.5〜
1時間程度、真空雰囲気下で加熱処理を行う。望ましくは圧力を4×10-5Torr以下
とし、可能であるならば4×10-6Torr以下とするのが最も望ましい。そして、有機
樹脂膜に真空雰囲気下で加熱処理を施した後に有機化合物層を成膜する場合、成膜直前ま
で真空雰囲気下に保つことで、信頼性をより高めることができる。
入電極110を順に形成する。有機化合物層109は、発光層単独かもしくは発光層を含
む複数の層が積層された構成を有している。また電子注入電極110は、仕事関数の小さ
い導電膜であれば公知の材料を用い、蒸着法で形成することができる。例えば、Ca、A
l、CaF、MgAg、AlLi等が望ましい。絶縁物107の開口部108において、
正孔注入電極106と、有機化合物層109と、電子注入電極110とが重なる領域に、
発光素子111が形成される。
しても良い。この場合、保護膜は水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因とな
る物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。例えば、DLC膜、窒化炭
素膜、RFスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。また、上述した
水分や酸素などの物質を透過させにくい膜と、該膜に比べて水分や酸素などの物質を透過
させやすい膜とを積層させて、保護膜として用いることも可能である。
ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)や透光性の封止用基板でパッケージン
グ(封入)することが好ましい。
ボトムエミッション型発光装置が得られる。
ルミニウム膜等を用いることにより、上下に発光素子111からの光を取り出すことので
きるデュアルエミッション型発光装置が得られる。また、正孔注入電極106(陽極)と
電子注入電極110(陰極)を入れ替え、逆積みとし、駆動用のトランジスタ101の極
性を反転させることにより、基板と反対側(上側)に発光素子111からの光を取り出す
ことのできるトップエミッション型発光装置が得られる。これらの場合においても、正孔
注入電極106として、珪素又は酸化珪素濃度の含有量に高低の差を設けた透光性酸化物
導電層の積層構造を採用することにより、発光効率の向上、低消費電力化等の効果により
、安定性の高い発光装置を得ることができる。
明する。
型表示装置に、本発明を適用した場合について説明する。
、石英基板、シリコン基板、金属基板(Al等)、ステンレス基板や、後工程の処理温度
に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。なお、後工程の処
理温度によって変形するプラスチック基板を用いる場合には、TFT607、609、6
10を予め別の基板(ガラス基板、石英基板等)に作成しておき、剥離層を介して、プラ
スチック基板に転写する方法等を用いれば良い。ここで、剥離層としては、W(タングス
テン)や、SiO2を含む膜(例えば、W\WO3\SiO2からなる積層構造等)を用い
ることができる。
ラズマCVD法によって形成すればよいが、他にも酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸
化窒化シリコン膜あるいはそれらを積層させた構造としても用いても良い。なお、特に下
地絶縁膜を形成しなくてもよい。
ニッケルを含む溶液で処理した後、500〜750℃の熱結晶化工程によって結晶質シリ
コン半導体膜を得、さらにレーザー結晶化を行って結晶性の改善を施した。なお、半導体
層としては、シリコンゲルマニウム(SiGe)合金など、他の非晶質構造を有する半導
体膜を用いても良い。また、成膜方法としては、スパッタ法、LPCVD法などを用いて
も良いし、結晶化方法としては、レーザー結晶化法、熱結晶化法、他の触媒(Fe,Ru
,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,Cu,Au等)を用いた熱結晶化法、あるいはそれら
を組み合わせて行っても良い。
ても良く、結晶化に際し大粒径の結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザーを
用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Nd:Y
VO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355n
m)を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力10Wの連続発振の
YVO4レーザーから射出されたレーザー光を非線形光学素子により高調波に変換する。
また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もあ
る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザー光に成
形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm
2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000c
m/s程度の速度でレーザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
金属触媒をゲッタリングするためのアモルファスシリコン膜を成膜し、500〜750℃
の熱処理によってゲッタリング処理を行った。
