JP2019176191A

JP2019176191A - 発光装置

Info

Publication number: JP2019176191A
Application number: JP2019131694A
Authority: JP
Inventors: 山崎　舜平; Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; 毅西; Takeshi Nishi; 水上　真由美; Mayumi Mizukami; 真由美水上; 池田　寿雄; Toshio Ikeda; 寿雄池田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20070170853A1; US8415876B2; US7042151B2; JP6546319B2; US20060181206A1; US20090115348A1; JP2010282981A; JP2018142741A; JP2017022406A; JP2015046412A; US20130001626A1; US20120025186A1; US6864628B2; JP2021082845A; US8975813B2; US20020050786A1; JP2014027306A; US20050140280A1; JP2019145844A; US7199519B2

Abstract

【課題】発光装置の画素部において、発光色の異なるＥＬ素子の発光輝度をそろえ、さらにＥＬ素子の発光輝度を上げることを目的とする。【解決手段】発光装置の画素部にトリプレット化合物を含むＥＬ層を有するＥＬ素子とシングレット化合物を含むＥＬ層を有するＥＬ素子とを組み合わせて形成することにより、複数形成されたＥＬ素子の発光輝度をそろえることができる。さらに正孔輸送層を積層構造にすることでより発光輝度の高いＥＬ素子を形成することができる。【選択図】なし

Description

本発明は、電極間に発光性材料を挟んだ素子（以下、発光素子という）を有する装置（
以下、発光装置という）に関する。特に発光性材料としてＥＬ（Electro Luminescence）
が得られる有機化合物を用いた発光素子（以下、ＥＬ素子という）を有する発光装置に関
する。

近年、陽極と陰極との間にＥＬが得られる有機化合物からなる薄膜（ＥＬ層）を挟んだ
構造を有するＥＬ素子の研究が進み、ＥＬ素子の発光特性を利用した発光装置の開発が進
められている。

なお、ＥＬ層は通常、積層構造となっており、代表的には、コダック・イーストマン・
カンパニーのTangらが提案した「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ＥＬディ
スプレイは殆どこの構造を採用している。

また他にも、陽極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、または正孔注入
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構造でも良い。発光層
に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。

本明細書において陰極と陽極の間に設けられる全ての層を総称してＥＬ層と呼ぶ。よっ
て上述した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等は、全てＥＬ層
に含まれる。

そして、上記構造でなるＥＬ層に一対の電極から所定の電圧をかけると、発光層におい
てキャリヤの再結合が起こり、発光が得られる。なお本明細書中では、陽極、ＥＬ層及び
陰極で形成される発光素子をＥＬ素子と呼ぶ。

ＥＬ素子においては、駆動電圧が高くなるとＥＬ層の劣化が促進されることから、通常
の発光材料である、一重項励起子（シングレット）により発光する有機化合物（以下、シ
ングレット化合物という）の他に、低い駆動電圧で高い発光輝度が得られる三重項励起子
（トリプレット）により発光する有機化合物（以下、トリプレット化合物という）が知ら
れている。

なお、本明細書中において、シングレット化合物とは一重項励起のみを経由して発光す
る化合物を指し、トリプレット化合物とは三重項励起を経由して発光する化合物を指す。

ＥＬ素子における発光輝度は、ＥＬ層に印加される電圧によって制御されているが、Ｅ
Ｌ層中の発光層を形成する発光材料によって、電圧に対する発光輝度は異なる。つまり、
発光輝度の低い発光材料を用いた場合には、より高い輝度を得るために高電圧をかける必
要が生じる。しかし、高電圧をかけると発光材料が劣化するという問題がある。さらに、
同一基板上に形成されるＥＬ素子が電圧ごとに異なる発光輝度を示す場合には、輝度をそ
ろえるために異なる電圧をかけることになり、結果的にＥＬ素子の寿命に差が出るなどの
問題が生じる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、低い電圧で所望の発光輝度
が得られる寿命の長いＥＬ素子を形成する。

本発明は、同一基板上の画素部に複数形成されるＥＬ素子のうちで、発光輝度の低い発
光材料（シングレット化合物）を含むＥＬ層を有するＥＬ素子だけでなく、低い電圧で高
い発光輝度が得られるトリプレット化合物を含むＥＬ層を有するＥＬ素子をうまく組み合
わせて用いることで、ＥＬ素子の低消費電力化だけでなく、複数のＥＬ素子の発光輝度を
制御し、そろえることを可能にする。

図１（Ａ）に本発明で利用することのできる画素部の回路構成を示す。１０１は、ゲー
ト配線であり、１０２ａ〜１０２ｃは、ソース配線、１０３ａ〜１０３ｃは、電流供給線
である。そして、これらの配線に囲まれた領域に３つの画素ａ（１０４ａ）、画素ｂ（１
０４ｂ）及び画素ｃ（１０４ｃ）がそれぞれ形成されている。

また、１０５はスイッチングトランジスタであり、３つの画素にそれぞれ形成されてい
る。なお、ここではソース領域とドレイン領域との間に二つのチャネル形成領域を有した
構造を例示しているが、二つ以上もしくは一つであっても構わない。

また、１０６は電流制御トランジスタであり、各画素においてゲートはスイッチングト
ランジスタに、ソースは電流供給線に、ドレインはＥＬ素子に接続される。なお、１０７
はコンデンサであり、電流制御トランジスタ１０６のゲートに印加される電圧を保持する
。但し、コンデンサ１０７は省略することも可能である。

また、画素ａ（１０４ａ）、画素ｂ（１０４ｂ）及び画素ｃ（１０４ｃ）は、ＥＬ素子
ａ（１０８ａ）、ＥＬ素子ｂ（１０８ｂ）及びＥＬ素子ｃ（１０８ｃ）をそれぞれ有して
いる。

なお、これらのＥＬ素子は、図１（Ｂ）に示すような素子構造を有している。ＥＬ素子
１１１は、陰極１１２、陽極１１３及びＥＬ層１１４から形成され、陰極１１２又は、陽
極１１３に電圧がかけられることにより、ＥＬ層１１４が発光する。

ＥＬ層１１４は複数の層からなり、発光材料からなる発光層１１５、陰極１１２と発光
層１１５に挟まれて、陰極からの電子の注入性を良くするための電子注入層１１６、さら
に注入された電子を発光層１１５に輸送する役割を持つ電子輸送層１１７が形成される。

また、陽極１１３と発光層１１５に挟まれて、陽極からの正孔（ホール）の注入性を良
くするための正孔注入層１１８、さらに注入された正孔を発光層１１５に輸送する役割を
持つ正孔輸送層１１９が形成される。

なお、通常、陰極１１２から注入された電子と陽極１１３から注入された正孔が発光層
１１５で再結合することにより発光が得られるが、本発明は、より発光輝度を高めるため
に正孔輸送層を設ける構造である。つまり、陰極１１２、陽極１１３、発光層１１５及び
正孔輸送層以外の層は必要に応じて設ければよい。

本発明においては、図１（Ｂ）に示すＥＬ層１１４のうち、発光層１１５にトリプレッ
ト化合物を用いたＥＬ素子または、シングレット化合物を用いたＥＬ素子を形成する。そ
して、図１（Ａ）に示す画素ａ〜画素ｃ（１０４ａ〜１０４ｃ）にこれらのＥＬ素子を組
み合わせて形成することにより、複数のＥＬ素子の発光輝度をそろえたり、特定のＥＬ素
子のみの劣化を防いだりすることができる。

例えば、３色の画素表示を行う場合に、画素ａ（１０４ａ）を表示する色の発光材料の
発光輝度が他の２色を表示する画素ｂ（１０４ｂ）や画素ｃ（１０４ｃ）に比べて低かっ
た場合には、ＥＬ素子ａ（１０８ａ）の発光層にトリプレット化合物を用い、その他のＥ
Ｌ素子の発光層には、シングレット化合物を用いる。

又、２種類の画素ａ（１０４ａ）及び画素ｂ（１０４ｂ）を表示する色の発光輝度が、
１種類の画素ｃ（１０４ｃ）を表示する色の発光輝度に比べて低かった場合には、２種類
のＥＬ素子ａ（１０８ａ）及びＥＬ素子ｂ（１０８ｂ）の発光層にトリプレット化合物を
用い、ＥＬ素子ｃ（１０８ｃ）の発光層にはシングレット化合物を用いる。

さらに、３種類の画素ａ（１０４ａ）、画素ｂ（１０４ｂ）及び画素ｃ（１０４ｃ）の
いずれとも発光輝度が低く、より低電圧で高い発光輝度を得たい場合には、３種類のＥＬ
素子ａ（１０８ａ）、ＥＬ素子ｂ（１０８ｂ）及びＥＬ素子ｃ（１０８ｃ）の全ての発光
層にトリプレット化合物を用いればよい。

なお、トリプレット化合物としては、以下の論文に記載の有機化合物が代表的な材料と
して挙げられる。
（１）T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Processes in Organized Molec
ular Systems, ed.K.Honda, (Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437. （２）M.A.Bald
o, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shoustikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Nature
395 (1998) p.151. （３）M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows, M.E.Thompson, S.R
.Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (1999) p.4. （４）T.Tsutsui, M.J.Yang, M.Yahiro, K
.Nakamura, T.Watanabe, T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi, Jpn.Appl.Phys
., 38 (12B) (1999) L1502.

