(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、
前記陽極は遮光性を有し、かつ窒化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブデンのいずれか一からなり、
前記陰極は透光性を有する導電膜からなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、発光素子とを有する発光装置において、
前記発光素子は陽極、陰極、及び有機化合物層とを有し、
前記ＴＦＴは前記陽極と電気的に接続され、
前記陽極は遮光性を有し、かつ元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素の窒化物または炭化物からなり、
前記ＴＦＴと前記陽極を電気的に接続するための配線は、前記陽極と同時に形成された配線であり、
前記陰極は透光性を有する導電膜からなることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、発光素子とを有する発光装置において、
前記発光素子は陽極、陰極、及び有機化合物層とを有し、
前記ＴＦＴは前記陽極と電気的に接続され、
前記陽極は遮光性を有し、かつ元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素の窒化物または炭化物からなり、
同じ材料の膜が、前記ＴＦＴと前記陽極を電気的に接続するための配線と、前記陽極に用いられ、
前記陰極は透光性を有する導電膜からなることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、発光素子とを有する発光装置において、
前記発光素子は陽極、陰極、及び有機化合物層とを有し、
前記ＴＦＴは前記陽極と電気的に接続され、
前記陽極は遮光性を有し、かつ元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素の窒化物または炭化物からなり、
前記ＴＦＴと前記陽極を電気的に接続するための配線は、前記陽極と同時に形成された配線であり、
同じ材料の膜が、前記ＴＦＴと前記陽極を電気的に接続するための配線と、前記陽極に用いられ、
前記陰極は透光性を有する導電膜からなることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記陽極は、その抵抗率が１×１０-2Ωｃｍ以下の材料からなることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記陽極は、仕事関数が４．７ｅＶ以上の材料からなることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項２乃至請求項６のいずれか一において、
前記陽極は、窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブデンのいずれか一からなることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記発光装置は、表示装置、デジタルスチルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置、ゴーグル型ディスプレイ、ビデオカメラ、携帯電話から選ばれた一種であることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極間に有機化合物を含む膜（以下、「有機化合物層」と記す）を設けた素子に電界を加えることで、蛍光又は燐光が得られる発光素子を用いた発光装置及びその作製方法に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源を指す。また、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Flexible printed circuit）もしくはＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープもしくはＴＣＰ（Tape Carrier Package）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Chip On Glass）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
本発明でいう発光素子とは、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機化合物層中で再結合して、励起状態の分子（以下、「分子励起子」と記す）を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
【０００３】
なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であると考えられるが、本明細書中ではどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。
【０００４】
このような発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
【０００５】