1〜3×1013atoms/cm2程度の濃度のホウ素イオンを注入した。
エッチングによって島状結晶性シリコン半導体膜602を形成した。
TFT607、610ともに結晶性シリコン半導体膜を用いても良いし、画素TFTにお
いては非晶質半導体膜を用い、高速動作が要求される駆動回路部においては結晶性半導体
膜を用いても良い。ここで、非晶質半導体膜としては、アモルファスシリコン、シリコン
ゲルマニウム(SiGe)合金をはじめ、他の非晶質構造を有する半導体膜を用いること
ができる。また、駆動回路部における結晶性半導体膜としては、セミアモルファスシリコ
ン(SAS)を用いても良い。
膜603を形成する。絶縁膜603は、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さ
を1〜200nmに成膜した。好ましくは、10〜50nmと薄くしてシリコンを含む絶
縁膜の単層または積層構造で形成した後に、マイクロ波によるプラズマを用いた表面窒化
処理を行う。
を遅くして薄い膜厚を制御性よく得る必要がある。例えば、RFパワーを100W、周波
数10kHz、圧力0.3Torr、N2Oガス流量400sccm、SiH4ガス流量1
sccm、とすれば酸化珪素膜の成膜速度を6nm/minとすることができる。また、
マイクロ波によるプラズマを用いた窒化処理は、マイクロ波源(2.45GHz)、およ
び反応ガスである窒素ガスを用いて行う。
膜表面を高濃度に窒化できるだけでなく、酸化珪素膜と活性層の界面の窒素を低減し、デ
バイス特性の劣化を防ぐ。
ッタ法を用い、TaN膜とW膜との積層からなる導電膜を形成するが、特にこれに限定さ
れるものではなく、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若しくは化合物材料の単層、またはこれらの積層で形成しても
よい。また、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
膜を用いてもよい。
はウェットエッチング法を用いてエッチングを行う。このエッチング工程によって、画素
部TFTのゲート電極604a、604b、及び駆動回路部TFTのゲート電極605a
、605b、606a、606bを得る。
はリン又は砒素)を低濃度にドープした(第1のドーピング工程)。その後、第3のフォ
トマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、ここでは駆動回路部を形成する相補型
トランジスタのうち、nチャネル型TFT607を形成するため、半導体にn型を付与す
る不純物元素を高濃度にドープした(第2のドーピング工程)。レジストマスクは、pチ
ャネル型TFTとなる領域と、nチャネル型TFTとなる領域中、導電層の近傍とを覆う
。この第2のドーピング工程によって、絶縁膜603を介してスルードープを行い、高濃
度不純物領域613を形成し、このドープがなされなかったnチャネル型TFTとなる領
域中の導電層の近傍に低濃度不純物領域608が形成される。一つの発光素子は、複数の
TFTを用いて駆動させるが、pチャネル型TFTのみで駆動させる場合には、上記ドー
ピング工程は特に必要ない。
たに形成し、pチャネル型TFT609、610を形成するため、半導体にp型を付与す
る不純物元素(代表的には硼素)を高濃度にドープする(第3のドーピング工程)。この
第3のドーピング工程によって、絶縁膜603を介してスルードープを行い、一対のp型
の高濃度不純物領域611、612を形成する(以上、図7(A)参照)。
添加された不純物元素の活性化および半導体膜の水素化を行う。水素を含む絶縁膜614
は、PCVD法により得られる窒化酸化珪素膜(SiNO膜)を用いる。
なる膜である。平坦化膜615としては、塗布法によって得られるシリコン(Si)と酸
素(O)との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。例えば、シロキサン系ポリマ
ーを用いることができる。また、平坦化膜615としては、無機材料(酸化珪素、窒化珪
素、酸化窒化珪素など)、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)、あるいは塗布法に
より得られるSOG膜(例えば、アルキル基を含むSiOX膜)、またはこれらの積層な
どを用いても良い。
用いた場合には材料液を節約することができる。
とし、さらに、比較的原子半径の大きい不活性元素を添加することによって歪みを与え、
表面(側壁を含む)を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として
、発光装置の信頼性を向上させている。
時に周縁部の平坦化膜をエッチングによって除去する。用いるエッチング用ガスに限定は
ないが、ここではCF4、O2、He、Arとを用いることが適している。CF4の流量を
380sccm、O2の流量を290sccm、Heの流量を500sccm、Arの流
量を500sccm、RFパワーを3000W、圧力を25Paとし、ドライエッチング
を行う。なお、図7(B)に示すように、平坦化膜615はテーパー形状としてもよい。
平坦化膜615は1回のエッチングでテーパー形状としてもよいし、複数のエッチングに
よってテーパー形状にしてもよい。ここでは、さらにCF4、O2、Heを用いて、CF4
の流量を550sccm、O2の流量を450sccm、Heの流量を350sccm、
RFパワーを3000W、圧力を25Paとし、2回目のドライエッチングを行ってテー
パー形状とする(図7(B))。
616を形成する。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。不活性元素として、典型的にはアルゴン(Ar)を用いる。比較的原子半径の大きい