また、上記論文に記載された発光性材料だけでなく、次の分子式で表される発光性材料
（具体的には金属錯体もしくは有機化合物）を用いることが可能であると考えられる。

上記化学式において、Ｍは周期表の８〜１０族に属する元素であり、ｎは２または３で
ある。上記論文では、白金、イリジウムが用いられている。さらにニッケル、コバルトも
しくはパラジウムは、白金やイリジウムとその物理的特性が類似しているために好ましい
。特に、ニッケルは錯体を形成しやすいことから中心金属として好ましい。

その他にもユーロピウムや、テルビウム、セリウムといった希土類元素のイオンが、配
位子と構成する希土類錯体もトリプレット化合物として用いることが可能である。

上記トリプレット化合物は、シングレット化合物よりも発光効率が高いことから、同じ
発光輝度を得るにも動作電圧（ＥＬ素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可
能である。

さらに、本発明では、図２に示すように陽極と発光層１２５との間に複数の正孔輸送層
を設けることで、陽極から注入されたキャリヤ（電子及び正孔）の移動性を高めることを
可能とした。なお、本明細書中では、正孔輸送層を積層にする場合についてのみ示してい
るが、電子輸送層についても正孔輸送層と同様に、陰極と電子輸送層の間にさらにエネル
ギー準位（ＬＵＭＯ準位）の差を小さくするような化合物を用いることで本発明を実施す
ることができる。

図２（Ａ）には、図１（Ｂ）と同様のＥＬ素子の構造を示す。陰極１２３と陽極１２４
との間に発光層１２５を有し、さらに、陰極１２３と発光層１２５の間に電子注入層１２
６および電子輸送層１２７を有し、陽極１２４と発光層１２５との間に正孔注入層１２８
及び正孔輸送層１（１２９）を有している。

これに対して、図２（Ｂ）は、正孔輸送層１（１２９）と正孔注入層１２８との間に正
孔輸送層２（１３０）をもう１層挟んだ積層構造になっている。

また、これらの積層構造は、図２（Ｃ）のバンド構造で示すことができる。なおここで
は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）で用いたのと同様の符号を用いる。つまり、正孔輸送層１
（１２９）と正孔注入層１２８との間に、正孔輸送層２（１３０）を形成した積層構造と
することで、正孔注入層と正孔輸送層との間のＨＯＭＯ準位の差を小さくすることができ
る。これにより正孔注入層と正孔輸送層との間での正孔の移動が容易になり、結果として
、低電圧でのＥＬ素子の高輝度化が達成される。

なお、ここでは、例として正孔輸送層１（１２９）及び正孔輸送層２（１３０）からな
る積層構造で形成されている様子を示すが、これらの積層構造は、先に述べたように正孔
注入層と正孔輸送層との間のＨＯＭＯ準位の差を小さくすることができるのであれば、正
孔輸送層は２層以上の異なる材料から形成されていても良いが、２層〜５層の積層構造で
あることが好ましい。

本発明を実施することにより、同一基板上に形成されたＥＬ素子の発光輝度をそろえる
ことが容易になり、さらに低電圧で輝度の高い発光が得られる低消費電力の発光装置を製
造することができる。また、これらの発光装置を表示部に用いることで低消費電力化を実
現した電気器具を提供することが可能となる。

発光装置を説明する図。ＥＬ素子の積層構造を説明する図。発光装置の製造工程を示す図。発光装置の製造工程を示す図。発光装置の製造工程を示す図。発光装置の上面構造および断面構造を示す図。ＥＬ素子の積層構造を示す図。ＥＬ素子の素子特性を示す図。ＥＬ素子の積層構造を示す図。ＥＬ素子の素子特性を示す図。ＥＬ素子の素子特性を示す図。発光装置の断面構造を示す図。発光装置の画素の回路構成を示す図。発光装置の断面構造を示す図。発光装置の画素の回路構成を示す図。発光装置の断面構造を示す図。発光装置の製造工程を示す図。発光装置の画素の回路構成を示す図。駆動回路外付け型発光装置の構造を示す図。コントローラー外付け型発光装置の構造を示す図。電気器具の具体例を示す図。電気器具の具体例を示す図。発光装置の上面および断面構造を示す図。発光装置の画素の回路構成を示す図。ＥＬ素子の素子特性を示す図。

本発明の実施の形態について、以下に示す実施例を用いて詳細な説明を行うこととする
。

本実施例では、画素部とその周辺に設けられる駆動回路を同一の絶縁体上に製造する方
法について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路に関してはｎチャネル型
トランジスタとｐチャネル型トランジスタを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示することと
する。

まず、図３（Ａ）に示すように、絶縁体としてガラス基板２０１を用意する。本実施例
ではガラス基板２０１の両面（表面および裏面）に図示しない保護膜（炭素膜、具体的に
はダイヤモンドライクカーボン膜）を設けている。また、可視光を透過する材料であれば
ガラス以外の材料（例えばプラスチック）を用いても良い。

次にガラス基板２０１上に下地膜２０２を３００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では
下地膜２０２として窒化酸化珪素膜を積層して用いる。この時、ガラス基板２０１に接す
る層の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておき、他の層よりも高めに窒素を含有させると
良い。

次に下地膜２０２の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず）をスパッタ法で形
成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜（微結晶
半導体膜を含む）であれば良い。非晶質半導体膜としては非晶質珪素膜もしくは非晶質シ
リコンゲルマニウム膜（ゲルマニウムを１×１０¹⁸〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度で含む
シリコン膜）を用いることができる。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い
。

そして、公知のレーザー結晶化法を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行い、結晶質珪素膜
２０３を形成する。なお、本実施例では固体レーザー（具体的にはＮｄ：ＹＡＧレーザー
の第２高調波）を用いるが、エキシマレーザーを用いても良い。また、結晶化方法はファ
ーネスアニール法を用いても良い。

次に、図３（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜２０３を１回目のフォトリソグラフィ工
程によりエッチングして島状の結晶質珪素膜２０４〜２０７を形成する。これらは後にト
ランジスタの活性層となる結晶質珪素膜である。

なお、本実施例ではトランジスタの活性層として結晶質珪素膜を用いているが、非晶質
珪素膜を活性層として用いることも可能である。

ここで本実施例では、島状の結晶質珪素膜２０４〜２０７上に酸化珪素膜からなる保護
膜（図示せず）を１３０ｎｍの厚さにスパッタ法で形成し、半導体をｐ型半導体とする不
純物元素（以下、ｐ型不純物元素という）を島状の結晶質珪素膜２０４〜２０７に添加す
る。ｐ型不純物元素としては周期表の１３族に属する元素（典型的にはボロンもしくはガ
リウム）を用いることができる。なお、この保護膜は不純物を添加する際に結晶質珪素膜
が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設け
る。

また、このとき添加されるｐ型不純物元素の濃度は、１×１０¹⁵〜５×１０¹⁷atoms/cm
³（代表的には１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷atoms/cm³）とすれば良い。この濃度で添加された
ｐ型不純物元素はｎチャネル型トランジスタのしきい値電圧の調節に用いられる。

次に、島状の結晶質珪素膜２０４〜２０７の表面を洗浄する。まず、オゾンを含む純水
を用いて表面を洗浄する。その際、表面に薄い酸化膜が形成されるため、さらに１％に希
釈したフッ酸水溶液を用いて薄い酸化膜を除去する。この処理により島状の結晶質珪素膜
２０４〜２０７の表面に付着した汚染物を除去できる。このときオゾンの濃度は６ｍｇ／
Ｌ以上とすることが好ましい。これら一連の処理は大気開放することなく行われる。

そして、島状の結晶質珪素膜２０４〜２０７を覆ってゲート絶縁膜２０８を形成する。
ゲート絶縁膜２０８としては、１０〜１５０ｎｍ、好ましくは５０〜１００ｎｍの厚さの
珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。本実施例では
８０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。

本実施例では、島状の結晶質珪素膜２０４〜２０７の表面洗浄からゲート絶縁膜２０８
の形成までを大気開放することなく行い、半導体膜とゲート絶縁膜の界面における汚染物
および界面準位の低減を図っている。この場合、洗浄室とスパッタ室とを少なくとも有し
たマルチチャンバー方式（もしくはインライン方式）の装置を用いれば良い。

次に、第１の導電膜２０９として３０ｎｍ厚の窒化タンタル膜を形成し、さらに第２の
導電膜２１０として３７０ｎｍのタングステン膜を形成する。他にも第１の導電膜として
タングステン膜、第２の導電膜としてアルミニウム合金膜を用いる組み合わせ、または第
１の導電膜としてチタン膜、第２の導電膜としてタングステン膜を用いる組み合わせを用
いても良い。

これらの金属膜はスパッタ法で形成すれば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ
等の不活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止することができる。また、タング
ステンターゲットの純度を９９．９９９９％とすることで、抵抗率が２０ｍΩｃｍ以下の
低抵抗なタングステン膜を形成することができる。

また、前述の半導体２０４〜２０７の表面洗浄から第２の導電膜２１０の形成までを大
気開放することなく行うことも可能である。この場合、洗浄室、絶縁膜を形成するスパッ
タ室および導電膜を形成するスパッタ室を少なくとも有したマルチチャンバー方式（もし
くはインライン方式）の装置を用いれば良い。

次に、レジスト２１１a〜２１１eを形成し、第２の導電膜２１０をエッチングする。こ
のエッチング条件は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）を用
いたドライエッチングにより行うことが好ましい。エッチングガスとしては四フッ化炭素
（ＣＦ₄）ガスと塩素（Ｃｌ₂）ガスと酸素（Ｏ₂）との混合ガスを用いる。

典型的なエッチング条件としては、ガス圧力を１Ｐａとし、この状態でコイル型の電極
に５００ＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）を印加してプラズマを生成する。また、基板
を乗せたステージには自己バイアス電圧として１５０ＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）
を印加して、負の自己バイアスが基板に加わるようにする。また、このとき各ガスの流量
は、四フッ化炭素ガスを２．５×１０^-5ｍ³/ｍｉｎ、塩素ガスを２．５×１０^-5ｍ³/ｍｉ
ｎ、酸素ガスを１．０×１０^-5ｍ³/ｍｉｎとすると良い（図３（Ｃ））。