また、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
【０００６】
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
【０００７】
また、このような発光素子をマトリクス状に配置して形成された発光装置には、パッシブマトリクス駆動（単純マトリクス型）とアクティブマトリクス駆動（アクティブマトリクス型）といった駆動方法を用いることが可能である。しかし、画素密度が増えた場合には、画素（又は１ドット）毎にスイッチが設けられているアクティブマトリクス型の方が低電圧駆動できるので有利であると考えられている。
【０００８】
また、これまでアクティブマトリクス型の発光装置としては、図１７に示すように基板１７０１上のＴＦＴ１７０５と陽極１７０２とが電気的に接続され、陽極１７０２上に有機化合物層１７０３が形成され、有機化合物層１７０３上に陰極１７０４が形成された発光素子１７０７を有する。なお、発光素子１７０７における陽極材料としては、正孔注入性を容易にするために仕事関数の大きい導電性材料が使用され、これまでに実用特性を満たす材料としてＩＴＯ（indium tin oxide）やＩＺＯ（indium zinc oxide）などの透光性を有する導電性材料が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１５８６０号公報
【００１０】
そして、発光素子１７０７の有機化合物層１７０３において生じた光は、透光性を有する陽極１７０２からＴＦＴ１７０５の方向へ取り出されるという構造（以下、下面出射型という）が主流である。
【００１１】
しかし、下面出射型の構造においては、解像度を向上させようとしても画素部におけるＴＦＴ及び配線等の配置により、開口率が制限されるという問題が生じる。
【００１２】
これに対して、近年、陰極側から光を取り出す構造（以下、上面出射型という）が考案されている（例えば、特許文献２参照）。上面出射型の場合には、下面出射型に比べて開口率を大きくすることができるので、より高輝度が得られる発光素子を形成することができると考えられている。
【００１３】
【特許文献２】
特開２００１−４３９８０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上面出射型の発光装置の場合において、従来のような透光性を有する陽極材料を用いると、陰極側だけでなく陽極側からも光が出射されてしまうために発光効率が低下する。
【００１５】
なお、陽極側から出射される光を遮断するための遮光性の膜を形成する場合には、その作製工程が増えるという問題がある。
【００１６】
また、遮光性の金属材料を用いて陽極を形成する場合には、その作製工程が増えることはないが、従来のＩＴＯと比べて、その仕事関数の大きさや、材料のコスト面で勝るものはない。また、金属材料を用いた場合には、有機化合物膜との密着性の問題もＩＴＯに比べて低下する。
【００１７】
そこで、本発明では上面出射型の発光素子の作製において、これまで用いてきた陽極材料の特性を低下することなく、発光素子の発光効率を向上させる手段を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、発光素子の陽極を形成する材料として、仕事関数が大きく、かつ遮光性を有する導電膜を用いることを特徴とする。また、本明細書中において、遮光性を有するとは、その膜に対する可視光の透過率が１０％未満であることをいう。なお、陽極材料として遮光性の導電膜を用いることによりアクティブマトリクス型の発光装置の作製において、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）と発光素子の陽極とを電気的に接続するための配線形成と同時に陽極を形成することができるので、これまで透明性導電膜を用いていた場合に必要であった遮光膜等を形成するプロセスが削減できることを特徴としている。さらに、本明細書中における導電膜とは、その抵抗率が１×１０-2Ωｃｍ以下の膜のことをいう。
【００１９】
また、本発明において用いる陽極材料は、従来陽極材料として用いられたＩＴＯやＩＺＯと比べて仕事関数が同等か、それ以上に大きいため、これらを用いて陽極を形成することにより、陽極からの正孔の注入性をこれまで以上に向上させることができる。また、導電性の面に関してもＩＴＯよりも抵抗率が小さいため、先に述べた配線としての機能を充分に果たすことができると共に従来に比べて発光素子における駆動電圧を低下させることができる。
【００２０】
さらに、本発明において用いる陽極材料は、遮光性を有する導電性の金属膜を用いて形成する場合に比べて、有機化合物との積層の際における密着性に優れている。これは、本発明の陽極材料が金属を含む窒化物または炭化物といった化合物（以下、金属化合物という）からなり、金属化合物に含まれる窒素や炭素と、有機化合物に含まれる炭素、酸素、水素または窒素等が部分的に共有結合を形成するためであると思われる。つまり、発光素子の形成において、金属膜からなる陽極上に有機化合物層を形成する場合に比べて、金属化合物からなる陽極上に有機化合物層を形成する方が、成膜性において優れているということができる。
【００２１】