不活性元素を添加することによって歪みを与え、表面(開口部の側壁を含む)を改質、ま
たは高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、高密度化した部分616に含まれ
る不活性元素は、1×1019〜5×1021atoms/cm3、代表的には2×1019〜
2×1021atoms/cm3の濃度範囲とする。なお、平坦化膜615の表面にドーピ
ングされるように平坦化膜615の開口部をテーパー形状としている。テーパー角θは、
30〜75°とすることが望ましい。
ロナ放電処理、プラズマ処理、またはカップリング剤処理を行ってもよい。また、コロナ
放電処理、プラズマ処理、カップリング剤処理は、2種類以上を組み合わせて行うことが
でき、その場合、処理順序は特に制限されるものではない。
614を選択的に除去する。エッチング用ガスとしては、CHF3とArを用いる。なお
、半導体層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。
グを行い、配線617a〜619bを形成し、TFT607、609、610のソース領
域及びドレイン領域とそれぞれ接続させた(以上、図7(B))。
して、スパッタリング法によって、平坦化膜615及び配線617a上に導電層を積層す
る。まず、スパッタガスをArとし、直流電力を導入して、1〜6原子%の低濃度の珪素
又は酸化珪素を含むITSO層620aをスパッタリング形成する。その後ターゲットを
変えて、7〜15原子%の高濃度の珪素又は酸化珪素を含むITSO層620bを形成す
る。積層構造は、正孔注入層、正孔輸送層または発光層となる有機化合物に隣接するIT
SO層620b中の珪素又は酸化珪素が高濃度であれば、異なるターゲットを用いて、2
層以上に積層させても良い。この際、積層膜の総膜厚が100〜800nmとなるように
するのが望ましい。また、透光性酸化物導電材料としては、ITSOのみを用いても良い
し、積層膜の一部にITO、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムに2〜20原子%の酸
化亜鉛(ZnO)を混合したIZO等の透明導電膜を用いても良い。例えば、配線617
aに接する側の導電層は低抵抗のITO等で形成し、有機化合物層と接する側の導電層は
珪素又は酸化珪素を高濃度に含んだITSOで形成しても良い。
0a、620bを所定の形状にウェットエッチングすることによって第1の電極620(
正孔注入電極)を形成する。エッチャントとしては、有機弱酸である蓚酸(HOCO−C
OOH)に添加剤や水(H2O)を加えた溶液等を用いることができる。さらに、フォト
レジストマスクを剥離した後、オーブンを用い200℃で60分の熱処理を行った。
ク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる。)を形成する。絶縁物621は、シロキサン系ポ
リマーのような、塗布法によって得られるシリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格
構造が構成される絶縁膜を用いる。シロキサン系ポリマーを用いた絶縁膜621は、上述
した層間絶縁膜と同様の方法によって得ることができる。また、絶縁物621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)、あるいは塗布法により得られるSOG膜(例えば、アルキル基を
含むSiOX膜)、またはこれらの積層などを用いても良い。
状にパターニングすることによって、後に発光素子部が形成される開口部を形成する。
チングを行う際に、絶縁物621と接しているITSO層の表面又は表面近傍の層内部も
エッチャントによる化学反応を受け、ITSO中の成分であるインジウム(In)、スズ
(Sn)またはそれらの酸化物等が、化学反応によって発生するガス中に含まれ、反応空
間中へ放出される。その結果、ITSO層の表面又は表面近傍の内部に存在する珪素(S
i)や、珪素とエッチャント、添加剤、水分、大気成分等との反応によって、酸化珪素(
SiOx)、窒化珪素(SiNx)あるいは酸化窒化珪素(SiOxNy)や窒化酸化珪
素(SiNxOy)等を析出させることができ、それらを主成分とする層(バリア層)を
自己整合的に形成することができる。また、これらのバリア層は、蒸着法やスパッタリン
グ法によって意図的に珪素、酸化珪素、窒化珪素等を堆積させることにより得ることもで
きる。このバリア層の存在によって、正孔注入電極の仕事関数を増加させ、正孔注入性を
より向上させることができる。
のみに曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物として、感光性の
光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光によってエッチャントに溶
解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
という。)を、蒸着法または塗布法を用いて形成する。なお、信頼性を向上させるため、
有機化合物層622の形成前に、水銀ランプを光源として用い、紫外線(UV)照射処理
を行い、さらに真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の
蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で20
0〜300℃の加熱処理を行うことが望ましい。有機化合物層622の形成に蒸着法を用