これにより第２の導電膜（タングステン膜）２１０が選択的にエッチングされ、第２の
導電膜からなる電極２１２〜２１６が形成される。第２の導電膜２１０が選択的にエッチ
ングされる理由は、エッチングガスに酸素が加わることで第１の導電膜（窒化タンタル膜
）のエッチングの進行が極端に遅くなるためである。

なお、ここで第１の導電膜２０９を残しておくには理由がある。このとき第１の導電膜
をも一緒にエッチングすることは可能であるが、第１の導電膜をエッチングしてしまうと
、同工程でゲート絶縁膜２０８もエッチングされて膜減りしてしまう。このときゲート絶
縁膜２０８の膜厚が１００ｎｍ以上ならば問題とならないが、それ以下の厚さではその後
の工程中にゲート絶縁膜２０８の一部が除去され、その下の半導体膜が露呈し、トランジ
スタのソース領域もしくはドレイン領域となる半導体膜まで除去されてしまうことが起こ
りうるからである。

しかしながら、本実施例のように第１の導電膜２０９を残しておくことで上記問題を解
決することができる。

次に、レジスト２１１a〜２１１eおよび電極２１２〜２１６をマスクとして自己整合的
にｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加する。このときリンは第１の導電膜２０９
を貫通して添加される。こうして形成される不純物領域２１７〜２２５にはｎ型不純物元
素が１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³（代表的には２×１０²⁰〜５×１０²¹atoms/cm³）
の濃度で含む。

次に、レジスト２１１a〜２１１eをマスクとして、第１の導電膜２０９のエッチングを
行う。このエッチングは、ＩＣＰを用いたドライエッチング法により行い、エッチングガ
スとしては四フッ化炭素（ＣＦ₄）ガスと塩素（Ｃｌ₂）ガスとの混合ガスを用いる。典型
的なエッチング条件は、ガス圧力を１Ｐａとし、この状態でコイル型の電極に５００Ｗの
ＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）を印加してプラズマを生成する。また、基板を乗せたステ
ージには自己バイアス電圧として２０ＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）を印加して、負
の自己バイアスが基板に加わるようにする。また、このとき各ガスの流量は、四フッ化炭
素ガスを３．０×１０^-5ｍ³/ｍｉｎ、塩素ガスを３．０×１０^-5ｍ³/ｍｉｎとすると良い
。こうして、第１の導電膜からなる電極２２６〜２３０が形成される（図３（Ｄ））。

次に、図３（Ｅ）に示すように、レジスト２１１a〜２１１gをそのまま用いて第２の導
電膜からなる電極２１２〜２１６を選択的にエッチングする。このエッチングは、ＩＣＰ
を用いたドライエッチング法で行い、エッチングガスとしては四フッ化炭素（ＣＦ₄）ガ
スと塩素（Ｃｌ₂）ガスと酸素（Ｏ₂）との混合ガスを用いる。典型的なエッチング条件は
、ガス圧力を１Ｐａとし、この状態でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ電力（１３．５６
ＭＨｚ）を印加してプラズマを生成する。また、基板を乗せたステージには自己バイアス
電圧として２０ＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）を印加して、負の自己バイアスが基板
に加わるようにする。また、このとき各ガスの流量は、四フッ化炭素ガスを２．５×１０
^-5ｍ³/ｍｉｎ、塩素ガスを２．５×１０^-5ｍ³/ｍｉｎ、酸素ガスを１．０×１０^-5ｍ³/ｍ
ｉｎとすると良い。この酸素の存在により窒化タンタル膜のエッチングレートが抑制され
る。こうして第２のゲート電極２３１〜２３５が形成される。

次に、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加する。この工程では第２のゲート電
極２３１〜２３５がマスクとして機能し、第１の導電膜からなる電極２２６〜２３０の一
部を貫通してリンが添加され、リンを２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³（代表的には５
×１０¹⁷〜５×１０¹⁸atoms/cm³）の濃度で含むｎ型不純物領域２３６〜２４５が形成さ
れる。

また、ここでの添加条件は、リンが第１の導電膜およびゲート絶縁膜を貫通して島状の
結晶質珪素膜に到達するよう加速電圧を７０〜１２０ｋＶ（本実施例では９０ｋＶ）と高
めに設定する。

次に、図４（Ａ）に示すように、第１の導電膜からなる電極２２６〜２３０をエッチン
グして第１のゲート電極２４６〜２５０を形成する。このエッチングは、ＩＣＰを用いた
ドライエッチング法もしくはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）モードによるドライエッチ
ング法により行い、エッチングガスとしては四フッ化炭素（ＣＦ₄）ガスと塩素（Ｃｌ₂）
ガスとの混合ガスを用いる。典型的なエッチング条件は、ガス圧力を１Ｐａとし、この状
態でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）を印加してプラズマを生
成する。また、基板を乗せたステージには自己バイアス電圧として２０ＷのＲＦ電力（１
３．５６ＭＨｚ）を印加して、負の自己バイアスが基板に加わるようにする。また、この
とき各ガスの流量は、四フッ化炭素ガスを２．５×１０^-5ｍ³/ｍｉｎ、塩素ガスを２．５
×１０^-5ｍ³/ｍｉｎ、酸素ガスを１．０×１０^-5ｍ³/ｍｉｎとすると良い。

このとき、第１のゲート電極２４６〜２５０はｎ型不純物領域（ｂ）２３６〜２４５と
ゲート絶縁膜２０８を介して一部重なるようにエッチングされる。例えば、ｎ型不純物領
域（ｂ）２３６は、ゲート絶縁膜２０８を介して第１のゲート電極２４６に重ならない領
域２３６aおよび重なる領域２３６bに分けられ、ｎ型不純物領域（ｂ）２３７は、ゲート
絶縁膜２０８を介して第１のゲート電極２４６に重ならない領域２３７aおよび重なる領
域２３７bに分けられる。

次に、レジスト２５１a、２５１bを形成し、半導体をｐ型半導体にする不純物元素（以
下、ｐ型不純物元素という）を添加する。ｐ型不純物元素としては周期表の１３族に属す
る元素（代表的にはボロン）を添加すれば良い。ここではボロンが第１のゲート電極２４
７、２５０およびゲート絶縁膜２０８を貫通して半導体膜に到達するよう加速電圧を設定
する。こうしてｐ型不純物領域２５２〜２５５が形成される（図４（Ｂ））。

次に、図４（Ｃ）に示すように、第１の無機絶縁膜２５６として３０〜１００ｎｍの厚
さの窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を形成する。その後、添加されたｎ型不純物元素
およびｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、ファーネスアニール、レーザ
ーアニール、ランプアニールもしくはそれらを併用することができる。

次に、図４（Ｄ）に示すように、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜からなる第２の無
機絶縁膜２５７を５０〜２００ｎｍの厚さに形成する。この第２の無機絶縁膜２５７を形
成したら、３５０〜４５０℃の温度範囲で加熱処理を行う。なお、第２の無機絶縁膜２５
７を形成する前に、水素（Ｈ₂）ガスもしくはアンモニア（ＮＨ₃）ガスを用いたプラズマ
処理を行うことは有効である。

次に、有機絶縁膜２５８として可視光を透過する樹脂膜を１〜２μmの厚さに形成する
。樹脂膜としては、ポリイミド膜、ポリアミド膜、アクリル樹脂膜もしくはＢＣＢ（ベン
ゾシクロブテン）膜を用いれば良い。また、感光性樹脂膜を用いることも可能である。

なお、本実施例では第１の無機絶縁膜２５６、第２の無機絶縁膜２５７および有機絶縁
膜２５８の積層膜を総称して層間絶縁膜と呼ぶ。

次に、図５（Ａ）に示すように、有機絶縁膜２５８の上に仕事関数が大きく、可視光に
対して透明な酸化物導電膜からなる画素電極（陽極）２５９を８０〜１２０ｎｍの厚さに
形成する。本実施例では、酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した酸化物導電膜を形成する。
また、他の酸化物導電膜として、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、もしくはそれら
を組み合わせた化合物からなる酸化物導電膜を用いることも可能である。

なお、酸化物導電膜を成膜した後、パターニングを行って画素電極２５９を形成するが
、パターニング前に酸化物導電膜の表面の平坦化処理を行うこともできる。平坦化処理は
、プラズマ処理でも良いし、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）処理でも良い。

次に、層間絶縁膜に対してコンタクトホールを形成し、配線２６０〜２６６を形成する
。また、このとき配線２６６は画素電極２５９と接続されるように形成する。なお、本実
施例ではこの配線を、下層側から１５０ｎｍのチタン膜、３００ｎｍのチタンを含むアル
ミニウム膜、１００ｎｍのチタン膜をスパッタ法で連続形成した三層構造の積層膜とする
。

このとき、配線２６０、２６２はＣＭＯＳ回路のソース配線、２６１はドレイン配線と
して機能する。また、配線２６３はスイッチングトランジスタのソース配線、配線２６４
はスイッチングトランジスタのドレイン配線である。また、２６５は電流制御トランジス
タのソース配線（電流供給線に相当する）、２６６は電流制御トランジスタのドレイン配
線であり、画素電極２５９に接続される。

次に、図５（Ｂ）に示すようにバンク２６７を形成する。バンク２６７は１００〜４０
０ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。この
バンク２６７は画素と画素との間（画素電極と画素電極との間）を埋めるように形成され
る。また、次に形成する発光層等の有機ＥＬ膜が画素電極２５９の端部に直接触れないよ
うにする目的もある。

なお、バンク２６７は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必
要である。バンク２６７の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗
率を下げると、成膜時の静電気の発生を抑制することができる。その場合、バンク２６７
の材料となる絶縁膜の抵抗率が１×１０⁶〜１×１０¹²Ωｍ（好ましくは１×１０⁸〜１×
１０¹⁰Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。

