JP2015099791A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
する発光装置およびその作製方法に関する。また、発光パネルにコントローラを含むIC
等を実装した、発光モジュールに関する。なお本明細書において、発光パネル及び発光モ
ジュールを共に発光装置と総称する。本発明はさらに、該発光装置を製造する装置に関す
る。
置全般を指し、発光装置、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置で
ある。
ブマトリクス型表示装置への応用開発が進められている。特に、ポリシリコン膜を用いた
TFTは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたTFTよりも電界効果移動度(モビリ
ティともいう)が高いので、高速動作が可能である。
そのため、ポリシリコン膜を用いたTFTからなる駆動回路を画素と同一の基板上に設け
、各画素の制御を行うための開発が盛んに行われている。同一基板上に画素と駆動回路と
を組み込んだアクティブマトリクス型表示装置は、製造コストの低減、表示装置の小型化
、歩留まりの上昇、スループットの向上など、様々な利点が得られると予想される。
単に発光装置とも呼ぶ)の研究が活発化している。
子(以下、スイッチング素子という)を設け、そのスイッチング用TFTによって電流制
御を行う駆動素子(以下、電流制御用TFTという)を動作させてEL層(厳密には発光
層)を発光させる。例えば特許文献1に記載された発光装置が公知である。
イトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が無い。そのため、EL素子を
用いた発光装置は、CRTやLCDに代わる表示装置として注目されている。
)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。
有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(
蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とがあるが、本発明の製
造装置および成膜方法により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用
可能である。
造となっている。代表的には、「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」という積層構造が挙
げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置
は殆どこの構造を採用している。
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構造も良い。発光層に
対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、全て低分子系の材料
を用いて形成しても良いし、全て高分子系の材料を用いて形成しても良い。
系有機化合物材料と高分子系(ポリマー系)有機化合物材料とがそれぞれ研究されている
。
ィング法といった方法が知られている。
ることを考えた場合、成膜精度がそれほど高くないため、異なる画素間の間隔を広く設計
したり、画素間に土手(バンク)と呼ばれる絶縁物を設けたりしている。
精細化や高開口率化や高信頼性の要求が高まっている。こうした要求は、発光装置の高精
細化(画素数の増大)及び小型化に伴う各表示画素ピッチの微細化を進める上で大きな課題
となっている。また、同時に生産性の向上や低コスト化の要求も高まっている。
て、有機化合物層の成膜方法や成膜精度によらず、赤、緑、青の発光色を用いるフルカラ
ーのフラットパネルディスプレイとして、高精細化や高開口率化を実現するものである。
られており、この無機絶縁膜は、各画素電極の両端部およびそれらの間を覆っている。な
お、画素電極と接する有機化合物層上に他の有機化合物層が一部重なってしまった場合で
も、発光輝度は約1000分の一に低下し、流れる電流も約1000分の一になるため、
問題ない。
合物層に接する陽極とを有する発光素子を複数有する発光装置であって、 第1の有機化
合物層を有する第1の発光素子と、 第2の有機化合物層を有する第2の発光素子と、
第3の有機化合物層を有する第3の発光素子とが配置されており、前記陽極の端部を覆う
絶縁物を有し、該絶縁物及び前記陽極上に前記第1の有機化合物層、前記第2の有機化合
物層、または前記第3の有機化合物層が設けられていることを特徴とする発光装置である
。
合物層に接する陽極とを有する発光素子を複数有する発光装置であって、 第1の有機化
合物層を有する第1の発光素子と、 第2の有機化合物層を有する第2の発光素子と、
第3の有機化合物層を有する第3の発光素子とが配置されており、前記陰極の端部を覆う
絶縁物を有し、該絶縁物及び前記陰極上に前記第1の有機化合物層、前記第2の有機化合
物層、または前記第3の有機化合物層が設けられていることを特徴とする発光装置である
。
。一つは、EL素子から発した光が対向基板を透過して放射されて観測者の目に入る構造
である。この場合、観測者は対向基板側から画像を認識することができる。もう一つは、
EL素子から発した光が素子基板を透過して放射されて観測者の目に入る構造である。こ
の場合、観測者は素子基板側から画像を認識することができる。
た有機樹脂からなる障壁(バンクとも呼ばれる)であることを特徴としている。なお、前
記無機絶縁膜は膜厚10〜100nmの窒化珪素を主成分とする絶縁膜であることを特徴
としている。また、陰極または陽極の端部を覆う絶縁物として、水素を含む膜、代表的に
は炭素を主成分とする薄膜、または窒化珪素膜を用いてもよい。
縁膜からなる保護膜を形成することは極めて有用である。
水素を含む膜(代表的には炭素を主成分とする薄膜(DLC膜)、窒化珪素膜、酸化窒化
珪素膜、酸化珪素膜、またはこれらの積層膜)を形成することが好ましい。また、前記水
素を含む膜を覆って、保護膜となる窒化珪素膜を形成することが好ましい。
いずれか一色を発光することを特徴としている。また、前記第1の発光素子、前記第2の
発光素子、及び前記第3の発光素子は、互いに異なる色を発光することを特徴としている
。
チック基板を用いて発光素子全体を密閉することが好ましい。
が陰極の裏面(発光層に接する側の面)で反射され、陰極の裏面が鏡のように作用して外
部の景色が観測面(観測者側に向かう面)に映るといった問題があった。また、この問題
を回避するために、発光装置の観測面に円偏光フィルムを貼り付け、観測面に外部の景色
が映らないようにする工夫がなされているが、円偏光フィルムが非常に高価であるため、
製造コストの増加を招くという問題があった。
り発光装置の製造コストを低減して安価な発光装置を提供することも課題としている。そ
こで、本発明では、円偏光フィルムに代えて安価なカラーフィルタを用いることを特徴と
している。上記構成において、色純度を向上させるため、前記発光装置には各画素に対応
するカラーフィルタを備えることが好ましい。また、カラーフィルタの黒色の部分(黒色
の有機樹脂)が各発光領域の間と重なるようにすればよい。さらに、カラーフィルタの黒
色の部分(黒の着色層)が、異なる有機化合物層が一部重なる部分と重なるようにしても
よい。
。例えば、発光素子が設けられている基板を通過させない場合においては、封止基板にカ
ラーフィルタを貼り付ければよい。或いは、発光素子が設けられている基板を通過させる
場合においては、発光素子が設けられている基板にカラーフィルタを貼り付ければよい。
こうすることによって、円偏光フィルムを必要としなくなる。
素子の劣化は、長時間発光させると共に非発光領域(ダークスポット)
が広がるという形で現れるが、その原因としてEL層の劣化が大きな課題となっている。
合物層における欠陥を水素で終端させることを特徴とする。本発明の他の構成3は、絶縁
表面を有する基板上に発光素子を有し、該発光素子は、陽極、陰極、並びに前記陽極と前
記陰極との間に挟まれた有機化合物層とを有し、 前記発光素子は、水素を含む膜で覆わ
れていることを特徴とする発光装置である。
じる発熱を利用することによって、上記水素を含む膜から水素を拡散させて、有機化合物
層における欠陥を水素で終端(ターミネーション)させることができる。有機化合物層に
おける欠陥、代表的には不対結合手を水素で終端させると発光装置としての信頼性が向上
する。また、上記水素を含む膜の成膜の際、プラズマ化された水素を拡散または注入させ
ることによって有機化合物層における欠陥を水素で終端させてもよい。こうすることによ
って有機化合物層中に存在、または何らかの原因(発光の際に生じる発熱、光の照射、温
度変化など)で生じる不安定な結合手を低減することができる。従って、発光素子として
の信頼性と輝度の向上が可能となる。また、水素を含む膜を覆って形成する保護膜は、保
護膜側に拡散する水素をブロックして効率よく、水素を有機化合物層に拡散させて、有機
