JP2021153059A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細、高開口率を有する発光装置を提供する。【解決手段】トランジスタと、トランジスタ上の、層間絶縁膜と、層間絶縁膜が有するコンタクトホールと、トランジスタと電気的に接続された電極と、層間絶縁膜、および電極上の、絶縁物とを有し、電極は、コンタクトホールの形状に沿った凹形状の領域を有し、絶縁物は、凹形状上に、平坦な領域を有し、絶縁物上で、第１の発光素子の発光層と、第２の発光層とが重なる発光装置である。【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、絶縁表面を有する基板上に形成された発光素子を有
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。

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装
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。

近年、基板上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成する技術が大幅に進歩し、アクティ
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。

また、自発光型素子としてＥＬ素子を有したアクティブマトリクス型発光装置（以下、
単に発光装置とも呼ぶ）の研究が活発化している。

アクティブマトリクス型発光装置は、各画素のそれぞれにＴＦＴでなるスイッチング素
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。

ＥＬ素子は自ら発光するため視認性が高く、液晶表示装置（ＬＣＤ）で必要なバックラ
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。

なお、ＥＬ素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence
）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。

ＥＬ素子は一対の電極間にＥＬ層が挟まれた構造となっているが、ＥＬ層は通常、積層構
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。

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。

特開平１０−１８９２５２号公報

ＥＬ素子の中心とも言えるＥＬ層（厳密には発光層）となる有機化合物材料は、低分子
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
。

これらの有機化合物材料の成膜方法には、インクジェット法や、蒸着法や、スピンコーテ
ィング法といった方法が知られている。

しかし、赤、緑、青の発光色を用いてフルカラーのフラットパネルディスプレイを作製す
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。

また、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。

加えて、本発明は、発光素子の信頼性及び輝度を高めることも課題とする。

本発明は、意図的に隣合う発光素子同士の異なる有機化合物層を一部重ねることによっ
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。

ただし、異なる有機化合物層が一部重なる部分と画素電極との間には無機絶縁膜が設け
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。

本明細書で開示する発明の構成１は、陰極と、該陰極に接する有機化合物層と、該有機化
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
。

本明細書で開示する発明の構成２は、陰極と、該陰極に接する有機化合物層と、該有機化
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
。

また、アクティブマトリクス型発光装置は、光の放射方向で２通りの構造が考えられる
。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。

また、上記各構成において、前記絶縁物は、無機絶縁膜、或いは、無機絶縁膜で覆われ
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。

加えて、陽極として、透明導電膜（代表的にはＩＴＯ、ZnＯ）を用い、その上に無機絶
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。

さらに、無機絶縁膜からなる保護膜を形成する前に、プラズマCVD法またはスパッタ法で
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。

また、上記各構成において、前記第１の発光素子は、赤色、緑色、または青色のうち、
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
。

また、上記各構成において、封止において、封止基板、例えばガラス基板またはプラス
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。

また、発光装置において、発光していない画素では入射した外光（発光装置の外部の光）
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。

本発明は、円偏光フィルムを用いずに発光装置の鏡面化を防ぐことを目的とし、それによ
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。

ただし、発光の出射方向、即ち、前記発光素子と観察者の間にカラーフィルタを設ける
。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。

また、ＥＬ素子の実用化における最大の問題は、素子の寿命が不十分な点である。また、
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。

この課題を解決するため、本発明は、水素を含む雰囲気でプラズマを発生させ、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。

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。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。

さらに、上記水素を含む膜をバッファ層として機能させることもでき、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。

また、上記構成を実現する作製方法も本発明の一つであり、本発明の作製方法に関する
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。

また、本発明の作製方法に関する他の構成は、絶縁表面上にＴＦＴを形成し、前記ＴＦ
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。

また、本発明の作製方法に関する上記各構成において、前記水素を含む膜は、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。

また、本発明の作製方法に関する上記各構成において、前記有機化合物層を形成する工
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。

また、本発明の作製方法に関する上記各構成において、前記水素を含む膜上に無機絶縁
膜からなる保護膜を形成することを特徴としている。

また、本発明の作製方法に関する上記各構成において、前記水素を含む膜を形成する際
、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。

また、水分や酸素による劣化を防ぐため、封止缶や封止基板で発光素子を封止する際、
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。

また、上記作製方法では、成膜を行う際に水素で前記有機化合物層における欠陥を終端
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。

本発明の作製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。

また、有機化合物層を形成した直後に水素プラズマ処理を行ってもよく、本発明の作製
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。

また、本発明の作製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。

また、有機化合物層を形成した直後に水素プラズマ処理を行ってもよく、本発明の作製
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。