また、バンク２６７にカーボン粒子や金属粒子を添加すると光吸収性が高まり、透過率
が低下する。即ち、発光装置の外部からの光が吸収されるのでＥＬ素子の陰極面に外部の
景色が映り込むといった不具合を避けることができる。

次に、ＥＬ層２６８を蒸着法により形成する。なお、本実施例では、正孔注入層および
発光層の積層体をＥＬ層と呼んでいる。即ち、発光層に対して正孔注入層、正孔輸送層、
正孔阻止層（もしくは、ホールブロッキング層という）、電子輸送層もしくは電子注入層
を組み合わせた積層体であるが、本明細書中では、これらのうち少なくとも発光層と正孔
輸送層を含む積層体であれば、ＥＬ層と呼ぶことにする。

なお、ここでは、ＥＬ層として発光層にトリプレット化合物を用い、緑色の発光を示す
層を形成させる方法について説明する。

本実施例では、まず正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を２０ｎｍの厚
さに成膜する。次に、正孔輸送層として、スターバーストアミンと呼ばれる芳香族アミン
のＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍ、同じく芳香族アミン系の化合物であるα−ＮＰＤを１０ｎｍ
の厚さに成膜する。つまり、本実施例では、正孔輸送層をＭＴＤＡＴＡとα−ＮＰＤとの
２層で形成される構造の場合について説明している。

正孔輸送層を形成する材料には、大きく分けて正孔輸送性低分子化合物と正孔輸送性高
分子化合物があるが、これらを複数用いて積層構造の正孔輸送層を形成することができる
。具体的には、正孔輸送性低分子化合物としては、ＴＰＡＣやＰＤＡ及びＴＰＤといった
化合物を用いることができる。又、正孔輸送性高分子化合物としては、ポリビニルカルバ
ゾール（ＰＶＫ）やＴＰＤを高分子の主鎖や側鎖に組み込んだ種々の高分子化合物を用い
ることができる。

なお、正孔輸送層は、複数の材料を積層させて形成することができるが、正孔輸送層全
体の膜厚は、２０〜１００ｎｍ程度が好ましく、積層する層の数が増えると一層あたりの
膜厚は薄くする必要がある。そのため、積層数は、２〜４層程度が好ましい。

さらに発光層としてＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）₃を共蒸着法により２０ｎｍの厚さに成膜
する。発光層を形成した後で、ホールブロッキング層としてＢＣＰを１０ｎｍ、電子輸送
層としてアルミキノリラト錯体（Ａｌｑ₃）を４０ｎｍの厚さに形成する。

なお、ここでは、緑色の発光を示すＥＬ層を形成する場合について説明したが、緑色の
発光材料としては、先に電子輸送層を形成する材料として挙げたアルミキノリラト錯体（
Ａｌｑ₃）、ベンゾキノリノラトベリリウム錯体（ＢｅＢｑ）を用いることもできる。さ
らには、アルミキノリラト錯体（Ａｌｑ₃）にクマリン６やキナクリドンといった材料を
ドーパントとして用いたものを発光材料として用いることもできる。

さらに、赤色の発光を示すＥＬ層を形成する場合には、Ｅｕ錯体（Ｅｕ（ＤＣＭ）₃（
Ｐｈｅｎ）の他にアルミキノリラト錯体（Ａｌｑ₃）にＤＣＭ−１をドーパントとして用
いたもの等を発光材料として用いることができる。

また、青色の発光を示すＥＬ層を形成する場合には、ジスチリル誘導体であるＤＰＶＢ
ｉの他に、アゾメチン化合物を配位子に持つ亜鉛錯体及びＤＰＶＢｉにペリレンをドーピ
ングしたものを発光材料に用いることができる。

本発明を実施する上で、例えば、赤色、青色及び緑色のＥＬ層を形成させる場合には、
以上に示したような発光材料を用いることができる。又、発光材料としては、必要に応じ
てシングレット化合物とトリプレット化合物とを自由に組み合わせて用いることができる
。なお、トリプレット化合物には、発明を解決する手段のところで紹介した材料を用いる
こともできる。

しかし、赤色、青色及び緑色のＥＬ層を形成させるのは、実施例の一つであるためこれ
に限定されることはなく、その他の色を複数組み合わせて形成することも可能である。

ＥＬ層２６８を形成したら、仕事関数の小さい導電膜からなる陰極２６９を３００ｎｍ
の厚さに形成する。仕事関数の小さい導電膜としては、長周期型周期律表の１族もしくは
２族に属する元素や３〜１１族に属する遷移元素を含む導電膜を用いれば良い。本実施例
では、イッテルビウム（Ｙｂ）からなる導電膜を用いるが、その他にリチウムとアルミニ
ウムとの化合物からなる導電膜を用いることもできる。こうして画素電極（陽極）２５９
、ＥＬ層２６８および陰極２６９を含むＥＬ素子２７０が形成される。

なお、陰極２６９を形成した後、ＥＬ素子２７０を完全に覆うようにしてパッシベーシ
ョン膜２７１を設けることは有効である。パッシベーション膜２７１としては、炭素膜、
窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み
合わせた積層で用いる。

この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素
膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜
は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低いＥＬ層２６８の
上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果
が高く、ＥＬ層２６８の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止
工程を行う間にＥＬ層２６８が酸化するといった問題を防止することができる。

さらに、少なくとも画素部を囲むように基板２０１（もしくは下地膜２０２）上に、シ
ール材（図示せず）を設け、カバー材２７２を貼り合わせる。シール材としては脱ガスが
少なく水や酸素を透過しにくい紫外線硬化樹脂を用いれば良い。また、空隙２７３は不活
性ガス（窒素ガスもしくは希ガス）、樹脂（紫外線硬化樹脂もしくはエポキシ樹脂）また
は不活性気体で充填すれば良い。

また、空隙２７３に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設ける
ことは有効である。また、カバー材２７２はガラス基板、金属基板（好ましくはステンレ
ス基板）、セラミックス基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む）
を用いれば良い。なお、プラスチック基板を用いる場合、表面および裏面に炭素膜（好ま
しくはダイヤモンドライクカーボン膜）を設けて酸素や水の透過を防ぐことが好ましい。

こうして図５（Ｂ）に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク２６７を形
成した後、パッシベーション膜２７１を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（ま
たはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効
である。また、さらに発展させてカバー材２７２を貼り合わせる工程までを大気解放せず
に連続的に処理することも可能である。

こうして、基板２０１上にｎチャネル型トランジスタ６０１、ｐチャネル型トランジス
タ６０２、スイッチングトランジスタ（映像データ信号を画素内に伝送するスイッチング
素子として機能するトランジスタ）６０３および電流制御トランジスタ（ＥＬ素子に流れ
る電流を制御する電流制御素子として機能するトランジスタ）６０４が形成される。

このとき駆動回路は基本回路としてｎチャネル型トランジスタ６０１とｐチャネル型ト
ランジスタ６０２とを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路を含む。また、画素部はスイッ
チングトランジスタ６０３および電流制御トランジスタ６０４を含む複数の画素により形
成されている。

ここまでの製造工程で必要としたフォトリソグラフィ工程は７回であり、一般的なアク
ティブマトリクス型発光装置よりも少ない。即ち、トランジスタの製造工程が大幅に簡略
化されており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実現できる。

さらに、図４（Ａ）を用いて説明したように、第１のゲート電極にゲート絶縁膜を介し
て重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャ
ネル型トランジスタを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現で
きる。

さらに、ＥＬ素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った本実施例の発光
装置について図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。なお、必要に応じて図３〜図５で用
いた符号を引用する。

図６（Ａ）は、ＥＬ素子の封止までを行った状態を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ
）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された５０１は画素部、５０２はソース
側駆動回路、５０３はゲート側駆動回路である。また、５０４はカバー材、５０５は第１
シール材、５０６は第２シール材である。

なお、５０７はソース側駆動回路５０２及びゲート側駆動回路５０３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）５０８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。

次に、断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。基板２０１の上方には画素部５
０１、ソース側駆動回路５０２が形成されており、画素部５０１は電流制御用トランジス
タ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極２５９を含む複数の画素により形
成される。また、ソース側駆動回路５０２はｎチャネル型トランジスタ６０１とｐチャネ
ル型トランジスタ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図５（Ｂ）参照）を用いて形成
される。なお、基板２０１に偏光板（代表的には円偏光板）を貼り付けても良い。

画素電極２５９はＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極２５９の両端にはバ
ンク２６７が形成され、画素電極２５９上にはＥＬ層２６８およびＥＬ素子の陰極２６９
が形成される。陰極２６９は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線５０７を経由
してＦＰＣ５０８に電気的に接続されている。さらに、画素部５０１及びソース側駆動回
路５０２に含まれる素子は全てパッシベーション膜２７１で覆われている。

また、第１シール材５０５によりカバー材５０４が貼り合わされている。なお、カバー
材５０４とＥＬ素子との間隔を確保するためにスペーサを設けても良い。そして、第１シ
ール材５０５の内側には空隙２７３が形成されている。なお、第１シール材５０５は水分
や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空隙２７３の内部に吸湿効果を
もつ物質や酸化防止効果をもつ物質を設けることは有効である。

なお、カバー材５０４の表面および裏面には保護膜として炭素膜（具体的にはダイヤモ
ンドライクカーボン膜）５０９a、５０９bを２〜３０ｎｍの厚さに設けると良い。このよ
うな炭素膜は、酸素および水の侵入を防ぐとともにカバー材５０４の表面を機械的に保護
する役割をもつ。

また、カバー材５０４を接着した後、第１シール材５０５の露呈面を覆うように第２シ
ール材５０６を設けている。第２シール材５０６は第１シール材５０５と同じ材料を用い
ることができる。