化合物層における欠陥を水素で終端させる役目も果たす。また、有機化合物層上に形成し
た陰極、或いは陽極を通過させて水素を拡散させるため、陰極、或いは陽極の膜厚を薄く
することが好ましい。ただし、有機化合物層上に形成する陰極、或いは陽極は、水素を含
む膜の成膜の際、有機化合物層にダメージを与えないように保護している。また、上記水
素を含む膜は、発光素子の保護膜としても機能させることができる。
り透明導電膜からなる膜に接して窒化珪素膜を形成する場合、透明導電膜に含まれる不純
物(In、Sn、Zn等)が窒化珪素膜に混入する恐れがあるが、バッファ層となる上記
水素を含む膜を間に形成することによって窒化珪素膜への不純物混入を防止することもで
きる。上記構成によりバッファ層を形成することで、透明導電膜からの不純物(In、S
nなど)の混入を防止し、不純物のない優れた保護膜を形成することができる。
構成は、絶縁表面上にTFTを形成し、前記TFTと電気的に接続された陰極を形成し、
前記陰極上に有機化合物層を形成し、前記前記有機化合物層上に陽極を形成した後、前記
陽極上に水素を含む膜を形成することを特徴とする発光装置の作製方法である。
Tと電気的に接続された陽極を形成し、前記陽極上に有機化合物層を形成し、前記前記有
機化合物層上に陰極を形成した後、前記陰極上に水素を含む膜を形成することを特徴とす
る発光装置の作製方法である。
化合物層の耐えうる温度範囲、例えば室温〜100℃以下でプラズマCVD法、またはス
パッタ法により形成することを特徴とし、前記水素を含む膜は、炭素を主成分とする薄膜
、または窒化珪素膜であることを特徴としている。
程は蒸着法、塗布法、イオンプレーティング法もしくはインクジェット法により行われる
ことを特徴としている。
膜からなる保護膜を形成することを特徴としている。
、前記有機化合物層における欠陥を水素で終端させることを特徴としている。
密閉される空間に水素ガスを充填、或いは水素及び不活性気体(希ガスまたは窒素)を充
填させてもよい。
させることとしたが、特に限定されず、成膜を行わなくとも水素プラズマ処理のみを行っ
てもよい。
有機化合物層上に接する陰極とを有する発光素子を複数有する発光装置の作製方法におい
て、 陽極上に有機化合物層を形成する第1工程と、 前記有機化合物層を形成した後に
水素を含む雰囲気でプラズマを発生させて前記有機化合物層における欠陥を水素で終端さ
せる処理を行う第2工程と、前記有機化合物層上に陰極を形成する第3工程とを有するこ
とを特徴とする発光装置の作製方法である。
方法に関する他の構成は、陽極と、該陽極上に接する有機化合物層と、該有機化合物層上
に接する陰極とを有する発光素子を複数有する発光装置の作製方法において、 陽極上に
有機化合物層を形成する第1工程と、 前記有機化合物層上に陰極を形成する第2工程と
、前記陰極を形成した後に水素を含む雰囲気でプラズマを発生させて前記有機化合物層に
おける欠陥を水素で終端させる処理を行う第3工程と、を有することを特徴とする発光装
置の作製方法である。
と、該有機化合物層上に接する陽極とを有する発光素子を複数有する発光装置の作製方法
において、 陰極上に有機化合物層を形成する第1工程と、 前記有機化合物層上に陽極
を形成する第2工程と、前記陽極を形成した後に水素を含む雰囲気でプラズマを発生させ
て前記有機化合物層における欠陥を水素で終端させる処理を行う第3工程と、を有するこ
とを特徴とする発光装置の作製方法である。
方法に関する他の構成は、陰極と、該陰極上に接する有機化合物層と、該有機化合物層上
に接する陽極とを有する発光素子を複数有する発光装置の作製方法において、 陰極上に
有機化合物層を形成する第1工程と、 前記有機化合物層を形成した後に水素を含む雰囲
気でプラズマを発生させて前記有機化合物層における欠陥を水素で終端させる処理を行う
第2工程と、前記有機化合物層上に陽極を形成する第3工程とを有することを特徴とする
発光装置の作製方法である。
いう。したがって、上述した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入
層は、全てEL層に含まれる。
d like Carbon)であることを特徴としている。DLC膜は短距離秩序的には炭素間の結
合として、SP3結合をもっているが、マクロ的にはアモルファス状の構造となっている
。DLC膜の組成は炭素が70〜95原子%、水素が5〜30原子%であり、非常に硬く
絶縁性に優れている。このようなDLC膜は、また、水蒸気や酸素などのガス透過率が低
いという特徴がある。また、微少硬度計による測定で、15〜25GPaの硬度を有する
ことが知られている。
法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法など)、スパッタ法などで形成すること
ができる。いずれの成膜方法を用いても、密着性良くDLC膜を形成することができる。
DLC膜は基板をカソードに設置して成膜する。または、負のバイアスを印加して、イオ
ン衝撃をある程度利用して緻密で硬質な膜を形成できる。
H6など)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソー
ドにイオンを加速衝突させて成膜する。こうすることにより、緻密で平滑なDLC膜を得
ることができる。
徴としている。
あることを指し、可視光に対して半透明とは可視光の透過率が50〜80%であることを
指す。
る。
た第1の搬送室、及び該第1の搬送室に連結された前処理室と、 前記第1の搬送室に連
結された第2の搬送室、及び該第2の搬送室に連結された複数の有機化合物層の成膜室と
、 前記第2の搬送室に連結された第3の搬送室、及び該第3の搬送室に連結された金属
層の成膜室、透明導電膜の成膜室、水素を含む雰囲気でプラズマを発生させる手段を備え
た処理室、及び保護膜の成膜室と、 前記第3の搬送室に連結された第4の搬送室、及び
該第4の搬送室に連結されたディスペンサ室、封止基板ロード室、および封止室とを有す
ることを特徴とする製造装置である。
、プラズマ発生手段とを有していることを特徴としている。
有機化合物層を成膜する装置が連結されていることを特徴としており、前記高分子材料か
らなる有機化合物層を成膜する装置は、スピンコート法、スプレー法、イオンプレーティ
ング法、もしくはインクジェット法により成膜が行われる装置である。
せる手段を備えた処理室は、窒化珪素膜または炭素を主成分とする膜の成膜装置であるこ
とを特徴としている。
化合物層の成膜室は、蒸着源を有することを特徴としている。
をスループットよく製造することができる。
装置としての信頼性及び輝度が向上する。
製造コストの削減をすることができる。
を用いるフルカラーのフラットパネルディスプレイとして、高精細化や高開口率化や高信
頼性を実現することができる。
図2は、ELモジュールの上面図である。無数のTFTが設けられた基板(TFT基板
とも呼ぶ)には、表示が行われる画素部40と、画素部の各画素を駆動させる駆動回路4
1a、41bと、EL層上に設けられる電極と引き出し配線とを接続する接続部43と、
外部回路と接続するためにFPCを貼り付ける端子部42とが設けられている。また、E
L素子を封止するための基板と、シール材33とによって密閉する。また、図1(A)は
、図2中における鎖線A−A’で切断した場合の断面図である。
の順で配置されている例を示す。本発明においては、図1(A)に示したように、赤色を
発光するEL層17と、緑を発光するEL層18とを一部重ね、積層部21を形成してい
る。また、緑を発光するEL層18とを、青色を発光するEL層19とを一部重ね、積層
部22を形成している。
ンクジェット法や、蒸着法や、スピンコーティング法など)やそれらの成膜精度によらず
、赤、緑、青の発光色を用いるフルカラーのフラットパネルディスプレイとして、高精細
化や高開口率化を実現することができる。
は緑色の発光領域を示しており、発光領域(B)は青色の発光領域を示しており、これら
の3色の発光領域によりフルカラー化された発光表示装置を実現している。
素子であり、4、7はソース電極またはドレイン電極である。また、TFT2は、緑色を
発光するEL層18に流れる電流を制御する素子であり、5、8はソース電極またはドレ
イン電極である。TFT3は、青色を発光するEL層19に流れる電流を制御する素子で
あり、6、9はソース電極またはドレイン電極である。15、16は有機絶縁材料または
無機絶縁膜材料からなる層間絶縁膜である。
(或いは陽極)である。ここでは、陰極20として10nm以下の膜厚が薄い金属層(代
表的にはMgAg、MgIn、AlLiなどの合金)と透明導電膜(ITO(酸化インジ
ウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(Z
nO)等)との積層膜からなる電極とし、各発光素子からの光を通過させている。なお、
発光素子の陰極として機能するのは薄い金属層であるが、本明細書では薄い金属層上に積
層した透明導電膜も含めて陰極と呼ぶ。
無機絶縁物14上の一部にまで有機化合物層が形成されている。無機絶縁物14の膜厚は