本発明において開示する発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、前記陽極は金属化合物からなることを特徴とする発光装置である。
【００２２】
また、他の発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、前記陽極は、金属化合物として元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素を含むことを特徴とする発光装置である。
【００２３】
さらに、他の発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、前記陽極は、金属化合物として元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素の窒化物または炭化物からなることを特徴とする発光装置である。
【００２４】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、発光素子とを有する発光装置において、前記発光素子は陽極、陰極、及び有機化合物層とを有し、前記ＴＦＴは前記陽極と電気的に接続され、前記陽極は、金属化合物からなることを特徴とする発光装置である。
【００２５】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、発光素子とを有する発光装置において、前記発光素子は陽極、陰極、及び有機化合物層とを有し、前記ＴＦＴは前記陽極と電気的に接続され、前記陽極は、金属化合物として元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素を含むことを特徴とする発光装置である。
【００２６】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、発光素子とを有する発光装置において、前記発光素子は陽極、陰極、及び有機化合物層とを有し、前記ＴＦＴは前記陽極と電気的に接続され、前記陽極は、金属化合物として元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素の窒化物または炭化物からなることを特徴とする発光装置である。
【００２７】
なお、上記各構成において、陽極は、その抵抗率が１×１０-2Ωｃｍ以下の材料からなることを特徴とする。
【００２８】
また、上記各構成において、陽極は、仕事関数が４．７ｅＶ以上の材料からなることを特徴とする。
【００２９】
また、上記各構成において、陽極は、窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブデンのいずれか一からなることを特徴とする。
【００３０】
また、上記各構成に加えて、金属化合物で形成される陽極が遮光性を有する場合には、陽極における可視光の透過率は１０％未満となり、この場合には、陰極は、透光性を有する導電膜により形成され、陰極における可視光の透過率は、４０％以上であることを特徴とする。なお、陰極における４０％以上の透過率を確保するためには、透光性の優れた導電膜を用いる他、陰極を形成する導電膜の膜厚を発光素子が駆動する程度の導電率が得られるように薄膜化することもできる。また、本発明において陰極を形成する導電膜は、その抵抗率が１×１０-2Ωｃｍ以下の材料からなることを特徴とする。
【００３１】
本発明において、発光素子の陽極は元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素の窒化物または炭化物からなる。これらの金属化合物は、仕事関数が４．７ｅＶ以上である。さらに、これらの金属化合物は、オゾン雰囲気下での紫外線照射処理（以下、ＵＶオゾン処理という）により仕事関数を更に高めることができる。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）は、仕事関数が４．７ｅＶであるが、ＵＶオゾン処理により、その仕事関数を５．０ｅＶ以上にすることができる。なお、これは、ＴｉＮだけでなく窒化タンタル（ＴａＮ）に関しても同様にＵＶ処理により仕事関数を大きくすることが可能である。従来は、遮光性の陽極材料として元素周期律の第５族又は第６族に属する金属が用いられてきたが、これらは、いずれも仕事関数が４．７ｅＶ未満であり、金属化合物を用いて形成された本発明の陽極の方が正孔注入性に優れているため発光素子の素子特性を向上させることができる。
【００３２】
なお、本発明の発光装置の作製において、金属化合物からなる陽極を形成した後で、陽極表面をＵＶオゾン処理してから陽極上に有機化合物層を形成することができる。
【００３３】
そこで、本発明における他の構成は、絶縁表面上に陽極を形成し、前記陽極表面をＵＶオゾン処理し、前記陽極上に有機化合物層を形成し、前記有機化合物層上に陰極を形成する発光装置の作製方法であって、前記陽極には遮光性を有する金属化合物を用いることを特徴とする発光装置の作製方法である。なお、遮光性を有する金属化合物とは、具体的には元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する元素の窒化物または炭化物をいう。
【００３４】