なお、本明細書において、陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称してＥＬ層と
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。

本発明において、前記炭素を主成分とする薄膜は膜厚３〜５０ｎｍのＤＬＣ膜（Diamon
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。

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。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。

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、Ｃ₆
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。

また、このＤＬＣ膜は、可視光に対して透明もしくは半透明な絶縁膜からなることを特
徴としている。

また、本明細書において、可視光に対して透明とは可視光の透過率が８０〜１００％で
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。

また、本発明は、高信頼性を有する発光装置を作製することが可能な製造装置を提供す
る。

本発明の他の構成は、製造装置に関するものであり、ロード室、該ロード室に連結され
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。

上記製造装置に関する構成において、前記前処理室には、真空排気手段と、加熱手段と
、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。

また、上記製造装置に関する構成において、前記第１の搬送室には高分子材料からなる
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。

また、上記製造装置に関する構成において、前記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。

また、上記製造装置に関する構成において、前記第２の搬送室に連結された複数の有機
化合物層の成膜室は、蒸着源を有することを特徴としている。

上記構成に示す製造装置を用いて、ＥＬ素子を水素を含む膜や保護膜で覆った発光装置
をスループットよく製造することができる。

本発明により、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ため、発光
装置としての信頼性及び輝度が向上する。

また、本発明により、非常に高価な円偏光フィルムを不必要とすることができるため、
製造コストの削減をすることができる。

また、本発明により、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や高信
頼性を実現することができる。

断面図を示す図である。（実施の形態１） 上面図を示す図である。（実施の形態１） モデル図を示す図である。（実施の形態２） 本発明の積層構造を示す図である。（実施の形態２） 断面図を示す図である。（実施の形態３） 製造装置の一例を示す図。（実施の形態４） 製造装置の一例を示す図。（実施の形態４） 断面図を示す図である。（実施の形態１） 断面図を示す図である。（実施の形態１） 断面図を示す図である。（実施の形態１） 断面図を示す図である。（実施の形態５） アクティブマトリクス基板の断面を示す図。（実施例１） 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。

本発明の実施形態について、以下に説明する。

（実施の形態１）
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。

鎖線Ａ−Ａ’の方向には規則的に画素が配置されており、ここではＸ方向にＲ、Ｇ、Ｂ
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。

このようにＥＬ層を一部重ねても構わない構成とするため、有機化合物層の成膜方法（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）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。

また、図１（Ａ）中、発光領域（Ｒ）は赤色の発光領域を示しており、発光領域（Ｇ）
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。

また、図１（Ａ）中、ＴＦＴ１は、赤色を発光するＥＬ層１７に流れる電流を制御する
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。

また、１１〜１３は、ＥＬ素子の陽極（或いは陰極）であり、２０は、ＥＬ素子の陰極
（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。

また、１１〜１３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。また、
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。

なお、図１（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。

また、約１０μｍの間隔が保たれるようにシール材３３によって封止基板３０が貼りつ
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。

さらに、色純度を高めるため、封止基板３０には各画素に対応するカラーフィルタが設
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。

本発明においては、カラーフィルタを設けることによって円偏光板を不必要としている
。

また、図１（Ｂ）は、図２中に示した鎖線Ｂ−Ｂ’で切断した場合の断面図である。図
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。

また、図１において、発光装置の信頼性を高めるために保護膜３２ｂを形成している。
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。

さらに、発光装置の信頼性を高めるために保護膜３２ｂを形成する前に水素を含む保護
膜３２ａを形成する。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。

また、本発明は、図１（Ｃ）に示した構成に限定されないことは言うまでもない。図１
（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。

図１（Ｃ）では、端子部に陰極と同一材料（透明電極）からなる電極が設けられた例で
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。

また、図１０（Ｂ）は、画素電極（陽極）と同一材料からなる電極１０でＦＰＣと接続
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。

また、図１０（Ｃ）は、ＴＦＴの引き出し配線（ＴｉＮ膜、Ａｌ膜、ＴｉＮ膜の順で積
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。

また、図１０（Ｄ）は、ＴＦＴの引き出し配線（ＴｉＮ膜、Ａｌ膜、ＴｉＮ膜の順で積
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。

また、図１と構成が一部異なる例を図８に示す。なお、簡略化のため、図８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８（Ａ）に示すように、無機絶縁膜１４で覆われた有機樹脂からなる絶縁物２４（バ
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。

また、図８と構成が一部異なる例を図９に示す。なお、簡略化のため、図９において、
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。