いる場合、真空度が5×10-3Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10-4〜1
0-6Torrまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により
有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の方向へ飛散す
る。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開口部を通って
基板に蒸着される。
lq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで
白色を得ることができる。
孔輸送層として酸化モリブデン(MoOX)、α−NPD(40nm)、発光層としてA
lq3:DMQd(375nm)(DMQd:キナクリドン誘導体)、電子輸送層として
Alq3(375nm)を形成しても良い。
た後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ(エ
チレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS
)を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素(1,1,4,4
−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(TPB)、4−ジシアノメチレン−2−メチル
−6−(p−ジメチルアミノ−スチリル)−4H−ピラン(DCM1)、ナイルレッド、
クマリン6など)ドープしたポリビニルカルバゾール(PVK)溶液を全面に塗布、焼成
すればよい。なお、PEDOT/PSSは溶媒に水を用いており、有機溶剤には溶けない
。従って、PVKをその上から塗布する場合にも、PEDOT/PSSが再溶解する心配
はない。また、PEDOT/PSSとPVKは溶媒が異なるため、成膜室は同一のものを
使用しないことが好ましい。また、有機化合物層622を単層とすることもでき、ホール
輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾー
ル誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として
分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散す
ることで白色発光が得られる。
2の塗りわけを行ってもよい。
極623としては、MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaNなどの合金、また
は該合金からなる膜上にAlを積層させた膜を用いることができる。あるいは、周期表の
1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を用いても
良い。
型発光装置とする場合、あるいは図9(C)に示すデュアルエミッション型発光装置とす
る場合には、第2の電極として、膜厚1〜10nmのアルミニウム膜、もしくはLiを微
量に含むアルミニウム膜を用いる。また、膜厚1〜10nmのアルミニウム膜を形成する
前に陰極バッファ層としてCaF2、MgF2、またはBaF2からなる透光性を有する層
(膜厚1〜5nm)を形成してもよい。
は、第2の電極623を保護する役割を果たす(以上、図7(C))。
701が平坦化膜615の端部(テーパー部)を覆うように貼りあわせる。なお、シール
材701で囲まれた領域には透明な充填材702を充填する。充填材702としては、透
光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には紫外線硬化または熱硬化のエ
ポキシ樹脂を用いればよい。ここでは屈折率1.50、粘度500cps、ショアD硬度
90、テンシル強度3000psi、Tg点150℃、体積抵抗1×1015Ω・cm、耐
電圧450V/milである高耐熱のUVエポキシ樹脂(エレクトロライト社製:250
0Clear)を用いる。また、充填材702を一対の基板間に充填することによって、
全体の透過率を向上させることができる。なお、これらの図番は図9においても同様であ
る。
法で端子電極705と貼りつける。端子電極705は、透明導電膜を用いることが好まし
く、ゲート配線と同時に形成された電極706a、706b上に形成する(図8)。
部の一部を図8(A)に示す。また、第2の電極623と配線707との接続の様子を図
8(B)に示す。配線707は、電極706a、706bと接続されている。
て、珪素又は酸化珪素を含む透光性酸化物導電層の積層構造を採用し、有機化合物層62
2側の導電層の珪素又は酸化珪素濃度を高濃度(好ましくは、7〜15原子%)にするこ
とにより、正孔注入層に対する正孔注入効率を高め、発光効率を向上させることができ、
安定性の高い表示装置を提供することができる。また、配線617a側の導電層の珪素又
は酸化珪素濃度を低濃度(好ましくは、1〜6原子%)にすることにより、低抵抗化を図
ることができ、安定性の高い表示装置を提供することができる。
用した場合について説明したが、本実施例では、図9(A)に示すトップエミッション型
発光装置、図9(C)に示すデュアルエミッション型発光装置において、本発明を適用し
た場合について説明する。
電極620の材料としては、実施例1と同様に、珪素又は酸化珪素を含むITO、酸化亜
鉛(ZnO)、IZO等の透光性酸化物導電層を積層させて用いることができる。好まし