1μm以下であり、無機絶縁物14上に形成する膜のカバレッジを良好なものとすること
ができるとともに、無機絶縁物14上に形成する膜を薄膜化することができる。
、図1(C)中、点線で示した電極同士は電気的に接続していることを示している。また
、端子部において、端子の電極を陰極20と同じ材料で形成している。
けられており、全ての発光素子は密閉されている。なお、シール材33は、駆動回路の一
部と重なるようにして狭額縁化させることが好ましい。シール材33によって封止基板3
0を貼りつける直前には真空でアニールを行って脱気を行うことが好ましい。また、封止
基板30を貼りつける際には、水素および不活性気体(希ガスまたは窒素)を含む雰囲気
下で行って、保護膜32と、シール材33と、封止基板30によって密閉された空間には
水素を含ませることが好ましい。発光素子を発光させた際に生じる発熱を利用することに
よって、上記水素を含む空間から水素を拡散させて、有機化合物層における欠陥を水素で
終端させることができる。有機化合物層における欠陥を水素で終端させると発光装置とし
ての信頼性が向上する。
けられている。カラーフィルタのうち、赤色の着色層31bは赤色の発光領域(R)に対
向して設けられ、緑色の着色層31cは緑色の発光領域(G)
に対向して設けられ、青色の着色層31dは青色の発光領域(B)に対向して設けられる
。また、発光領域以外の領域は、カラーフィルタの黒色部分、即ち遮光部31aによって
遮光されている。なお、遮光部31aは、金属膜(クロム等)
または黒色顔料を含有した有機膜で構成されている。
。
1(B)においても11a〜11cの両端部およびそれらの間は無機絶縁物14で覆われ
ている。ここでは赤色を発光するEL層17が共通となっている例を示したが、特に限定
されず、同じ色を発光する画素毎にEL層を形成してもよい。
この保護膜32bはスパッタ法により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とす
る絶縁膜である。また、図1においては、保護膜32bに発光を通過させるため、保護膜
32bの膜厚は、可能な限り薄くすることが好ましい。
膜32aを形成する。保護膜32bを形成する前に水素を含む保護膜32aを形成するこ
とによって、有機化合物層17〜19の欠陥を終端させる。前記水素を含む膜32aは、
炭素を主成分とする薄膜、または窒化珪素膜とすればよい。この水素を含む膜32aを形
成する方法としては、前記有機化合物層の耐えうる温度範囲、例えば室温〜100℃以下
でプラズマCVD法、またはスパッタ法により形成する。なお、図1では、水素を含む膜
32aは、保護膜の下層と見なしている。また、上記水素を含む膜32aは、保護膜32
bの膜応力を緩和させるバッファ層とすることもできる。
(C)と構成が一部異なる例を図10(A)〜(D)に示す。なお、簡略化のため、図1
0(A)〜(D)において、図1と同一である部分は、同一の符号を用いる。
あったが、図10(A)は、TFTのゲート電極と同一材料からなる電極(上層がW膜、
下層がTaN膜)でFPCと接続する例である。
する例である。なお、この電極10は、TFTのゲート電極と同一材料からなる電極(上
層がW膜、下層がTaN膜)上に接して設けられている。
層された配線)上に設けられた画素電極(陽極)と同一材料からなる電極10上に形成さ
れた陰極20と同一材料(透明電極)からなる電極でFPCと接続する例である。
層された配線)上に形成された陰極20と同一材料(透明電極)からなる電極でFPCと
接続する例である。
図1と同一である部分は、同一の符号を用いる。
ンク、土手、または障壁とも呼ばれる)を発光領域10Rと発光領域10Gとの間、およ
び、発光領域10Gと発光領域10Bとの間に設けた例である。このような絶縁物24を
形成すると、パターニング精度にもよるが、必然的に発光領域10Gと発光領域10Bと
の間を狭くすることが困難になる。多くの場合、この土手を各画素毎の周りに設けていた
が、図8においては、画素一列毎に土手を設ける構成とする。
図8及び図1と同一である部分は、同一の符号を用いる。図9(A)では、図8(A)よ
りも積層部の領域が大きい例を示し、図9(B)では、積層部を有しておらず、有機化合
物層の端部が絶縁物24上に配置された例を示す。このように、有機化合物層の端部の位
置は、絶縁物24上であれば特に限定されない。
間隔を狭くすることができ、高精細な発光装置を実現することができる。
ここでは、水素を含む膜および保護膜について、図3および図4を用いて説明する。
ギーによって発光中心を励起することによる。有機ELの構造は、3層構造が典型的なも
のであるが、ここでは2層構造(電子輸送層、ホール輸送層)
を用いて説明する。図3(A)に陰極と陽極とで2層構造の有機化合物層を挟んだEL素
子のエネルギーバンド図を簡略に示す。
ITOを用い、陰極にMgAgを用いた例で以下に発光メカニズムを説明する。
TO電極からホールが注入されて有機化合物層との界面まで輸送され有機化合物層へ注入
される。一方、MgAg電極からは電子が注入され有機化合物層内を輸送され界面付近ま
で到達し発光分子上でホールと再結合することになる。その結果、発光分子の励起状態が
生成し、その分子の蛍光スペクトルに類似した発光が生じる。
。
の欠陥による準位が形成される。この欠陥に電子がトラップされた場合には、発光効率が
低下することになる。トラップされた場合、さまざまな経路で失活し、例えば、熱失活ま
たは赤外光の発光となってしまう。欠陥の原因は、不対結合手または不安定な結合手が存
在しているためと考えられる。例えば、有機化合物層を構成する材料には炭素原子が含ま
れており、炭素原子の不対結合手がまた、EL素子を発光させつづけた場合、発光による
熱によって、不安定な結合が分断され、不対結合手が生じたり、化学反応が生じることに
よって欠陥が増加して経時劣化が生じると思われる。
り効率よく起こして輝度を向上させ、さらに劣化を防止することを見出した。水素で中和
させる手段としては、EL素子を覆って水素を含む膜を形成する際に有機化合物層へ水素
を注入する方法、或いは、水素雰囲気でプラズマを発生させる方法、或いはイオンドーピ
ングまたはイオン注入によって添加する方法などが挙げられる。
、不対結合手が生じた場合、有機化合物層の近くに水素を含む膜を配置させていれば、生
じた不対結合手を水素で終端させ、劣化を抑えることができる。なお、水素は拡散しやす
い元素であり、比較的低温でも拡散する。
中、200は陽極(或いは陰極)、201はEL層、202は陰極(或いは陽極)、20
3は水素を含むDLC膜、204は保護膜である。また、図中における矢印方向に発光さ
せる場合(陽極202に発光を通過させる場合)、202として、透光性を有する導電性
材料または非常に薄い金属膜(MgAg、MgIn、AlLi、CaNなどの合金、また
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
)、あるいはそれらの積層を用いることが好ましい。
化酸化珪素を主成分とする絶縁膜を用いればよい。シリコンターゲットを用い、窒素とア
ルゴンを含む雰囲気で形成すれば、窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲッ
トを用いてもよい。また、保護膜204は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて
形成してもよい。また、保護膜に発光した光を通過させる場合、保護膜の膜厚は、可能な
限り薄くすることが好ましい。
であり、非常に硬く絶縁性に優れている。水素を含むDLC膜はプラズマCVD法(代表
的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR
)CVD法など)、スパッタ法などで形成することができる。
温度範囲、例えば室温〜100℃以下で形成する。
(例えばCH4、C2H2、C6H6など)とを用いればよい。
じる発熱を利用することによって、上記水素を含むDLC膜から水素を拡散させて、有機
化合物層における欠陥を水素で終端(ターミネーション)させることができる。有機化合
物層における欠陥を水素で終端させると発光装置としての信頼性および輝度が向上する。
また、上記水素を含むDLC膜の成膜の際、プラズマ化された水素によって有機化合物層
における欠陥を水素で終端させることもできる。また、水素を含むDLC膜を覆って形成
する保護膜は、保護膜側に拡散する水素をブロックして効率よく、水素を有機化合物層に
拡散させて、有機化合物層における欠陥を水素で終端させる役目も果たす。なお、上記水
素を含むDLC膜は、発光素子の保護膜としても機能させることができる。
法により透明導電膜からなる膜に接して窒化珪素膜を形成する場合、透明導電膜に含まれ
る不純物(In、Sn、Zn等)が窒化珪素膜に混入する恐れがあるが、バッファ層とな
る上記水素を含むDLC膜を間に形成することによって窒化珪素膜への不純物混入を防止