以上のような構造でＥＬ素子を封入することにより、ＥＬ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
とを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。

なお、図６（Ａ）、（Ｂ）に示したように、同一の基板上に画素部および駆動回路を有
しＦＰＣまで取り付けられた発光装置を、本明細書中では特に駆動回路内蔵型発光装置と
呼ぶ。

また、本実施例を実施して作製された発光装置は、デジタル信号により動作させること
もアナログ信号により動作させることも可能である。

本実施例では、本発明を実施する上で用いることができる複数のＥＬ層を形成し、これ
らを用いたＥＬ素子の特性を示す。なお、本実施例において作製したＥＬ層の構成を図７
に示す。

図７（Ａ）は、ＥＬ素子ａの構成を示す。まず、酸化インジウムと酸化スズを組み合わ
せた化合物からなる陽極上に正孔輸送層としてα−ＮＰＤを蒸着法により、４０ｎｍの膜
厚で形成する。その上に発光層を形成する発光材料としてトリプレット化合物であるＩｒ
（ｐｐｙ）₃とＣＢＰを共蒸着法により２０ｎｍに成膜する。さらに発光層上に電子輸送
層としてＢＣＰを１０ｎｍ、Ａｌｑ₃を４０ｎｍ、それぞれ蒸着法により形成した後、陰
極としてＹｂを４００ｎｍの膜厚に蒸着することによりＥＬ素子ａが形成される。なお、
ＥＬ素子ａにより得られる発光は、トリプレット化合物による三重項励起エネルギーを利
用したものである。

図７（Ｂ）は、ＥＬ素子ｂの構成を示す。まず、酸化インジウムと酸化スズを組み合わ
せた化合物からなる陽極上に正孔注入層として、銅フタロシアニンを２０ｎｍ、正孔輸送
層としてＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍ、α−ＮＰＤを１０ｎｍ、それぞれ蒸着法により形成す
る。その上に発光層を形成する発光材料としてシングレット化合物であるＡｌｑ₃を蒸着
法により５０ｎｍに成膜する。そして、陰極としてＹｂを４００ｎｍの膜厚に蒸着するこ
とによりＥＬ素子ｂが形成される。なお、ＥＬ素子ｂにより得られる発光は、シングレッ
ト化合物による一重項励起エネルギーを利用したものである。

図７（Ｃ）は、ＥＬ素子ｃの構成を示す。まず、酸化インジウムと酸化スズを組み合わ
せた化合物からなる陽極上に正孔輸送層として、α−ＮＰＤを５０ｎｍ蒸着法により形成
する。その上に発光層を形成する発光材料としてシングレット化合物であるＡｌｑ₃を蒸
着法により５０ｎｍに成膜する。そして、陰極としてＹｂを４００ｎｍの膜厚に蒸着する
ことによりＥＬ素子ｃを形成する。なお、ＥＬ素子ｃにより得られる発光は、シングレッ
ト化合物による一重項励起エネルギーを利用したものである。また、ＥＬ素子ｃは、発光
層と正孔輸送層のみでＥＬ層が形成されている。

図７（Ｄ）は、ＥＬ素子ｄの構成を示す。まず、酸化インジウムと酸化スズを組み合わ
せた化合物からなる陽極上に正孔注入層として、ポリチオフェン誘導体であるＰＥＤＯＴ
をスピンコート法により３０ｎｍの膜厚で成膜する。さらに、発光材料としてポリパラフ
ェニレンビニレン（以下ＰＰＶで示す）をその上にスピンコート法により８０ｎｍの膜厚
で形成する。そして、陰極としてＹｂを４００ｎｍの膜厚に蒸着法を用いて形成すること
によりＥＬ素子ｄを形成する。なお、ＥＬ素子ｄにより得られる発光は、シングレット化
合物による一重項励起エネルギーを利用したものである。また、ＥＬ素子ｄは、発光層に
高分子材料を用いている点において、これまで示した他のＥＬ素子と異なる。

次に、図７において説明したＥＬ素子を用いて電気的な特性評価を行った。この結果を
図８に示す。まず、図８（Ａ）に電流密度に対する輝度特性を示す。大きく分けると、ト
リプレット化合物を用いたＥＬ素子とシングレット化合物を用いたＥＬ素子で、電流密度
に対する特性に違いが見られた。すなわち、トリプレット化合物を用いたＥＬ素子ａにつ
いては、６０mA/cm²の電流密度に対して６０００cd/m²位の輝度が得られたが、シングレ
ット化合物を用いたＥＬ素子ｂ、ＥＬ素子ｃ及びＥＬ素子ｄに関しては、約３分の１であ
る２０００cd/m²位の輝度しか得られなかった。

さらに、図８（Ｂ）には、電流密度に対する外部量子効率を測定した結果を示す。外部
量子効率に関しても輝度特性と同様にトリプレット化合物をＥＬ素子に用いたＥＬ素子ａ
が圧倒的に良い特性を示した。最も差の大きいところでは、７倍程度の高量子効率が得ら
れている。

図８の結果で示されたように、ＥＬ素子にトリプレット化合物を用いることでより効率
よく発光を得ることができる。

そこで、トリプレット化合物を用いた図７（Ａ）のＥＬ素子ａにより得られる発光をさ
らに改善するために、さらに別の層を設けた。

図９（Ａ）には、図７（Ａ）で示したのと同じＥＬ素子ａを示す。そして、図９（Ｂ）
には、ＥＬ素子ａの陽極上に銅フタロシアニンを蒸着法により２０ｎｍの膜厚で形成させ
たものである。この時の電気特性に関して図１０に示したが、図１０（Ａ）で示されるよ
うに、銅フタロシアニンを陽極上に設けることでＥＬ素子の輝度自体はそれほど変化しな
かったが、輝度が保持される時間が長くなった。

また、図１０（Ｂ）からは、膜が一層増えることにより初期に流れる電流の値に差が生
じるが、時間の経過とともにほぼ同じになることから、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に
より同じ電流量を流した時のＥＬ素子の耐久性は向上することが明らかになった。通常、
銅フタロシアニンは、陽極からの正孔の注入性を良くする正孔注入材料として知られてい
るが、ここでは、ＥＬ素子の耐久性を向上させる材料であることが言える。なお、この結
果は、６．５Ｖの低電圧下で、連続的にＥＬ素子を点灯させて、時間の経過に伴うＥＬ素
子の輝度およびＥＬ素子に流れる電流量を測定したものである。また、本実施例で示した
銅フタロシアニンの代わりにポリチオフェン系の材料、例えばＰＥＤＯＴ（poly(3,4‐et
hylene dioxythiophene)）を用いることも可能である。

そこで、図９（Ｃ）で示すようなＥＬ素子を作製した。図９（Ｂ）の正孔輸送層である
α−ＮＰＤ（４０ｎｍ）の代わりにＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍ、α−ＮＰＤを１０ｎｍ、蒸
着法によりそれぞれ形成した。つまり、これまでの銅フタロシアニンと正孔輸送層との２
層間にもう１層の正孔輸送層を設けて、２層間のＨＯＭＯ準位におけるエネルギー差を小
さくしている。なお、本明細書中では、図９（Ｃ）の素子をＥＬ素子ａ’と呼ぶことにす
る。

図９（Ｃ）で示すＥＬ素子の電気特性について、図１１に示す。図１１（Ａ）は、図９
（Ａ）に示すＥＬ素子ａとＥＬ素子ａに銅フタロシアニンからなる正孔注入層とＭＴＤＡ
ＴＡからなる正孔輸送層を形成させたＥＬ素子ａ’について、その電流密度に対する発光
輝度を測定した結果である。これにより、銅フタロシアニン及びＭＴＤＡＴＡを積層する
ことによるＥＬ素子の発光輝度に影響がないことが分かる。

また、図１１（Ｂ）は、ＥＬ素子に電圧を印加したときの発光輝度について測定した結
果であるが、銅フタロシアニン及びＭＴＤＡＴＡを積層することによる輝度の向上が見ら
れる。同じ電圧を印加したときの輝度が向上したことから、同じ発光輝度をより低電圧で
行えることになる。

さらに、図１１（Ｃ）には、ＥＬ素子に電圧を印加したときの電流量について測定した
結果を示す。ここでは、印加電圧に対する電流量は、同じ電圧で見たときにＥＬ素子ａよ
りもＥＬ素子ａ’において増加している。

以上の結果は、ＥＬ素子ａに銅フタロシアニン及びＭＴＤＡＴＡを積層してＥＬ素子ａ
’を形成することにより、ＥＬ素子の低電圧化が実現されたことを示している。

さらにＥＬ素子ａ’における応答速度について、測定を行った。測定は、任意の電源に
より、ＤＣ（直流電流）を印加して、これをＯＮ、ＯＦＦにより切り替える。なお、ＯＮ
は、選択期間であり、電圧を印加する期間のことをいう。また、ＯＦＦは、非選択期間で
あり、電圧は０Ｖである。又、これらの期間は、いずれも２５０μsである。

なお、具体的には、顕微鏡に光電子増倍管（Photomultiplier）を設置し、光電子増倍
管の出力をオシロスコープで読みとった値で、評価を行った。また、本測定においては、
ＯＦＦからＯＮへの切り替えを立ち上がり、ＯＮからＯＦＦへの切り替えを立ち下がりと
定義する。そして、電源の電圧がＯＦＦからＯＮに切り替わった瞬間から、それに追従す
る光学応答が１００％の発光輝度に対して９０％まで増加した発光輝度を示すのに要する
時間を立ち上がりの応答時間とした。また、電源の電圧がＯＮからＯＦＦに切り替わった
瞬間から、それに追従する光学応答が、それまでの１００％の発光輝度に対して１０％ま
で減少した発光輝度を示すのに要する時間を立ち下がりの応答時間とした。