くは、0〜20原子%の濃度の珪素又は酸化珪素を含んだITSOを用い、珪素又は酸化
珪素を低濃度(さらに好ましくは、1〜6原子%)に含むITSO層と、高濃度(さらに
好ましくは、7〜15原子%)に含むITSO層を積層させて用いるのが良い。ここで、
珪素又は酸化珪素を含まない、若しくは分析によって検出されない(0原子%の)ITS
Oとは、純粋なITOを意味する。
膜厚1〜10nmの薄アルミニウム膜、もしくはLiを微量に含むアルミニウム膜等を用
いることにより、上下に発光素子からの光を取り出すことのできるデュアルエミッション
型発光装置が得られる(図9(C))。
O等の透光性酸化物導電層を採用しても、デュアルエミッション型発光装置を得ることが
できる。この場合において、透光性酸化物導電層に珪素又は酸化珪素を含有させて用いて
も良いし、正孔注入電極620と同様に積層構造を採用しても良い。
。一般的には、第1の電極620(陽極)と第2の電極623(陰極)を入れ替え、さら
に有機化合物層を逆積みとし、駆動用のトランジスタの極性を反転させることにより(こ
こでは、nチャネル型TFTを用いる。)、基板と反対側(上側)に発光素子からの光を
取り出すことのできるトップエミッション型発光装置が得られる。また図9(A)のよう
に、電極及び有機化合物層を逆積みとした場合、正孔注入電極801として、珪素又は酸
化珪素濃度の含有量に高低の差を設けた透光性酸化物導電層の積層構造を採用することに
より、発光効率の向上、低消費電力化等の効果により、安定性の高い発光装置を得ること
ができる。ここで、電子注入電極800(陰極)としては、光反射性のある金属電極等を
用いればよい。
てITSO等の透光性酸化物導電層を採用することにより、トップエミッション型発光装
置を得ることもできる。この陰極に用いられる透光性酸化物導電層としては、珪素又は酸
化珪素を含有したものを用いても良いし、それらを積層させた構造としても良い。
した場合について、図10及び図11を用いて説明する。
)を形成するための導電膜を形成する。導電膜にはクロム、モリブデン、チタン、タンタ
ル、タングステン、アルミニウムなどの金属材料またはその合金材料を用いる。この導電
膜はスパッタリング法や真空蒸着法で形成することができる。
101、1102上には第1の半導体膜や配線層を形成するので、その端部がテーパー状
になるように導電膜を加工することが望ましい。また導電膜を、アルミニウムを主成分と
する材料で形成する場合には、エッチング加工後に陽極酸化処理などをして表面を絶縁化
しておくと良い。また、図示しないがこの工程でゲート電極に接続する配線も同時に形成
することができる。
成することでゲート絶縁膜として機能させることができる。この場合、第1絶縁膜110
3として酸化珪素膜、第2絶縁膜1104として窒化珪素膜を形成することが好ましい。
これらの絶縁膜はグロー放電分解法やスパッタリング法で形成することができる。特に、
低い成膜温度でゲートリーク電流に少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの
希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。
成する。第1の半導体膜1105は、セミアモルファス半導体(SAS)で形成する。
珪化物気体としては、SiH4であり、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3
、SiCl4、SiF4などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウ
ム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈し
て用いることでSASの形成を容易なものとすることができる。希釈率は10倍〜100
0倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。勿論、グロー放電分解による被膜の
反応生成は減圧下で行うが、圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲で行えば良い。グ
ロー放電を形成するための電力は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60
MHzの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は300度以下が好ましく、100
〜200度の基板加熱温度が推奨される。
ルマニウム化気体を混入させて、エネルギーバンド幅を1.5〜2.4eV、若しくは0
.9〜1.1eVに調節しても良い。
n型の電気伝導性を示す。これは、アモルファス半導体を成膜するときよりも高い電力の
グロー放電を行なうため酸素が半導体膜中に混入しやすいためである。そこで、TFTの
チャネル形成領域を設ける第1の半導体膜に対しては、p型を付与する不純物元素を、こ
の成膜と同時に、或いは成膜後に添加することで、しきい値制御をすることが可能となる
。p型を付与する不純物元素としては、代表的には硼素であり、B2H6、BF3などの不
純物気体を1ppm〜1000ppmの割合で珪化物気体に混入させると良い。例えば、
p型を付与する不純物元素としてボロンを用いる場合、該ボロンの濃度を1×1014〜6
×1016atoms/cm3とすると良い。
1106は、価電子制御を目的とした不純物元素を意図的に添加しないで形成したもので
あり、第1の半導体膜1105と同様にSASで形成することが好ましい。この第2の半
導体膜1106は、ソース及びドレインを形成する一導電型を有する第3の半導体膜11