することもできる。上記構成によりバッファ層を形成することで、透明導電膜からの不純
物(In、Snなど)の混入を防止し、不純物のない優れた保護膜を形成することができ
る。
ることができる。
図4(B)中、300は陽極(或いは陰極)、301はEL層、302は陰極(或いは陽
極)、303は水素を含む窒化珪素膜、304は保護膜である。また、図中における矢印
方向に発光させる場合(陽極302に発光を通過させる場合)
、302として、透光性を有する導電性材料または非常に薄い金属膜(MgAg)、ある
いはそれらの積層を用いることが好ましい。
化酸化珪素を主成分とする絶縁膜を用いればよい。シリコンターゲットを用い、窒素とア
ルゴンを含む雰囲気で形成すれば、窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲッ
トを用いてもよい。また、保護膜304は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて
形成してもよい。また、保護膜に発光した光を通過させる場合、保護膜の膜厚は、可能な
限り薄くすることが好ましい。
CVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法など)、ス
パッタ法などで形成することができる。
る温度範囲、例えば室温〜100℃以下で形成する。
反応ガスは、窒素を含むガス(N2、NH3NOxで表記される窒素酸化物系ガスなど)と
、珪化水素系のガス(例えばシラン(SiH4)やジシランやトリシランなど)とを用い
ればよい。
ンターゲットを用い、水素と窒素とアルゴンとを含む雰囲気で形成すれば、水素を含む窒
化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲットを用いてもよい。
じる発熱を利用することによって、上記水素を含む窒化珪素膜から水素を拡散させて、有
機化合物層における欠陥を水素で終端(ターミネーション)させることができる。有機化
合物層における欠陥を水素で終端させると発光装置としての信頼性および輝度が向上する
。また、上記水素を含む窒化珪素膜の成膜の際、プラズマ化された水素によって有機化合
物層における欠陥を水素で終端させることもできる。また、水素を含む窒化珪素膜を覆っ
て形成する保護膜は、保護膜側に拡散する水素をブロックして効率よく、水素を有機化合
物層に拡散させて、有機化合物層における欠陥を水素で終端させる役目も果たす。なお、
上記水素を含む窒化珪素膜は、発光素子の保護膜としても機能させることができる。
タ法により透明導電膜からなる膜に接して窒化珪素膜を形成する場合、透明導電膜に含ま
れる不純物(In、Sn、Zn等)が窒化珪素膜に混入する恐れがあるが、バッファ層と
なる上記水素を含む窒化珪素膜を間に形成することによって窒化珪素膜への不純物混入を
防止することもできる。上記構成によりバッファ層を形成することで、透明導電膜からの
不純物(In、Snなど)の混入を防止し、不純物のない優れた保護膜を形成することが
できる。
せることができる。
図4(C)中、400は陽極(或いは陰極)、401はEL層、402は陰極(或いは陽
極)、403は水素を含む膜、404は保護膜である。また、図中における矢印方向に発
光させる場合(陰極402に発光を通過させる場合)、402として、透光性を有する導
電性材料を用いることが好ましい。
化酸化珪素を主成分とする絶縁膜を用いればよい。シリコンターゲットを用い、窒素とア
ルゴンを含む雰囲気で形成すれば、窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲッ
トを用いてもよい。また、保護膜404は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて
形成してもよい。また、保護膜に発光を通過させる場合、保護膜の膜厚は、可能な限り薄
くすることが好ましい。
には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)
CVD法など)、スパッタ法などで形成することができる。
たはこれらの積層膜とする。
囲、例えば室温〜100℃以下で形成する。
る発熱を利用することによって、上記水素を含む窒化珪素膜から水素を拡散させて、有機
化合物層における欠陥を水素で終端(ターミネーション)させることができる。有機化合
物層における欠陥を水素で終端させると発光装置としての信頼性および輝度が向上する。
また、上記水素を含む窒化珪素膜の成膜の際、プラズマ化された水素によって有機化合物
層における欠陥を水素で終端させることもできる。また、水素を含む窒化珪素膜を覆って
形成する保護膜は、保護膜側に拡散する水素をブロックして効率よく、水素を有機化合物
層に拡散させて、有機化合物層における欠陥を水素で終端させる役目も果たす。
でき、スパッタ法により透明導電膜からなる膜に接して窒化珪素膜からなる保護膜を形成
する場合、透明導電膜に含まれる不純物(In、Sn、Zn等)が保護膜に混入する恐れ
があるが、バッファ層となる上記水素を含む窒化珪素膜を間に形成することによって窒化
珪素膜への不純物混入を防止することもできる。上記構成によりバッファ層を形成するこ
とで、透明導電膜からの不純物(In、Snなど)の混入を防止し、不純物のない優れた
保護膜を形成することができる。
せることができる。
を含む窒化珪素膜と水素を含むDLC膜との積層、もしくはこれらの3層以上の積層とし
てもよい。
置に適用することもできる。
ここでは、図1と構成が一部異なる例を図5に示す。なお、簡略化のため、図5におい
て、図1と同一である部分は、同一の符号を用いる。図5(A)では、窒化珪素を主成分
とする膜35で封止基板30を覆って、カラーフィルタ31a〜31dからの不純物の拡
散を防止する構造とした例である。また、図5(B)
は、図1(C)に対応する図であるが、シール材33の密着性を向上させるため、カラー
フィルタ31a〜31dと同じ材料で凸部24を形成している。
できる。
ここでは、図4(A)の積層構造や、図4(B)の積層構造や、図4(C)の積層構造
を作り分けることの可能な製造装置(マルチチャンバー方式)の一例を図6に示す。
受渡室、102、104a、107、108、111、114は搬送室、105、106
R、106B、106G、106H、109、110、112、113は成膜室、103
は前処理室、117a、117bは封止基板ロード室、115はディスペンサ室、116
は封止室、118は紫外線照射室、120は基板反転室である。
積層構造を形成する手順を示す。
次いで受渡室101に連結された搬送室102に搬送する。予め、搬送室内には極力水分
や酸素が存在しないよう、真空排気した後、不活性ガスを導入して大気圧にしておくこと
が好ましい。
空排気処理室としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライ
ポンプが備えられている。これにより搬送室の到達真空度を10-5〜10-6Paにするこ
とが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することがで
きる。装置内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガ
ス等の不活性ガスを用いる。装置内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される
前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に
成膜装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に
含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれら
の不純物が導入されるのを防ぐことができる。
真空中で行うことが好ましく、搬送室102に連結された前処理室103に搬送し、そこ
でアニールを行えばよい。さらに、陽極の表面をクリーニングする必要があれば、搬送室
102に連結された前処理室103に搬送し、そこでクリーニングを行えばよい。
図6の製造装置には、高分子からなる有機化合物層を形成するための成膜室105が設け
られている。スピンコート法やインクジェット法やスプレー法で形成する場合には、大気
圧下で基板の被成膜面を上向きにしてセットする。成膜室105と搬送室102との間に
設けられた基板反転室120で基板を適宜反転させる。また、溶液を用いた成膜を行った
後は、前処理室103に搬送し、そこで真空中での加熱処理を行って溶媒(水分など)を
気化させることが好ましい。
搬送した後、搬送機構104bによって、成膜室106Rに搬送し、陽極200上に赤色
発光するEL層を適宜形成する。ここでは蒸着によって形成する例を示す。成膜室106
Rには、基板反転室120で基板の被成膜面を下向きにしてセットする。なお、基板を搬
入する前に成膜室内は真空排気しておくことが好ましい。