この時の測定の様子を図２５に示す。なお、図２５において矢印ａで示されるのが電源
の出力（電圧）であり、矢印ｂで示されるのが出力に対する光学応答である。また、光電
子増倍管は、マイナス出力タイプを用いたため、ＯＦＦ（０Ｖ）からＯＮ（ここでは６Ｖ
の例を示す）に切り替わったときに、負電位が出力されている。

図２５に９０％の輝度が得られた点を矢印ｃで示したが、この時の立ち上がりの応答時
間は２８μｓであった。なお、本実施例において、電源の出力が６Ｖであるとき、ＥＬ素
子により多少のバラツキはあるものの、立ち上がり及び立ち下がりの応答時間は、いずれ
も１〜１００μｓ、好ましくは１〜５０μｓの範囲で実施することができる。さらにＯＮ
における電圧を６Ｖから１０Ｖまで１Ｖずつ変えて測定した結果（立ち上がり時間及び立
ち下がり時間）を表１に示す。

表１からこれらの電圧の範囲における応答速度は非常に速いため、通常のデジタル駆動
においても問題なく使用できることが示された。

本実施例のアクティブマトリクス型発光装置における画素部の断面構造を図１２に示す
。図１２において、１０は絶縁体、１１は図５（Ｂ）の電流制御トランジスタ（ＴＦＴ）
６０４、１２は画素電極（陽極）、１３はバンク、１４は公知の正孔注入層、１５は赤色
に発光する発光層、１６は緑色に発光する発光層、１７は青色に発光する発光層、１８は
公知の電子輸送層、１９は陰極である。

このとき本実施例では、赤色に発光する発光層１５および青色に発光する発光層１７と
してトリプレット化合物を用い、緑色に発光する発光層１６としてシングレット化合物を
用いる。即ち、シングレット化合物を用いたＥＬ素子は緑色に発光するＥＬ素子であり、
前記トリプレット化合物を用いたＥＬ素子は赤色に発光するＥＬ素子および青色に発光す
るＥＬ素子である。

低分子の有機化合物を発光層として用いる場合、現状では赤色に発光する発光層と青色
に発光する発光層の寿命が緑色に発光する発光層よりも短い。これは発光効率が劣るため
、緑色と同じ発光輝度を得るためには動作電圧を高く設定しなければならず、その分劣化
の進行が早まるためである。

しかしながら、本実施例では赤色に発光する発光層１５と青色に発光する発光層１７と
して発光効率の高いトリプレット化合物を用いているため、緑色に発光する発光層１６と
同じ発光輝度を得ながらも動作電圧を揃えることが可能である。従って、赤色に発光する
発光層１５及び青色に発光する発光層１７の劣化が極端に早まることはなく、色ずれ等の
問題を起こさずにカラー表示を行うことが可能となる。また、動作電圧を低く抑えること
ができることは、トランジスタの耐圧のマージンを低く設定できる点からも好ましいこと
である。

なお、本実施例では、赤色に発光する発光層１５及び青色に発光する発光層１７として
トリプレット化合物を用いた例を示しているが、さらに緑色に発光する発光層１６にトリ
プレット化合物を用いることも可能である。

次に、本実施例を実施した場合における画素部の回路構成を図１３に示す。なお、ここ
では赤色に発光するＥＬ素子を含む画素（画素（赤））２０a、緑色に発光するＥＬ素子
を含む画素（画素（緑））２０bおよび青色に発光するＥＬ素子を含む画素（画素（青）
）２０cの三つを図示しているが、いずれも回路構成は同一である。

図１３（Ａ）において、２１はゲート配線、２２a〜２２cはソース配線（データ配線）
、２３a〜２３cは電流供給線である。電流供給線２３はＥＬ素子の動作電圧を決定する配
線であり、赤色発光の画素２０a、緑色発光の画素２０bおよび青色発光の画素２０cのい
ずれの画素においても同じ電圧が印加される。従って、配線の線幅（太さ）も全て同一設
計で良い。

また、２４a〜２４cはスイッチングトランジスタであり、ここではｎチャネル型トラン
ジスタで形成されている。なお、ここではソース領域とドレイン領域との間に二つのチャ
ネル形成領域を有した構造を例示しているが、二つ以上もしくは一つであっても構わない
。

また、２５a〜２５cは電流制御トランジスタであり、ゲートはスイッチングトランジス
タ２４a〜２４cのいずれかに、ソースは電流供給線２３a〜２３cのいずれかに、ドレイン
はＥＬ素子２６a〜２６cのいずれかに接続される。なお、２７a〜２７cはコンデンサであ
り、各々電流供給線２５a〜２５cのゲートに印加される電圧を保持する。但し、コンデン
サ２７a〜２７cは省略することも可能である。

なお、図１３（Ａ）ではｎチャネル型トランジスタからなるスイッチングトランジスタ
２４a〜２４cおよびｐチャネル型トランジスタからなる電流制御トランジスタ２５a〜２
５cを設けた例を示しているが、図１３（Ｂ）に示すように、画素（赤）３０a、画素（緑
）３０bおよび画素（青）３０cの各々に、ｐチャネル型トランジスタからなるスイッチン
グトランジスタ２８a〜２８cおよびｎチャネル型トランジスタからなる電流制御トランジ
スタ２９a〜２９cを設けることも可能である。

さらに、図１３（Ａ）、（Ｂ）では一つの画素内に二つのトランジスタを設けた例を示
しているが、トランジスタの個数は二つ以上（代表的には三つ〜六つ）であっても良い。
その場合においても、ｎチャネル型トランジスタとｐチャネル型トランジスタとをどのよ
うに組み合わせて設けても構わない。

本実施例では、ＥＬ素子２６aが赤色発光のＥＬ素子であり、ＥＬ素子２６cが青色発光
のＥＬ素子であり、いずれも発光層としてトリプレット化合物を用いている。また、ＥＬ
素子２６bが緑色発光のＥＬ素子であり、発光層としてシングレット化合物を用いている
。

こうしてトリプレット化合物とシングレット化合物を使い分けることでＥＬ素子２６a
〜２６cの動作電圧をすべて同一（１０Ｖ以下、好ましくは３〜１０Ｖ）とすることが可
能となる。従って、発光装置に必要な電源を例えば３Ｖもしくは５Ｖで統一することがで
きるため、回路設計が容易となる利点がある。

なお、本実施例の構成は、実施例１または、実施例２のいずれの構成とも組み合わせて
実施することが可能である。

本実施例では、画素部および駆動回路をすべてｎチャネル型トランジスタで形成した場
合について説明する。なお、ｎチャネル型トランジスタの製造工程は実施例１に従えば良
いので説明は省略する。

本実施例の発光装置の断面構造を図１４に示す。なお、基本的な構造は実施例１に示し
た図５（Ｂ）の断面構造と同じであるため、ここでは相違点のみを説明することとする。

本実施例では、図５（Ｂ）のｐチャネル型トランジスタ６０２の代わりにｎチャネル型
トランジスタ１２０１が設けられ、電流制御トランジスタ６０４の代わりにｎチャネル型
トランジスタからなる電流制御トランジスタ１２０２が設けられている。

また、電流制御トランジスタ１２０２のドレインに接続された配線２６６はＥＬ素子の
陰極として機能し、その上にＥＬ層１２０３、酸化物導電膜からなる陽極１２０４、パッ
シベーション膜１２０５が設けられている。このとき配線２６６は周期表の１族もしくは
２族に属する元素を含む金属膜で形成されるか、少なくともＥＬ層１２０３と接する面が
、周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜で形成されることが望ましい。

また、本実施例で用いるｎチャネル型トランジスタはすべてエンハンスメント型トラン
ジスタであっても良いし、すべてデプレッション型トランジスタであっても良い。勿論、
両者を作り分けて組み合わせて用いることも可能である。

ここで画素の回路構成を図１５に示す。なお、図１３と同一の符号を付した部分につい
ては図１３の説明を参照すれば良い。

図１５に示すように、画素（赤）３５a、画素（緑）３５b、画素（青）３５cの各々に
設けられたスイッチングトランジスタ２４a〜２４cおよび電流制御トランジスタ３６a〜
３６cは、すべてｎチャネル型トランジスタで形成されている。

本実施例の構成によれば、実施例１の発光装置の製造工程においてｐチャネル型トラン
ジスタを形成するためのフォトリソグラフィ工程、及び実施例１における画素電極（陽極
）を形成するためのフォトリソグラフィ工程を省略することができるため、さらに製造工
程を簡略化することが可能である。

なお、本実施例の構成は実施例１〜実施例３のいずれの構成とも組み合わせて実施する
ことが可能である。

本実施例では、画素部および駆動回路をすべてｐチャネル型トランジスタで形成した場
合について説明する。本実施例の発光装置の断面構造を図１６に示す。なお、実施例１に
示した図５（Ｂ）と同一の符号を付してある部分は実施例１の説明を参照すれば良い。

本実施例では、駆動回路がｐチャネル型トランジスタ１４０１およびｐチャネル型トラ
ンジスタ１４０２で形成されるＰＭＯＳ回路で形成され、画素部がｐチャネル型トランジ
スタからなるスイッチングトランジスタ１４０３およびｐチャネル型トランジスタからな
る電流制御トランジスタ１４０４を有している。なお、ｐチャネル型トランジスタ１４０
１の活性層は、ソース領域４１、ドレイン領域４２、ＬＤＤ領域４３a、４３bおよびチャ
ネル形成領域４４を含む。活性層の構成は、ｐチャネル型トランジスタ１４０２、スイッ
チングトランジスタ１４０３、電流制御トランジスタ１４０４も同様である。