図１では、有機樹脂からなる絶縁物２４を設けないため、図８に比べ、各発光領域間の
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。

（実施の形態２）
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。

有機ＥＬの発光機構は、外部から電子とホール（正孔）を注入し、それらの再結合エネル
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。

図３（Ａ）は理想的なエネルギーバンド図を示している。なお、ここでは、陽極として
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。

上記２層構造を有するＥＬ素子に対して、外部から直流電圧を印加すると、陽極であるＩ
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。

しかしながら、実際には図３（Ｂ）に示すエネルギーバンド図となっていると予想される
。

有機化合物層には無数の欠陥が存在していると考えられ、図３（Ｂ）に示すように、こ
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。

そこで本発明者らは、この欠陥を水素（水素ラジカル）で中和させてバンド間遷移をよ
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。

また、ＥＬ素子を発光させることによって、有機化合物層中の不安定な結合が分断され
、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。

以下に、ＥＬ素子を覆って水素を含む膜を形成する代表的な例を図４に示す。

図４（Ａ）は、ＥＬ素子の積層構造の一例を示した模式図である。図４（Ａ）
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。

保護膜２０４は、スパッタ法（ＤＣ方式やＲＦ方式）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。

また、水素を含むＤＬＣ膜２０３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。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。

この水素を含むＤＬＣ膜２０３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℃以下で形成する。

プラズマを発生させる場合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
（例えばＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₂、Ｃ₆Ｈ₆など）とを用いればよい。

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。

さらに、上記水素を含むＤＬＣ膜をバッファ層として機能させることもでき、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。

このような構成とすることで、発光素子を保護するとともに、信頼性及び輝度を向上させ
ることができる。

また、図４（Ｂ）は、ＥＬ素子の積層構造の他の一例を示した模式図である。
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。

保護膜３０４は、スパッタ法（ＤＣ方式やＲＦ方式）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。

また、水素を含む窒化珪素膜３０３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。

この水素を含む窒化珪素膜３０３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℃以下で形成する。

水素を含む窒化珪素膜３０３を形成する方法として、プラズマＣＶＤ法を用いる場合、
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。

水素を含む窒化珪素膜３０３を形成する方法として、スパッタ法を用いる場合、シリコ
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。

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。

さらに、上記水素を含む窒化珪素膜をバッファ層として機能させることもでき、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。

このような構成とすることで、発光素子を保護するとともに、信頼性および輝度を向上さ
せることができる。

また、図４（Ｃ）は、ＥＬ素子の積層構造の他の一例を示した模式図である。
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。

保護膜４０４は、スパッタ法（ＤＣ方式やＲＦ方式）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。

また、水素を含む膜４０３は、水素を含む反応ガスを用い、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。

水素を含む膜４０３としては、ＤＬＣ膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜、酸化珪素膜、ま
たはこれらの積層膜とする。

この水素を含む膜４０３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℃以下で形成する。

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。

さらに、上記水素を含む膜４０３を保護膜４０４のバッファ層として機能させることも
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。

このような構成とすることで、発光素子を保護するとともに、信頼性および輝度を向上さ
せることができる。

また、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）では水素を含む膜として単層とした例を示したが、水素
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。

また、本実施の形態は、アクティブマトリクス型表示装置だけでなく、パッシブ型表示装
置に適用することもできる。

また、本実施の形態は、実施の形態１と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態３）
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。

また、本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることが
できる。

（実施の形態４）
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。

図６において、１００ａ〜１００ｋ、１００ｍ〜１００ｖはゲート、１０１、１１９は
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。

以下、予めＴＦＴが設けられた基板を図６に示す製造装置に搬入し、図４（Ａ）に示す
積層構造を形成する手順を示す。

まず、受渡室１０１にＴＦＴ及び陽極２００が設けられた基板をセットする。
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。

また、搬送室１０２には、搬送室内を真空にする真空排気処理室と連結されている。真
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。

また、基板に含まれる水分やその他のガスを除去するために、脱気のためのアニールを
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。

また、必要があれば、陽極上に高分子からなる有機化合物層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。

次いで、大気にふれさせることなく、搬送室１０２から搬送室１０４に基板１０４ｃを
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。

例えば、真空度が５×１０^-3Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０^-4〜１
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。

フルカラーとするために、３種類のＥＬ層を形成する場合には、成膜室１０６Ｒで成膜
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。

陽極２００上に所望のＥＬ層２０１を得たら、次いで、大気にふれさせることなく、搬
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。

次いで、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１０に搬送し、
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。

次いで、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１２に搬送し、
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。

次いで、大気に触れることなく、搬送室１０８から成膜室１１３に搬送して水素を含む
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。