0-6Paまで真空排気された成膜室106R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(図示しない)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(図示し
ない)に設けられた開口部(図示しない)を通って基板に蒸着される。なお、蒸着の際、
基板を加熱する手段により基板の温度(T1)は、50〜200℃、好ましくは65〜1
50℃とする。
した後、順次、各成膜室106G、106Bで成膜を行って形成すればよい。
送室104から搬送室107に基板を搬送した後、さらに、大気にふれさせることなく、
搬送室107から搬送室108に基板を搬送する。
EL層201上に薄い金属層を形成した後、成膜室109に搬送して透明導電膜を形成し
、薄い金属層と透明導電膜との積層からなる陰極202を適宜形成する。ここでは、成膜
室110は、MgとAgを蒸着源に備えた蒸着装置とし、成膜室109は、透明導電材料
からなるターゲットを少なくとも有しているスパッタ装置とする。
有機化合物層が耐えうる温度範囲で水素を含むDLC膜203を形成する。ここでは成膜
室112にプラズマCVD装置を備え、成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素
系のガス(例えばCH4、C2H2、C6H6など)とを用いて水素を含むDLC膜を形成す
る。また、DLC膜に代えて水素を含む窒化珪素膜を形成し、図4(B)の構造を形成し
てもよい。なお、水素ラジカルが発生する手段を備えていれば特に限定されず、上記水素
を含むDLC膜の成膜の際、プラズマ化された水素によって有機化合物層における欠陥を
水素で終端させる。
DLC膜203上に保護膜204を形成する。ここでは、成膜室113内に、珪素からな
るターゲットまたは窒化珪素からなるターゲットを備えたスパッタ装置とする。成膜室雰
囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることによって窒化珪素膜を形
成することができる。
C膜で覆われた発光素子が形成される。
111に搬送し、さらに搬送室111から搬送室114に搬送する。
、封止室116には、シール材が設けられた封止基板を用意しておくことが好ましい。
なお、水分などの不純物を除去するために予め真空中でアニール、例えば、封止基板ロー
ド室117a、117b内でアニールを行うことが好ましい。そして、封止基板にシール
材を形成する場合には、搬送室108を大気圧とした後、封止基板を封止基板ロード室か
らディスペンサ室115に搬送して、発光素子が設けられた基板と貼り合わせるためのシ
ール材を形成し、シール材を形成した封止基板を封止室116に搬送する。
ールを行った後、シール材が設けられた封止基板と、発光素子が形成された基板とを貼り
合わせる。また、密閉された空間には水素または不活性気体を充填させる。なお、ここで
は、封止基板にシール材を形成した例を示したが、特に限定されず、発光素子が形成され
た基板にシール材を形成してもよい。
次いで、紫外線照射室118でUV光を照射してシール材を硬化させる。なお、ここでは
シール材として紫外線硬化樹脂を用いたが、接着材であれば、特に限定されない。
るまで外気に晒さずに済むため、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。な
お、搬送室102、114においては、真空と大気圧とを繰り返すが、搬送室104a、
108は常時、真空が保たれる。
)に示す積層構造を形成する手順を示す。
次いで受渡室101に連結された搬送室102に搬送する。予め、搬送室内には極力水分
や酸素が存在しないよう、真空排気した後、不活性ガスを導入して大気圧にしておくこと
が好ましい。陽極400を形成する材料は、透明導電性材料が用いられ、インジウム・ス
ズ化合物や酸化亜鉛などを用いることができる。次いで搬入室102に連結された前処理
室103に搬送する。この前処理室では、陽極表面のクリーニングや酸化処理や加熱処理
などを行えばよい。陽極表面のクリーニングとしては、真空中での紫外線照射、または酸
素プラズマ処理を行い、陽極表面をクリーニングする。また、酸化処理としては、100
〜120℃で加熱しつつ、酸素を含む雰囲気中で紫外線を照射すればよく、陽極がITO
のような酸化物である場合に有効である。また、加熱処理としては、真空中で基板が耐え
うる50℃以上の加熱温度、好ましくは65〜150℃の加熱を行えばよく、基板に付着
した酸素や水分などの不純物や、基板上に形成した膜中の酸素や水分などの不純物を除去
する。特に、EL材料は、酸素や水などの不純物により劣化を受けやすいため、蒸着前に
真空中で加熱することは有効である。
4cを搬送した後、搬送機構104bによって、成膜室105に搬送し、陽極400上に
EL層の1層である正孔輸送層または正孔注入層などを適宜、積層形成する。ここでは蒸
着によって形成する例を示す。成膜室105には、基板の被成膜面を下向きにしてセット
する。なお、基板を搬入する前に成膜室内は真空排気しておくことが好ましい。
。ここでは蒸着によって形成する例を示す。成膜室106Rには、基板反転室120で基
板の被成膜面を下向きにしてセットする。なお、基板を搬入する前に成膜室内は真空排気
しておくことが好ましい。
0-6Paまで真空排気された成膜室106R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(図示しない)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(図示し
ない)に設けられた開口部(図示しない)を通って基板に蒸着される。なお、蒸着の際、
基板を加熱する手段により基板の温度(T1)は、50〜200℃、好ましくは65〜1
50℃とする。
した後、順次、各成膜室106G、106Bで成膜を行って形成すればよい。
送室104から搬送室107に基板を搬送した後、さらに、大気にふれさせることなく、
搬送室107から搬送室108に基板を搬送する。
オキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に形成し
てもよい。図6の製造装置には、高分子からなる有機化合物層を形成するための成膜室1
05が設けられている。スピンコート法やインクジェット法やスプレー法で形成する場合
には、大気圧下で基板の被成膜面を上向きにしてセットする。成膜室105と搬送室10
2との間に設けられた基板反転室120で基板を適宜反転させる。また、水溶液を用いた
成膜を行った後は、前処理室103に搬送し、そこで真空中での加熱処理を行って水分を
気化させることが好ましい。
EL層401上に金属層からなる陰極402を形成する。ここでは、成膜室110は、A
lLiを蒸着源に備えた蒸着装置とする。
有機化合物層が耐えうる温度範囲で水素を含む膜403を形成する。ここでは成膜室11
2にプラズマCVD装置を備え、水素を含む膜403の成膜に用いる反応ガスは、水素ガ
スと、炭化水素系のガス、或いは、珪化水素系のガスを適宜用いて、DLC膜、窒化珪素
膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜、またはこれらの積層からなる膜を形成する。なお、水
素ラジカルが発生する手段を備えていれば特に限定されず、上記水素を含む膜の成膜の際
、プラズマ化された水素によって有機化合物層における欠陥を水素で終端させる。
膜403上に保護膜404を形成する。ここでは、成膜室113内に、珪素からなるター
ゲットまたは窒化珪素からなるターゲットを備えたスパッタ装置とする。成膜室雰囲気を
窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることによって窒化珪素膜を形成する
ことができる。
覆われた発光素子が形成される。
説明を省略する。
を作り分けることができる。
設けられていない例であったが、図7の製造装置は、スピンコート法やインクジェット法
やスプレー法で形成する成膜室が3つ備えた例である。例えば、フルカラーとするために
、3種類のEL層をスピンコート法やインクジェット法やスプレー法で形成する場合には
、成膜室121aで成膜した後、順次、各成膜室121b、121cで成膜を行って形成
すればよい。また、スピンコート法やインクジェット法やスプレー法を用いた成膜を行っ
た後は、前処理室103に搬送し、そこで真空中での加熱処理を行って水分を気化させる
ことが好ましい。
み合わせることができる。
ここでは、図1と構成が一部異なる例を図11に示す。なお、簡略化のため、図11にお
いて、図1と同一である部分は、同一の符号を用いる。図11(A)では、無機絶縁膜1
4上に補助電極23を形成した例である。この補助電極23は、陰極(或いは陽極)の一
部として機能する。透明導電膜からなる陰極20の抵抗値は、比較的に高いため、大画面
化することが困難であるが、補助電極23を設けることによって、陰極(或いは陽極)全
体として低抵抗化することができる。加えて、透明導電膜の薄膜化も可能とすることがで
きる。