07と第1の半導体膜1105との間に形成することで、バッファ層(緩衝層)のような
働きを持っている。従って、弱n型の電気伝導性を持つ第1の半導体膜1105に対して
、同じ導電型で一導電型を有する第3の半導体膜1107を形成する場合には、第2の半
導体膜1106は必ずしも必要ない。しきい値制御をする目的において、p型を付与する
不純物元素を添加する場合には、第2の半導体膜1106は段階的に不純物濃度を変化さ
せる効果を持ち、接合形成を良好にする上で好ましい形態となる。すなわち、形成される
TFTに、チャネル形成領域とソースまたはドレイン領域の間に形成される低濃度不純物
領域(LDD領域)としての機能を持たせることが可能となる。
、代表的な不純物元素としてリンを添加すれば良く、珪化物気体にPH3などの不純物気
体を加えれば良い。一導電型を有する第3の半導体膜1107は、価電子制御がされてい
ることを除けば、SASのような半導体、非晶質半導体で形成されるものである。
触れさせることなく連続して形成することが可能である。すなわち、大気成分や大気中に
浮遊する汚染不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、
TFT特性のばらつきを低減することができる(以上、図10(A))。
06、一導電型を有する第3の半導体膜1107をエッチングして島状に分離形成する。
第2導電膜はアルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料で形成するが
、半導体膜と接する側の層をチタン、タンタル、モリブデン、タングステン、銅またはこ
れらの元素の窒化物で形成した積層構造としても良い。例えば1層目がTaで2層目がW
、1層目がTaNで2層目がAl、1層目がTaNで2層目がCu、1層目がTiで2層
目がAlで3層目がTiといった組み合わせも考えられる。また1層目と2層目のいずれ
か一方にAgPdCu合金を用いても良い。W、AlとSiの合金(Al−Si)、Ti
Nを順次積層した3層構造としてもよい。Wの代わりに窒化タングステンを用いてもよい
し、AlとSiの合金(Al−Si)に代えてAlとTiの合金膜(Al−Ti)を用い
てもよいし、TiNに代えてTiを用いてもよい。アルミニウムには耐熱性を向上させる
ためにチタン、シリコン、スカンジウム、ネオジウム、銅などの元素を0.5〜5原子%
添加させても良い。
線を形成するためにパターン形成されたマスクであり、同時に一導電型を有する第3の半
導体膜1107を取り除きチャネル形成領域を形成するためのエッチングマスクとして併
用されるものである。アルミニウムまたはこれを主成分とする導電膜のエッチングはBC
l3、Cl2などの塩化物気体を用いて行えば良い。このエッチング加工で配線1109〜
1112を形成する。また、チャネル形成領域を形成するためのエッチングにはSF6、
NF3、CF4などのフッ化物気体を用いてエッチングを行うが、この場合には下地となる
第1の半導体膜1105とのエッチング選択比をとれないので、処理時間を適宜調整して
行うこととなる。以上のようにして、チャネルエッチ型のTFTの構造を形成することが
できる(以上、図10(B))。
する。この窒化珪素膜はスパッタリング法やグロー放電分解法で形成可能であるが、大気
中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、
緻密な膜であることが要求される。第3絶縁膜1113に窒化珪素膜を用いることで、第
1の半導体膜1105中の酸素濃度を5×1019atoms/cm3以下、好ましくは1
×1019atoms/cm3以下に抑えることができる。この目的において、珪素をター
ゲットとして、窒素とアルゴンなどの希ガス元素を混合させたスパッタガスで高周波スパ
ッタリングされた窒化珪素膜で、膜中の希ガス元素を含ませることにより緻密化が促進さ
れることとなる。また、グロー放電分解法においても、珪化物気体をアルゴンなどの珪化
物気体で100倍〜500倍に希釈して形成された窒化珪素膜は、100度以下の低温に
おいても緻密な膜を形成可能であり好ましい。さらに必要があれば第4絶縁膜1114を
酸化珪素膜で積層形成しても良い。第3絶縁膜1113と第4絶縁膜1114はパッシベ
ーション膜に相当する。
絶縁膜である平坦化膜1115を形成する。平坦化膜は、アクリル、ポリイミド、ポリア
ミドなどの有機樹脂、またはシロキサン系材料を出発材料として形成されたSi−O結合
とSi−CHX結合手を含む絶縁膜で形成することが好ましい。これらの材料は含水性が
あるので、水分の侵入及び放出を防ぐバリア膜として第6絶縁膜1116を併設すること
が好ましい。第6絶縁膜1116としては上述のような窒化珪素膜を適用すれば良い。
絶縁膜1114にコンタクトホールを形成した後に、所望の形状にエッチング形成する。
を構成することにより2〜10cm2/V・secの電界効果移動度を得ることができる
。
導電層1118a、1118bを積層させ、所望の形状にエッチングすることにより、正
孔注入電極(陽極)1118を形成する。好ましくは、導電層1118aの珪素又は酸化
珪素濃度を低濃度(1〜6原子%)に、導電層1118bの珪素又は酸化珪素濃度を高濃
度(7〜15原子%)にするのが良い。また、珪素又は酸化珪素を含む導電層としては、
ITSOの他、珪素又は酸化珪素を含むIZO等を用いても良いし、配線1117に接す
る導電層1118aはITOで形成しても良い。正孔注入電極1118は、その表面が平
坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても
良い。またCMP法を用いた研磨後に、正孔注入電極1118の表面に紫外線照射、酸素