以上の工程で図４（Ａ）に示す積層構造、即ち、基板上に保護膜および水素を含むＤＬ
Ｃ膜で覆われた発光素子が形成される。

次いで、発光素子が形成された基板を大気に触れることなく、搬送室１０８から搬送室
１１１に搬送し、さらに搬送室１１１から搬送室１１４に搬送する。

次いで、発光素子が形成された基板を搬送室１１４から封止室１１６に搬送する。なお
、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。

封止基板は、封止基板ロード室１１７ａ、１１７ｂに外部からセットされる。
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。

次いで、発光素子が設けられた基板を脱気するため、真空または不活性雰囲気中でアニ
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、貼り合わせた一対の基板を搬送室１１４から紫外線照射室１１８に搬送する。
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。

次いで、搬送室１１４から受渡室１１９に搬送して取り出す。

以上のように、図６に示した製造装置を用いることで完全に発光素子を密閉空間に封入す
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。

なお、インライン方式の成膜装置とすることも可能である。

以下、予めＴＦＴ及び陽極が設けられた基板を図６に示す製造装置に搬入し、図４（Ｃ
）に示す積層構造を形成する手順を示す。

まず、受渡室１０１にＴＦＴ及び陽極４００が設けられた基板をセットする。
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。

必要であれば、大気にふれさせることなく、搬送室１０２から搬送室１０４に基板１０
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。

次いで、成膜室１０６Ｒに搬送し、陽極４００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。

例えば、真空度が５×１０^-3Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０^-4〜１
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。

フルカラーとするために、３種類のＥＬ層を形成する場合には、成膜室１０６Ｒで成膜
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。

陽極４００上に所望のＥＬ層４０１を得たら、次いで、大気にふれさせることなく、搬
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。

また、必要があれば、陰極を形成する前に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。

次いで、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１０に搬送し、
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。

次いで、搬送室１０８内に設置されている搬送機構によって、成膜室１１２に搬送し、
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。

次いで、大気に触れることなく、搬送室１０８から成膜室１１３に搬送して水素を含む
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。

以上の工程で図４（Ｃ）に示す積層構造、即ち、基板上に保護膜および水素を含む膜で
覆われた発光素子が形成される。

以降の工程は、図４（Ａ）に示す積層構造を形成する手順と同一であるため、ここでは
説明を省略する。

このように、図６に示す製造装置を用いれば、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す積層構造と
を作り分けることができる。

また、図６と一部異なる製造装置を図７に示す。

図６では、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一つしか
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。

また、本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３と自由に組
み合わせることができる。

（実施の形態５）
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。

さらに、この補助電極２３で下層の配線または電極と接続させる。この補助電極２３は
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、
ＷＳｉ_X、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。

また、本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形
態４と自由に組み合わせることができる。

以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行う
こととする。

本実施例では、絶縁表面上に作製したアクティブマトリクス型発光装置について説明する
。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。

また、ＴＦＴとしてトップゲート型ＴＦＴ（具体的にはプレーナ型ＴＦＴ）を例示する
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。

本実施例では、基板８００としてバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ
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。

まず、厚さ０．７ｍｍの耐熱性ガラス基板（基板８００）上にプラズマＣＶＤ法により
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。

本実施例では下地絶縁膜を２層構造として示したが、珪素を主成分とする絶縁膜の単層膜
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＝０．０００
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。

次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍ
の極薄い酸化膜を形成する。次いで、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元
素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離
しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、
ジボランを水素で１％に希釈したガスを流量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。

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し
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。

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。

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、大粒径な
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。

もちろん、連続発振のＹＶＯ₄レーザーの第２高調波を照射する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。

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て結晶化させ
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。

また、連続発振のレーザに代えてパルス発振のレーザを用いることもでき、パルス発振の
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。

次いで、上記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。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。

次いで、上記バリア層上にプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法で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。

その後、６５０℃に加熱された炉に入れて３分の熱処理を行いゲッタリングして、結晶構
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。

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。

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。

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。

次いで、ゲート絶縁膜上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜と、膜厚１００〜４０
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。

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、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。

上記第１の導電膜及び第２の導電膜のエッチング（第１のエッチング処理および第２の
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。

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、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。

次いで、レジストからなるマスクを除去した後、ゲート電極８０４〜８０７をマスクと
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。

次いで、新たにレジストからなるマスクを形成するが、この際、スイッチングＴＦＴ９
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。

次いで、上記レジストからなるマスクを用い、選択的に第２のドーピング処理を行って
、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。

次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第３のドーピング処理を行う。
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。