EL層を形成する前に成膜及びパターニングを行えばよい。補助電極23は、スパッタ法
や蒸着法などを用い、導電型を付与する不純物元素がドープされたpoly−Si、W、
WSiX、Al、Ti、Mo、Cu、Ta、Cr、Ni、またはMoから選ばれた元素、
または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれ
らの積層膜で形成すればよい。こうして、下層の電極とコンタクトさせた補助電極23上
に接して透明導電膜を形成すれば陰極の引き出しが可能となる。なお、図11(C)は、
図2中に示した鎖線C−C’で切断した場合の断面図である。また、図11(C)中、点
線で示した電極同士は電気的に接続していることを示している。また、端子部において、
端子の電極を陰極20と同じ材料で形成している。
態4と自由に組み合わせることができる。
こととする。
。図12は、アクティブマトリクス型発光装置の断面図である。なお、能動素子としてこ
こでは薄膜トランジスタ(以下、「TFT」と記す)を用いているが、MOSトランジス
タを用いてもよい。
が、ボトムゲート型TFT(典型的には逆スタガ型TFT)を用いることもできる。
酸ガラスなどのガラスからなる基板、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレ
ス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いればよい。また、本実施例の処理温度に耐え
うる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良い。
下地絶縁膜の下層801として、プラズマCVD法で成膜温度400℃、原料ガスSiH
4、NH3、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜(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、下地絶縁膜の上層802として、プラズマCVD法で成膜温度400℃、原料ガ
スSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O=59%
、N=7%、H=2%)を100nm(好ましくは50〜200nm)の厚さに積層形成し
、さらに大気解放せずにプラズマCVD法で成膜温度300℃、成膜ガスSiH4で非晶
質構造を有する半導体膜(ここではアモルファスシリコン膜)を54nmの厚さ(好まし
くは25〜200nm)で形成する。
または2層以上積層させた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料に限定はな
いが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(Si1-XGeX(X=0.000
1〜0.02))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。
の極薄い酸化膜を形成する。次いで、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元
素(ボロンまたはリン)のドーピングを行う。ここでは、ジボラン(B2H6)を質量分離
しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧15kV、
ジボランを水素で1%に希釈したガスを流量30sccmとし、ドーズ量2×1012/c
m2で非晶質シリコン膜にボロンを添加する。
た。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。
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た。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。
結晶を得るため、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波
を半導体膜に照射する。レーザ光の照射は大気中、または酸素雰囲気中で行う。なお、大
気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成され
る。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)
や第3高調波(355nm)を適用すればよい。出力10Wの連続発振のYVO4レーザ
から射出されたレーザ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/cm2程度(好ましくは0
.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000cm/s程度の速度で
レーザ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。
リコン膜を用いてTFTを作製することもできるが、レーザ光照射後の結晶構造を有する
シリコン膜のほうが結晶性が向上しているため、TFTの電気的特性が向上するので望ま
しい。例えば、上記レーザ光照射前の結晶構造を有するシリコン膜を用いてTFTを作製
すると、移動度は300cm2/Vs程度であるが、上記レーザ光照射後の結晶構造を有
するシリコン膜を用いてTFTを作製すると、移動度は500〜600cm2/Vs程度
と著しく向上する。
た後、さらに連続発振のYVO4レーザーの第2高調波を照射したが、特に限定されず、
非晶質構造を有するシリコン膜を成膜し、脱水素化のための熱処理を行った後、上記連続
発振のYVO4レーザーの第2高調波を照射して結晶構造を有するシリコン膜を得てもよ
い。
エキシマレーザを用いる場合には、周波数300Hzとし、レーザーエネルギー密度を1
00〜1000mJ/cm2(代表的には200〜800mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき
、レーザ光を50〜98%オーバーラップさせても良い。
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。本実施例ではオゾン水
を用いてバリア層を形成したが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半導体
膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面を酸
化する方法やプラズマCVD法やスパッタ法や蒸着法などで1〜10nm程度の酸化膜を
堆積してバリア層を形成してもよい。また、バリア層を形成する前にレーザー光の照射に
より形成された酸化膜を除去してもよい。
なるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を50nm〜400nm、ここでは膜厚150
nmで形成する。本実施例では、スパッタ法でシリコンターゲットを用い、アルゴン雰囲
気下、圧力0.3Paで成膜する。
造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてランプアニール装置を用い
てもよい。
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。
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。
浄した後、ゲート絶縁膜803となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。ここでは、
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%)で形成した。
0nmの第2の導電膜とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜803上に膜厚5
0nmの窒化タンタル膜、膜厚370nmのタングステン膜を順次積層し、以下に示す手
順でパターニングを行って各ゲート電極及び各配線を形成する。
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、AgPdCu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。
エッチング処理)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。ここでは、
レジストからなるマスクを形成した後、第1のエッチング条件として1Paの圧力でコイル
型の電極に700WのRF(13.56MHz)電力を投入し、エッチング用ガスにCF4とCl2
とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、基板側(
試料ステージ)にも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25c