プラズマ処理などを行ってもよい(以上、図10(C))。
浄(水洗)工程、紫外線照射工程等によって、導電層1118b内部からインジウム、ス
ズ又はそれらの酸化物を放出させることにより、導電層1118bの表面又は表面近傍の
層内部に、珪素、酸化珪素、窒化珪素等と析出させ、それらを主成分とするバリア層を形
成することができる(図2参照)。また、このバリア層は、珪素、酸化珪素、窒化珪素等
を意図的に蒸着法、スパッタリング法等によって形成しても良い。これらのバリア層の存
在によって、正孔注入電極の仕事関数が増加し、正孔注入性をより向上させることができ
る(図4参照)。
たはシロキサンを用いて形成された隔壁1119を形成する。なおシロキサンとは、シリ
コン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含
む材料である。また上記構成に加えて、置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化
水素のうち少なくとも1種を有していても良い。隔壁1119は開口部を有しており、該
開口部において正孔注入電極1118が露出している。次に、隔壁1119の開口部にお
いて正孔注入電極1118と接するように、有機化合物を含む層(電界発光層ともいう。
以下、単に「有機化合物層1120」という。)を形成する。有機化合物層1120は、
単数の層で構成しても良いし、複数の層を積層させて構成しても良い。複数の層で構成す
る場合、正孔注入電極1118上に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電
子注入層の順に積層する。
。電子注入電極1121は、仕事関数が小さい公知の材料、例えば、Ca、Al、CaF
、MgAg、AlLi等を用いることができる。隔壁1119の開口部において、正孔注
入電極1118と有機化合物層1120と電子注入電極1121が重なり合うことで、発
光素子1122が形成される(以上、図10(D))。
密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィル
ム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。
成用マスク、半導体領域形成用マスク、配線形成用マスク、コンタクトホール形成用マス
ク、正孔注入電極形成用マスクの合計5枚のマスクで形成することができる。
素部を同じ基板上に形成した例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。
アモルファス半導体を用いたTFTで画素部を形成し、該画素部が形成された基板に別途
形成された駆動回路を貼り付けても良い。
膜1105上にチャネル保護膜1201、1202を形成すれば、図11に示した構成を
有する、いわゆるチャネルストップ型TFT1203、1204を用いた発光装置も同様
に作製することができる。
説明する。
ターゲットを用いて、スパッタリング法によって導電層を積層する。この際、有機化合物
層側の導電層901bは、他の導電層901aよりも高濃度の珪素又は酸化珪素を含むよ
うにターゲットを選択する。好ましくは、基板900側の導電層201aは1〜6原子%
の珪素又は酸化珪素を含み、有機化合物層側の導電層901bは7〜15%の珪素又は酸
化珪素を含んでいるのが良い。
の正孔注入電極901(陽極)を形成する。
ンレス基板や、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板等を用いる
ことができる。
珪素又は酸化珪素を含有させた透明導電膜を用いても良い。なお、正孔注入電極901は
、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄
又は研磨しても良い。また、CMP法を用いた研磨後に、正孔注入電極901の表面に紫
外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
層902」という。)を、蒸着法または塗布法を用いて形成する。なお、信頼性を向上さ
せるため、有機化合物層902の形成前に、水銀ランプを光源として用い、紫外線(UV
)照射処理を行い、さらに真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化
合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために、減圧雰囲気や不活性
雰囲気で200〜300℃の加熱処理を行うことが望ましい。有機化合物層902の形成
に蒸着法を用いる場合、真空度が5×10-3Torr(0.665Pa)以下、好ましく
は10-4〜10-6Torrまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵
抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の
方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開
口部を通って基板に蒸着される。
lq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで
白色を得ることができる。
孔輸送層として酸化モリブデン(MoOX)、α−NPD(40nm)、発光層としてA
lq3:DMQd(375nm)(DMQd:キナクリドン誘導体)、電子輸送層として
Alq3(375nm)を形成しても良い。
た後、真空加熱で焼成することが好ましい。また、有機化合物層902を単層とすること
もでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−
オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電
子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)
を適当量分散することで白色発光が得られる。
り分けを行ってもよい。
電極903(陰極)をエッチング形成し、正孔注入電極901および有機化合物層902
が形成された基板900と貼り合わせる。電子注入電極903としては、MgAg、Mg
In、AlLi、CaF2、CaNなどの合金、または該合金からなる膜上にAlを積層
させた膜を用いることができる。あるいは、周期表の1族もしくは2族に属する元素とア
ルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を用いても良い。
ンによる表示を可能とするパッシブ型表示装置が得られる。
べての画素の輝度をその輝度に保つ必要があることから、瞬間輝度が非常に高くなり、消
費電力が大きくなると言う欠点を有している。また、それに伴い、パッシブ型表示装置に
おいては、発光素子の寿命が短くなる傾向がある。しかし、本発明のごとく、珪素又は酸
化珪素を含有させた透光性酸化物導電層を正孔注入電極901として用いることにより、
パッシブ型表示装置における上記欠点を緩和することができ、低消費電力、長寿命で安定
性の高い表示装置を得ることができる。
O等の導電層の積層構造を採用することにより、発光効率が高く、かつ低消費電力で明る
く、安定性の高い表示装置を歩留まりよく提供することができる。また、他の処理工程を
行うと同時に導電層上に珪素、酸化珪素、窒化珪素等を主成分とするバリア層を形成する
ことにより、より発光効率の高い表示装置を提供することができる。
示装置、パッシブ型表示装置いずれにも適用することができる。また、トップエミッショ
ン型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型の種類を問わず本発明を適用する
ことができ、その応用範囲は極めて広い。
106b: 第2導電層
620a、901a、1118a: 珪素又は酸化珪素を低濃度に含む導電層
106b、620b、902a、1118b: 珪素又は酸化珪素を高濃度に含む導電層
106、901、1118: 正孔注入電極
112: バリア層
620: 第1の電極
623: 第2の電極
Claims (7)
- 珪素又は酸化珪素を含む複数の導電層を積層してなる正孔注入電極と、
前記正孔注入電極に接して形成された有機化合物又は無機化合物を含む層と、
を有し、
前記複数の導電層のうち前記有機化合物又は無機化合物を含む層に近接する導電層中の珪素又は酸化珪素の濃度は、他の導電層中の珪素又は酸化珪素の濃度よりも高いことを特徴とするアクティブマトリクス型EL表示装置。 - 珪素又は酸化珪素を含む複数の導電層を積層してなる正孔注入電極と、
前記正孔注入電極に接して形成された有機化合物又は無機化合物を含む層と、
を有し、
前記複数の導電層のうち前記有機化合物又は無機化合物を含む層に近接する導電層中の珪素又は酸化珪素の濃度は、7〜15原子%であることを特徴とするアクティブマトリクス型EL表示装置。 - 珪素又は酸化珪素を含む複数の導電層を積層してなる正孔注入電極と、
前記正孔注入電極に接して形成された有機化合物又は無機化合物を含む層と、
を有し、
前記複数の導電層のうち前記有機化合物又は無機化合物を含む層に近接する導電層は7〜15原子%の珪素又は酸化珪素を含んでおり、
他の導電層のうち少なくとも一層は1〜6原子%の珪素又は酸化珪素を含んでいることを特徴とするアクティブマトリクス型EL表示装置。 - 珪素又は酸化珪素を含む複数の導電層を積層してなる正孔注入電極と、
有機化合物又は無機化合物を含む層と、
前記正孔注入電極と前記有機化合物又は無機化合物を含む層との間に設けられた、珪素又は酸化珪素を含むバリア層と、
を有し、
前記複数の導電層のうち前記バリア層に近接する導電層中の珪素又は酸化珪素の濃度は、他の導電層中の珪素又は酸化珪素の濃度よりも高いことを特徴とするアクティブマトリクス型EL表示装置。 - 珪素又は酸化珪素を含む複数の導電層を積層してなる正孔注入電極と、
有機化合物又は無機化合物を含む層と、
前記正孔注入電極と前記有機化合物又は無機化合物を含む層との間に設けられた、珪素又は酸化珪素を含むバリア層と、
を有し、
前記複数の導電層のうち前記バリア層に近接する導電層中の珪素又は酸化珪素の濃度は、7〜15原子%であることを特徴とするアクティブマトリクス型EL表示装置。 - 珪素又は酸化珪素を含む複数の導電層を積層してなる正孔注入電極と、
有機化合物又は無機化合物を含む層と、
前記正孔注入電極と前記有機化合物又は無機化合物を含む層との間に設けられた、珪素又は酸化珪素を含むバリア層と、
を有し、
前記複数の導電層のうち前記バリア層に近接する導電層は7〜15原子%の珪素又は酸化珪素を含んでおり、
他の導電層のうち少なくとも一層は1〜6原子%の珪素又は酸化珪素を含んでいることを特徴とするアクティブマトリクス型EL表示装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記複数の導電層それぞれは、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛から選ばれた一種に珪素又は酸化珪素が含まれてなることを特徴とするアクティブマトリクス型EL表示装置。
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