ここで本実施例のｐチャネル型トランジスタの製造工程について図１７を用いて説明す
る。まず、実施例１の製造工程に従って図３（Ｂ）の工程まで行う。

次に、レジスト２１１a〜２１１eを用いて第２の導電膜からなる電極２１２〜２１６を
形成する。そして、レジスト２１１a〜２１１eおよび第２の導電膜からなる電極２１２〜
２１６をマスクとして周期表の１３族に属する元素（本実施例ではボロン）を半導体膜に
添加し、１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度でボロンを含む領域（以下、ｐ型不純
物領域（ａ）という）３０１〜３０９を形成する（図１７（Ａ））。

次に、レジスト２１１a〜２１１eを用いて第２の導電膜からなる電極２１２〜２１６を
図３（Ｅ）と同様のエッチング条件でエッチングし、第２のゲート電極３１０〜３１４を
形成する（図１７（Ｂ））。

次に、レジスト２１１a〜２１１eおよび第２のゲート電極３１０〜３１４をマスクとし
て第１の導電膜２０９を図３（Ｄ）と同様のエッチング条件でエッチングし、第１のゲー
ト電極３１５〜３１９を形成する。

そして、レジスト２１１a〜２１１eおよび第２のゲート電極３１０〜３１４をマスクと
して周期表の１３族に属する元素（本実施例ではボロン）を半導体膜に添加し、１×１０
¹⁶〜１×１０¹⁹atoms/cm³（代表的には１×１０¹⁷〜１×１０¹⁸atoms/cm³）の濃度でボロ
ンを含む領域（以下、ｐ型不純物領域（ｂ）という）３２０〜３２９を形成する（図１７
（Ｃ））。

この後の工程は実施例１の図４（Ｃ）以降の工程に従えば良い。以上のような工程によ
り図１６に示す構造の発光装置を形成することができる。

また、本実施例で用いるｐチャネル型トランジスタはすべてエンハンスメント型トラン
ジスタであっても良いし、すべてデプレッション型トランジスタであっても良い。勿論、
両者を作り分けて組み合わせて用いることも可能である。

ここで画素の回路構成を図１８に示す。なお、図１３と同一の符号を付した部分につい
ては図１３の説明を参照すれば良い。

図１８に示すように、画素（赤）５０a、画素（緑）５０b、画素（青）５０cの各々に
設けられたスイッチングトランジスタ５１a〜５１cおよび電流制御トランジスタ５２a〜
５２cはすべてｐチャネル型トランジスタで形成される。

本実施例の構成によれば、実施例１の発光装置の製造工程において１回のフォトリソグ
ラフィ工程を省略することができるため、実施例１よりも製造工程を簡略化することが可
能である。

なお、本実施例の構成は実施例１〜実施例４のいずれの構成とも組み合わせて実施する
ことが可能である。

本発明のアクティブマトリクス型の発光装置は、半導体素子としてＭＯＳ（Metal Oxid
e Semiconductor）トランジスタを用いることもできる。その場合、半導体基板（典型的
にはシリコンウエハ）に公知の方法で形成されたＭＯＳトランジスタを用いれば良い。

なお、本実施例における半導体素子以外の構成は、実施例１〜５の構成と組み合わせて
実施することが可能である。

実施例１において、図６に示した駆動回路内蔵型発光装置は、同一の絶縁体上に画素部
および駆動回路が一体形成された例であるが、駆動回路を外付けＩＣ（集積回路）で設け
ることも可能である。このような場合、構造は図１９（Ａ）のようになる。

図１９（Ａ）に示すモジュールは、アクティブマトリクス基板６０（画素部６１、配線
６２a、６２bを含む）にＦＰＣ６３が取り付けられ、そのＦＰＣ６３を介してプリント配
線板６４が取り付けられている。ここでプリント配線板６４の機能ブロック図を図１９（
Ｂ）に示す。

図１９（Ｂ）に示すように、プリント配線板６４の内部には少なくともＩ／Ｏポート（
入力もしくは出力部ともいう）６５、６８、ソース側駆動回路６６およびゲート側駆動回
路６７として機能するＩＣが設けられている。

このように、基板面に画素部が形成されたアクティブマトリクス基板にＦＰＣが取り付
けられ、そのＦＰＣを介して駆動回路としての機能を有するプリント配線板が取り付けら
れた構成のモジュールを、本明細書では特に駆動回路外付け型発光モジュールと呼ぶこと
にする。

また、図２０（Ａ）に示すモジュールは、駆動回路内蔵型発光装置７０（画素部７１、
ソース側駆動回路７２、ゲート側駆動回路７３、配線７２a、７３aを含む）にＦＰＣ７４
が取り付けられ、そのＦＰＣ７４を介してプリント配線板７５が取り付けられている。こ
こでプリント配線板７５の機能ブロック図を図２０（Ｂ）に示す。

図２０（Ｂ）に示すように、プリント配線板７５の内部には少なくともＩ／Ｏポート７
６、７９、コントロール部７７として機能するＩＣが設けられている。なお、ここではメ
モリ部７８が設けられているが、必ずしも必要ではない。また、コントロール部７７は、
駆動回路の制御、映像データの補正などをコントロールするための機能を有した部位であ
る。

このように、基板面に画素部および駆動回路が形成された駆動回路内蔵型発光装置にコ
ントローラーとしての機能を有するプリント配線板が取り付けられた構成のモジュールを
、本明細書では特にコントローラー外付け型発光モジュールと呼ぶことにする。

本発明を実施して形成された発光装置（実施例９に示した形態のモジュールも含む）は
様々な電気器具に内蔵され、画素部は映像表示部として用いられる。本発明の電気器具と
しては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディ
スプレイ）、ナビゲーションシステム、音響機器、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲ
ーム機器、携帯機器（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
）、記録媒体を備えた画像再生装置などが挙げられる。それら電気器具の具体例を図２１
、図２２に示す。

図２１（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３を含
む。本発明の発光装置は表示部２００３に用いることができる。表示部２００３にＥＬ素
子を有した発光装置を用いる場合、ＥＬ素子が自発光型であるためバックライトが必要な
く薄い表示部とすることができる。

図２１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１
０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６を含む。本発明の発
光装置は表示部２１０２に用いることができる。

図２１（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体２２０１、表示部２２０２、接眼部２２０
３、操作スイッチ２２０４を含む。本発明の発光装置もしくは液晶表示装置は表示部２２
０２に用いることができる。

図２１（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、
本体２３０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ２３０３
、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５を含む。表示部（ａ）は主として画像情
報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明の発光装置はこれら
表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には
、ＣＤ再生装置、ゲーム機器なども含まれうる。

図２１（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、表示部２４０
２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、メモリスロット２４０５を含む。本発明の
発光装置は表示部２４０２に用いることができる。この携帯型コンピュータはフラッシュ
メモリや不揮発性メモリを集積化した記録媒体に情報を記録したり、それを再生したりす
ることができる。

図２１（Ｆ）はパーソナルコンピュータであり、本体２５０１、筐体２５０２、表示部
２５０３、キーボード２５０４を含む。本発明の発光装置は表示部２５０３に用いること
ができる。

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。表示部にＥＬ素子を有した発光装置を用いた場合、ＥＬ素子の応答速度が
非常に高いため遅れのない動画表示が可能となる。

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望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響機器
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望ましい。

図２２（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６
０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６を含む。本発明の発光
装置は表示部２６０４にて用いることが出来る。なお、表示部２６０４は黒色の背景に白
色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。

図２２（Ｂ）も携帯電話であるが、図２２（Ａ）とは異なり、二つ折りのタイプである
。本体２６１１、音声出力部２６１２、音声入力部２６１３、表示部ａ２６１４、表示部
ｂ２６１５、アンテナ２６１６を含む。なお、このタイプの携帯電話には、操作スイッチ
が付いていないが、表示部ａ又は、表示部ｂのうち、一方の表示部に図２２（Ｃ）、（Ｄ
）、（Ｅ）で示すような文字情報を表示をさせてその機能をもたせている。また、もう一
方の表示部には、主として画像情報を表示することになる。なお、本発明の発光装置は表
示部ａ２６１４又は、表示部ｂ２６１５にて用いることができる。

図２２（Ｂ）に示した携帯電話の場合、表示部に用いた発光装置にＣＭＯＳ回路でセン
サ（ＣＭＯＳセンサ）を内蔵させ、指紋もしくは手相を読みとることで使用者を認証する
認証システム用端末として用いることもできる。また、外部の明るさ（照度）を読みとり
、設定されたコントラストで情報表示が可能となるように発光させることもできる。

さらに、操作スイッチ２６０５を使用している時に輝度を下げ、操作スイッチの使用が
終わったら輝度を上げることで低消費電力化することができる。また、着信した時に表示
部２６０４の輝度を上げ、通話中は輝度を下げることによっても低消費電力化することが
できる。また、継続的に使用している場合に、リセットしない限り時間制御で表示がオフ
になるような機能を持たせることで低消費電力化を図ることもできる。なお、これらはマ
ニュアル制御であっても良い。

図２２（Ｆ）は音響再生装置、具体的には車載用オーディオであり、本体２６２１、表
示部２６２２、操作スイッチ２６２３、２６２４を含む。本発明の発光装置は表示部２６
２２にて用いることが出来る。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や
家庭用の音響再生装置に用いても良い。なお、表示部２６２２は黒色の背景に白色の文字
を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型の音響再生装置において特に有効
である。

また、本実施例で示した携帯型電気器具において、消費電力を低減するための方法とし
て、外部の明るさを感知するセンサ部を設け、暗い場所で使用する際には、表示部の輝度
を落とすなどの機能を付加するといった方法が挙げられる。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に用いることが
可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜実施例８に示したいずれの構成を適
用しても良い。