m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端部をテーパー
形状とする。この後、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング条件に変え
、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sc
cm)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2
0WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4
とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチング
される。なお、ここでは、第1のエッチング条件及び第2のエッチング条件を第1のエッ
チング処理と呼ぶこととする。
ここでは、第3のエッチング条件としてエッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それ
ぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500
W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60秒行った。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。この後、レジストからなるマ
スクを除去せずに第4のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2
とを用い、それぞれのガス流量比を20/20/20(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20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。なお、ここでは、第3のエッチン
グ条件及び第4のエッチング条件を第2のエッチング処理と呼ぶこととする。この段階で
第1の導電層804aを下層とし、第2の導電層804bを上層とするゲート電極804
および各電極805〜807が形成される。
して全面にドーピングする第1のドーピング処理を行う。第1のドーピング処理はイオン
ドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1.
5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとして行う。n型を付与する
不純物元素として、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いる。自己整合的に第
1の不純物領域(n--領域)822〜825が形成される。
03のオフ電流値を下げるため、マスクは、画素部901のスイッチングTFT903を
形成する半導体層のチャネル形成領域及びその一部を覆って形成する。また、マスクは駆
動回路のpチャネル型TFT906を形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺
の領域を保護するためにも設けられる。加えて、マスクは、画素部901の電流制御用T
FT904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覆って形成され
る。
、ゲート電極の一部と重なる不純物領域(n-領域)を形成する。第2のドーピング処理
はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。ここでは、イオンドープ法を用
い、フォスフィン(PH3)を水素で5%に希釈したガスを流量30sccmとし、ドー
ズ量を1.5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を90keVとして行う。この場合、レ
ジストからなるマスクと第2の導電層とがn型を付与する不純物元素に対するマスクとな
り、第2の不純物領域811、812が形成される。第2の不純物領域には1×1016〜
1×1017/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加される。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。
第3の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。
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。
ここでは、イオンドープ法を用い、フォスフィン(PH3)を水素で5%に希釈したガス
を流量40sccmとし、ドーズ量を2×1015atoms/cm2とし、加速電圧を80keV
として行う。この場合、レジストからなるマスクと第1の導電層及び第2の導電層がn型
を付与する不純物元素に対するマスクとなり、第3の不純物領域813、814、826
〜828が形成される。第3の不純物領域には1×1020〜1×1021/cm3の濃度範囲で
n型を付与する不純物元素を添加される。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。
して第4のドーピング処理を行う。第4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818、819、832、833及び第5の不純物領域816、817
、830、831を形成する。
m3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818、819、832、833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。
と重なる領域に形成されるものであり、1×1018〜1×1020/cm3の濃度範囲でp型を
付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第5の不純物領域と同じ濃度範
囲の領域をp-領域とも呼ぶ。
形成される。導電層804〜807はTFTのゲート電極となる。
VD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。
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
レーザーを照射する方法、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。
行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
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。この工程
は第1の層間絶縁膜808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。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。
2の層間絶縁膜809aを形成する。本実施例では塗布法により膜厚1.6μmのアクリ
ル樹脂膜809aを形成する。
物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次
行う。本実施例では第1の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第2の層間絶縁膜を
エッチングしてから第1の層間絶縁膜をエッチングする。
、電源供給線、引き出し電極及び接続電極などを形成する。ここでは、これらの電極及び
配線の材料は、Ti膜(膜厚100nm)とシリコンを含むAl膜(膜厚350nm)と
Ti膜(膜厚50nm)との積層膜を用い、パターニングを行った。こうして、ソース電
極及びソース配線、接続電極、引き出し電極、電源供給線などが適宜、形成される。なお
、層間絶縁膜に覆われたゲート配線とコンタクトを取るための引き出し電極は、ゲート配
線の端部に設けられ、他の各配線の端部にも、外部回路や外部電源と接続するための電極
が複数設けられた入出力端子部を形成する。
らを相補的に組み合わせたCMOS回路を有する駆動回路902と、1つの画素内にnチ
ャネル型TFT903またはpチャネル型TFT904を複数備えた画素部901を形成
することができる。
無機絶縁物材料から成る第3の層間絶縁膜809bを形成する。ここでは、スパッタ法に
より200nmの窒化シリコン膜809bを成膜する。反応ガスに水素を含ませ、窒化シ
リコン膜809b膜中に水素を含ませてもよい。
る電流制御用TFT904のドレイン領域に接して形成された接続電極841に達するコ
ンタクトホールを形成する。次いで、接続電極841に接するよう画素電極834を形成
する。本実施例では、画素電極834はEL素子の陽極として機能させるため、仕事関数