次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスクを形成
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。

また、第４の不純物領域８１８、８１９、８３２、８３３には１×１０²⁰〜１×１０²¹/c
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。

また、第５の不純物領域８１６、８１７、８３０、８３１は第２の導電層のテーパー部
と重なる領域に形成されるものであり、１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/cm³の濃度範囲でｐ型を
付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範
囲の領域をｐ^-領域とも呼ぶ。

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８０４〜８０７はＴＦＴのゲート電極となる。

次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣ
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。

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
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。

また、本実施例では、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。

次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜８０８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。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。

次いで、第１の層間絶縁膜８０８上に有機絶縁物材料または無機絶縁物材料から成る第
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。

次いで、ゲート電極またはゲート配線となる導電層に達するコンタクトホールと、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。

その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて電極８３５〜８４１、具体的にはソース配線
、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。

以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ９０５、ｐチャネル型ＴＦＴ９０６、およびこれ
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。

次いで、有機絶縁物材料または無機絶縁物材料からなる第２の層間絶縁膜８０９ａ上に
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。

次いで、第３の層間絶縁膜８０９ｂにエッチングを行って、ｐチャネル型ＴＦＴからな
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。

次いで、画素電極８３４の端部を覆うように両端に無機絶縁物８４２を形成する。８４２
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。

次いで、両端が無機絶縁物８４２で覆われている画素電極８３４上にＥＬ層８４３およ
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。

ＥＬ層８４３としては、発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥ
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。

また、陰極８４４に用いる材料としては仕事関数の小さい金属（代表的には周期表の１
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
。

次いで、陰極８４４を覆う保護膜８４６を形成する。保護膜８４６としては、スパッタ
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。

水素を含む膜８４５としては、ＰＣＶＤ法により炭素または窒化珪素を主成分とする絶
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。

また、保護膜８４６および水素を含む膜８４５によって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。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。

ここまでの工程が終了した段階が図１２である。なお、図１２では、スイッチングＴＦ
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。

次いで、陰極と、有機化合物層と、陽極とを少なくとも有するＥＬ素子を封止基板、或
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。

次いで、異方性導電材で入出力端子部の各電極にＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキッ
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。

また、封止基板には各画素に対応するカラーフィルタを設ける。カラーフィルタを設け
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。

また、図６または図７に示した製造装置を用い、実施の形態４に従えば、スループット
よく発光装置を作製することができる。

以上の工程でＦＰＣが接続されたモジュール型の発光装置が完成する。

また、本実施例は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、また
は実施の形態５と自由に組み合わせることができる。

実施例１は、陰極を透明導電膜とし、図４（Ａ）または図４（Ｂ）中に示した矢印の方
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。

本実施例では、陽極として透明導電膜（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）を用いる。

また、陰極としては、膜厚８０ｎｍ〜２００ｎｍの合金膜、代表的にはＭｇＡｇ、Ｍｇ
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。

こうして、図４（Ｃ）に示す矢印の方向に発光させることができる。

以上の点以外は、実施例１と同一である。

また、実施例１と同様に図６または図７に示した製造装置を用い、実施の形態４に従え
ば、スループットよく発光装置を作製することができる。

また、実施例１において、画素電極を陰極とし、有機化合物層と陽極を積層して、発光
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。

また、本実施例は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４、実施
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。

本発明を実施してＥＬモジュール（アクティブマトリクス型ＥＬモジュール、パッシブ
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。

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプ
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。

図１３（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表
示部２００３、キーボード２００４等を含む。

図１３（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０
３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。

図１３（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、
カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。

図１３（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム
部２３０３等を含む。

図１３（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレー
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。

図１３（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０
３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。

図１４（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９
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。

図１４（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００
３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。

図１４（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３
等を含む。

ちなみに図１４（Ｃ）に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば５〜２０
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。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適
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 (1)

1. 画素部を有し、
   前記画素部は、赤色発光領域と、
   前記赤色発光領域と重なる、赤色のカラーフィルタと、
   緑色発光領域と、
   前記緑色発光領域と重なる、緑色のカラーフィルタと、
   青色発光領域と、
   前記青色発光領域と重なる、青色のカラーフィルタと、を有し、
   前記赤色発光領域は、前記赤色のカラーフィルタ側に、金属薄膜と、前記金属薄膜上の透明導電膜とを有し、
   前記緑色発光領域は、前記緑色のカラーフィルタ側に、前記金属薄膜と、前記透明導電膜とを有し、
   前記青色発光領域は、前記青色のカラーフィルタ側に、前記金属薄膜と、前記透明導電膜とを有する、発光装置。

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