実施例１では、トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）がトップゲート型の構造を有する
場合について説明したが、本発明はＴＦＴ構造に限定されるものではないので、図２３に
示すようにボトムゲート型ＴＦＴ（代表的には逆スタガ型ＴＦＴ）を用いて実施しても構
わない。また、逆スタガ型ＴＦＴは如何なる手段で形成されたものでも良い。

なお、図２３（Ａ）は、ボトムゲート型ＴＦＴを用いた発光装置の作製において、形成
されたＥＬモジュールの上面図である。ソース側駆動回路３００１、ゲート側駆動回路３
００２及び画素部３００３が形成されている。また、図２３（Ａ）において、ｘ−ｘ’で
発光装置を切ったときの画素部３００３の領域ａ３００４の断面図を図２３（Ｂ）に示す
。

図２３（Ｂ）では、画素ＴＦＴのうち電流制御ＴＦＴについてのみ説明する。３０１１
は基板であり、３０１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板３０１
１としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石英基板、ガラスセラミックス基板、又
は結晶化ガラス基板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高処理温度に耐え
るものでなくてはならない。

また、下地膜３０１２は特に可動イオンを含む基板や導電性を有する基板を用いる場合
に有効であるが、石英基板には設けなくても構わない。下地膜３０１２としては、珪素（
シリコン）を含む絶縁膜を用いれば良い。なお、本明細書において「珪素を含む絶縁膜」
とは、具体的には酸化珪素膜、窒化珪素膜若しくは窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ：ｘ、
ｙは任意の整数、で示される）など珪素に対して酸素若しくは窒素を所定の割合で含ませ
た絶縁膜を指す。

３０１３は電流制御ＴＦＴであり、ｐチャネル型ＴＦＴで形成されている。本実施例に
示すように、ＥＬの発光方向が基板の上面（ＴＦＴ及びＥＬ層が設けられている面）の場
合、スイッチングＴＦＴがｎチャネル型ＴＦＴで形成され、電流制御ＴＦＴもｎチャネル
型ＴＦＴで形成される構成であることが好ましい。しかし本発明はこの構成に限定されな
い。スイッチングＴＦＴと電流制御ＴＦＴは、ｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦ
Ｔでも、どちらでも構わない。

電流制御ＴＦＴ３０１３は、ソース領域３０１４、ドレイン領域３０１５及びチャネル
形成領域３０１６を含む活性層と、ゲート絶縁膜３０１７と、ゲート電極３０１８と、第
１層間絶縁膜３０１９と、ソース配線３０２０並びにドレイン配線３０２１を有して形成
される。本実施例において電流制御ＴＦＴ３０１３はｎチャネル型ＴＦＴである。

また、スイッチングＴＦＴのドレイン領域は電流制御ＴＦＴ３０１３のゲート電極３０
１８に接続されている。図示してはいないが、具体的には電流制御ＴＦＴ３０１３のゲー
ト電極３０１８はスイッチングＴＦＴのドレイン領域（図示せず）とドレイン配線（図示
せず）を介して電気的に接続されている。なお、ゲート電極３０１８はシングルゲート構
造となっているが、マルチゲート構造であっても良い。また、電流制御ＴＦＴ３０１３の
ソース配線３０２０は電流供給線（図示せず）に接続される。

電流制御ＴＦＴ３０１３はＥＬ素子に注入される電流量を制御するための素子であり、
比較的多くの電流が流れる。そのため、チャネル幅（Ｗ）はスイッチングＴＦＴのチャネ
ル幅よりも大きく設計することが好ましい。また、電流制御ＴＦＴ３０１３に過剰な電流
が流れないように、チャネル長（Ｌ）は長めに設計することが好ましい。望ましくは一画
素あたり０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１．５μＡ）となるようにする。

さらに、電流制御ＴＦＴ３０１３の活性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を厚くする
（好ましくは５０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは６０〜８０ｎｍ）ことによって、ＴＦ
Ｔの劣化を抑えてもよい。

そして、電流制御ＴＦＴ３０１３の形成後、第１層間絶縁膜３０１９及び第２層間絶縁
膜（図示せず）が形成され、電流制御ＴＦＴ３０１３と電気的に接続された画素電極３０
２３が形成される。本実施例では、導電膜からなる画素電極３０２３がＥＬ素子の陰極と
して機能する。

具体的には、アルミニウムとリチウムの合金膜を用いるが、周期表の１族もしくは２族
に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いればよい。

そして、画素電極３０１３が形成された後に、第３層間絶縁膜３０２４が形成される。な
お、この第３層間絶縁膜３０２４は、いわゆるバンクの役割を果たす。

つぎにＥＬ層３０２５が形成される。なお、図２３（Ｂ）には、同じＥＬ層が形成され
る画素列が並ぶ断面図を示している。

本実施例におけるＥＬ層は、電子注入層としてＡｌｑ３、電子輸送層としてＢＣＰを用
い、発光層としてＣＢＰにＩｒ（ｐｐｙ）３をドープさせたものを用いた。さらに正孔輸
送層としてα−ＮＰＤを用いて形成させた。

次にＥＬ層の上には、透明導電膜からなる陽極３０２６が形成される。これにより、Ｅ
Ｌ素子３０２７が形成される。なお、本実施例の場合、透明導電膜として酸化インジウム
と酸化スズとの化合物もしくは、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物からなる導電膜を
用いる。

さらに陽極上に絶縁材料からなるパッシベーション膜を形成することにより、逆スタガ
型のＴＦＴ構造を有するＥＬモジュールを形成することができる。なお、本実施例により
作製した発光装置は、図２３（Ｂ）の矢印の方向（上面）に光を出射させることができる
。

逆スタガ型ＴＦＴは工程数がトップゲート型ＴＦＴよりも少なくし易い構造であるため
、本発明の課題である製造コストの低減には非常に有利である。

なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例８のいずれの構成とも自由に組み合わせて
実施することが可能である。

次に本実施例では、画素部にＳＲＡＭを導入する場合について説明する。図２４に画素
３１０４の拡大図を示す。図２４において、３１０５はスイッチングＴＦＴである。スイ
ッチングＴＦＴ３１０５のゲート電極は、ゲート信号を入力するゲート信号線（Ｇ１〜Ｇ
ｎ）のうちの１つであるゲート信号線３１０６に接続されている。スイッチングＴＦＴ３
１０５のソース領域とドレイン領域は、一方が信号を入力するソース信号線（Ｓ１〜Ｓｎ
）のうちの１つであるソース信号線３１０７に、もう一方がＳＲＡＭ３１０８の入力側に
接続されている。ＳＲＡＭ３１０８の出力側は電流制御ＴＦＴ３１０９のゲート電極に接
続されている。

また、電流制御ＴＦＴ３１０９のソース領域とドレイン領域は、一方が電流供給線（Ｖ
１〜Ｖｎ）の１つである電流供給線３１１０に接続され、もう一方はＥＬ素子３１１１に
接続される。

ＥＬ素子３１１１は陽極と陰極と、陽極と陰極との間に設けられたＥＬ層とからなる。
陽極が電流制御ＴＦＴ３１０９のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、言
い換えると陽極が画素電極の場合、陰極は対向電極となる。逆に陰極が電流制御ＴＦＴ３
１０９のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、言い換えると陰極が画素電
極の場合、陽極は対向電極となる。

ＳＲＡＭ３１０８はｐチャネル型ＴＦＴとｎチャネル型ＴＦＴを２つずつ有しており、
ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域は高電圧側のＶｄｄｈに、ｎチャネル型ＴＦＴのソース
領域は低電圧側のＶｓｓに、それぞれ接続されている。１つのｐチャネル型ＴＦＴと１つ
のｎチャネル型ＴＦＴとが対になっており、１つのＳＲＡＭの中にｐチャネル型ＴＦＴと
ｎチャネル型ＴＦＴとの対が２組存在することになる。

また、対になったｐチャネル型ＴＦＴとｎチャネル型ＴＦＴは、そのドレイン領域が互
いに接続されている。また対になったｐチャネル型ＴＦＴとｎチャネル型ＴＦＴは、その
ゲート電極が互いに接続されている。そして互いに、一方の対になっているｐチャネル型
ＴＦＴ及びｎチャネル型ＴＦＴのドレイン領域が、他の一方の対になっているｐチャネル
型ＴＦＴ及びｎチャネル型ＴＦＴのゲート電極と同じ電位に保たれている。

そして、一方の対になっているｐチャネル型及びｎチャネル型ＴＦＴのドレイン領域は
入力の信号（Ｖｉｎ）が入る入力側であり、もう一方の対になっているｐチャネル型及び
ｎチャネル型ＴＦＴのドレイン領域は出力の信号（Ｖｏｕｔ）が出力される出力側である
。

ＳＲＡＭはＶｉｎを保持し、Ｖｉｎを反転させた信号であるＶｏｕｔを出力するように
設計されている。つまり、ＶｉｎがＨｉだとＶｏｕｔはＶｓｓ相当のＬｏの信号となり、
ＶｉｎがＬｏだとＶｏｕｔはＶｄｄｈ相当のＨｉの信号となる。

なお、本実施例で示すように、ＳＲＡＭが画素３１０４に一つ設けられている場合には
、画素中のメモリーデータが保持されているため外部回路の大半を止めた状態で静止画を
表示することが可能である。これにより、低消費電力化を実現することができる。また、
画素に複数のＳＲＡＭを設けることも可能であり、ＳＲＡＭを複数設けた場合には、複数
のデータを保持することができるので、時間階調による階調表示を可能になる。

なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例９のいずれの構成とも自由に組み合わせて
実施することが可能である。

Claims

基板上の画素部に複数のＥＬ素子を有する発光装置であって、
前記複数のＥＬ素子は、トリプレット化合物を含む発光層を有するＥＬ素子を少なくとも一つ有し、
前記発光層には、正孔輸送層が接して設けられており、前記正孔輸送層は複数積層されていることを特徴とする発光装置。