の大きい、具体的には白金(Pt)、クロム(Cr)、タングステン(W)、もしくはニ
ッケル(Ni)といった材料を用い、膜厚は0.1〜1μmとすることができる。
はスパッタ法により珪素を含む絶縁膜で形成し、パターニングすれば良い。反応ガスに水
素を含ませ、無機絶縁物842中に水素を含ませてもよい。また、無機絶縁物842に代
えて、有機絶縁物からなるバンクを形成してもよい。
びEL素子の陰極844を形成する。EL層843の成膜方法としては、インクジェット
法や、蒸着法や、スピンコーティング法などにより形成すればよい。
L層(発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良い。例え
ば、低分子系有機EL材料や高分子系有機EL材料を用いればよい。また、EL層として
一重項励起により発光(蛍光)する発光材料(シングレット化合物)からなる薄膜、また
は三重項励起により発光(リン光)する発光材料(トリプレット化合物)からなる薄膜を
用いることができる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用い
ることも可能である。これらの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いることができ
る。
族もしくは2族に属する金属元素)や、これらを含む合金を用いることが好ましいとされ
ている。仕事関数が小さければ小さいほど発光効率が向上するため、中でも、陰極に用い
る材料としては、MgAg、MgIn、AlLiなどの合金、または周期表の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などを薄く成膜した後
、透明導電膜(ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(
In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)を形成した積層構造とすることが望ましい
。
法により窒化珪素または酸化窒化珪素を主成分とする絶縁膜を形成すればよく、実施の形
態2に示したように、EL層における欠陥を水素で終端(ターミネーション)させるため
、陰極844上に水素を含む膜845を設けることが好ましい。
縁膜を形成すればよく、成膜の際、プラズマ化された水素によって有機化合物層における
欠陥を水素で終端させることもできる。また、有機化合物層が耐えうる温度範囲で加熱処
理を行ったり、発光素子を発光させた際に生じる発熱を利用することによって、上記水素
を含む膜から水素を拡散させて、有機化合物層における欠陥を水素で終端(ターミネーシ
ョン)させることができる。
の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐ。ただし、後でFPCと接続する必要
のある入出力端子部には保護膜および水素を含む膜などは設けなくともよい。
T903と、EL素子に電流を供給するTFT(電流制御用TFT904)とを示したが
、該TFTのゲート電極の先には複数のTFTなどからなる様々な回路を設けてもよく、
特に限定されないことは言うまでもない。
いは封止缶で封入することにより、EL素子を外部から完全に遮断し、外部から水分や酸
素等のEL層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことが好ましい。封止基
板、或いは封止缶で封入する直前には真空でアニールを行って脱気を行うことが好ましい
。また、封止基板を貼りつける際には、水素および不活性気体(希ガスまたは窒素)を含
む雰囲気下で行って、封止によって密閉された空間には水素を含ませることが好ましい。
発光素子を発光させた際に生じる発熱を利用することによって、上記水素を含む空間から
水素を拡散させて、有機化合物層における欠陥を水素で終端させることができる。有機化
合物層における欠陥を水素で終端させると発光装置としての信頼性が向上する。
ト)を貼りつける。異方性導電材は、樹脂と、表面にAuなどがメッキされた数十〜数百
μm径の導電性粒子とから成り、導電性粒子により入出力端子部の各電極とFPCに形成
された配線とが電気的に接続する。
ることによって円偏光板は必要となくなる。さらに、必要があれば、他の光学フィルムを
設けてもよい。また、ICチップなどを実装させてもよい。
よく発光装置を作製することができる。
は実施の形態5と自由に組み合わせることができる。
向に発光を取り出す例であったが、図4(A)または図4(B)とは逆方向に発光する構
成(図4(C))としてもよい。本実施例では、実施例1とは逆方向に発光させる構成を
示す。ただし、陽極の材料と陰極の材料が異なるだけで、それ以外はほぼ同一であるため
、ここでは詳細な説明は省略する。
インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等)を用いる。
In、AlLiなどの合金、または周期表の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る。
ば、スループットよく発光装置を作製することができる。
方向を実施例1とは逆方向に発光させてもよい。この場合、画素電極と接続するTFTは
nチャネル型TFTとすることが望ましい。
の形態5、または実施例1と自由に組み合わせることができる。
型ELモジュール)を完成することができる。即ち、本発明を実施することによって、そ
れらを組み込んだ全ての電子機器が完成される。
レイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコン
ピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙
げられる。それらの一例を図13、図14に示す。
示部2003、キーボード2004等を含む。
3、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106等を含む。
カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示部2205等を含む。
部2303等を含む。
ヤーであり、本体2401、表示部2402、スピーカ部2403、記録媒体2404、
操作スイッチ2405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Dig
ital Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲー
ムやインターネットを行うことができる。
3、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。
03、表示部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906、画像入力部(CCD
、イメージセンサ等)2907等を含む。
3、記憶媒体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006等を含む。
等を含む。
インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには
、基板の一辺が1mのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。
用することが可能である。また、本実施例の電子機器は、実施の形態1乃至5、実施例1
、または実施例2のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる
。
Claims (2)
- トランジスタと、
前記トランジスタ上の、層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜が有するコンタクトホールと、
前記トランジスタと電気的に接続された電極と、
前記層間絶縁膜、および前記電極上の、絶縁物と、
前記電極、及び前記絶縁物上の、第1の発光層と、を有し、
前記電極は、前記コンタクトホールを介して、前記トランジスタと電気的に接続され、
前記電極は、第1の領域と、第2の領域とを有し、
前記第1の領域は、前記コンタクトホールの形状に沿った凹形状を有し、
前記第2の領域は、前記層間絶縁膜上において、平坦な表面を有し、
前記絶縁物は、前記第1の領域と重なる、第3の領域を有し、
前記第3の領域は、前記コンタクトホールと重なる領域で、平坦な表面を有し、
前記第3の領域上で、第2の発光層の一部の上に、前記第1の発光層の一部が重なり、
前記第1の発光層の一部と、前記第2の発光層の一部とが重なる領域において、前記第1の発光層の端部は、前記電極の端部を越えて延びていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1において、
前記コンタクトホールは、テーパを有することを特徴とする発光装置。
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