また、本発明で用いる金属化合物は、通常の金属単体からなる膜の抵抗率が１×１０-4Ωｃｍ未満であるのに対して、１×１０-4Ωｃｍ以上であり、かつ１×１０-2Ωｃｍ以下である。しかし、従来の陽極材料として用いられているＩＴＯの抵抗率は、１×１０-2Ωｃｍ以上であることから、発光素子の陽極を形成するのに充分な導電性を有している。
【００３５】
なお、本発明の発光装置は、ＴＦＴと電気的に接続された発光素子とを有するアクティブマトリクス型の発光装置及びパッシブマトリクス型の発光装置のいずれも含むものとする。
【００３６】
尚、本発明の発光装置から得られる発光は、一重項励起状態又は三重項励起状態のいずれか一方、またはその両者による発光を含むものとする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。本発明の発光装置は、図１（Ａ）に示す素子構造の発光素子を有する。
【００３８】
図１（Ａ）に示すように基板１０１上に陽極１０２が形成され、陽極１０２と接して有機化合物層１０３が形成され、有機化合物層１０３と接して陰極１０４が形成されている。なお、陽極１０２から有機化合物層１０３に正孔が注入され、陰極１０４からは有機化合物層１０３に電子が注入される。そして、有機化合物層１０３において、正孔と電子が再結合することにより発光が得られる。
【００３９】
また、有機化合物層１０３は、発光層を含み、正孔注入層、正孔輸送層、ブロッキング層、電子輸送層、および電子注入層といったキャリアに対する機能の異なる層のいずれか一つ、もしくは複数を組み合わせて積層することにより形成される。
【００４０】
さらに、上記有機化合物層１０３において、その一部に無機化合物を含む層を組み合わせて用いることもできる。
【００４１】
なお、陽極１０２は、遮光性の金属化合物により形成される。また、陰極１０４は、透光性の導電膜により形成され、その透過率は４０％以上を有している。そのため、有機化合物層１０３において生じた光は、陰極１０４を透過して外部に出射される。
【００４２】
なお、本実施の形態において、金属化合物とは、元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する金属元素の窒化物または炭化物のことをいう。好ましくは、窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブデンから選択される。
【００４３】
なお、金属化合物は、仕事関数が４．７ｅＶ以上である。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）は、仕事関数が４．７ｅＶである。また、金属化合物は、オゾン雰囲気下における紫外線照射処理（ＵＶオゾン処理）、もしくはプラズマ処理を行うことにより仕事関数をさらに大きくすることができる。図１５には、ＵＶオゾン処理時間に伴う仕事関数の変化を測定した結果を示す。なおここでの仕事関数の測定は大気中で行い、光電子分光法により、理研計器株式会社製の「光電子分光装置  ＡＣ−２」を用いて測定した。図１５から６分間のＵＶオゾン処理により窒化チタンの仕事関数が、４．７ｅＶから５．０５ｅＶへと増加する様子が分かる。なお、窒化タンタルに関しても同様に仕事関数が大きくなる傾向が見られる。
【００４４】
これに対して、金属単体であるタングステン（Ｗ）は、ＵＶオゾン処理を行っているにもかかわらず仕事関数の値にほとんど変化が見られない。この結果は、ＵＶオゾン処理が、金属単体に対して仕事関数を増大させる効果はなく、本発明の金属化合物に対してのみ仕事関数を増大させる効果を有することを意味している。
【００４５】
なお、図１（Ｂ）には、基板１０１上に形成されたＴＦＴ１０５と発光素子１０６とが電気的に接続されたアクティブマトリクス型の発光装置を示している。
【００４６】
図１（Ａ）で説明した発光素子を有するアクティブマトリクス型の発光装置を形成する場合には、ＴＦＴ１０５のソースまたはドレインのいずれか一方に電気的な信号を入力し、また、他方から出力するための配線１０７が形成される。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、陽極１０２は、配線を兼ねて形成することができる。また、陽極上には、図１（Ａ）で示したのと同様に有機化合物層１０３および陰極１０４が積層され、発光素子１０６が完成する。
【００４８】
ここで、図２および図３を用いてアクティブマトリクス型の発光装置の作製方法について説明する。
【００４９】
図２（Ａ）において、基板２０１上にＴＦＴ２０２が形成されている。なお、基板２０１としては、透光性を有する基板としてガラス基板を用いるが、石英基板を用いても良い。また、ＴＦＴ２０２は公知の方法を用いて形成すれば良く、ＴＦＴ２０２は、少なくともゲート電極２０３と、ゲート電極２０３とゲート絶縁膜２０４とを介して形成されたソース領域２０５と、ドレイン領域２０６と、チャネル形成領域２０７、とを備えている。なお、チャネル領域２０７は、ソース領域２０５と、ドレイン領域２０６との間に形成されている。
【００５０】
また、図２（Ｂ）に示すようにＴＦＴ２０２を覆って層間絶縁膜２０８が１〜２μｍの膜厚で設けられ、その層間絶縁膜２０８に開口部を形成した後、層間絶縁膜２０８の上に遮光性の金属化合物からなる膜（以下、金属化合物膜２０９という）をスパッタリング法により成膜する（図２（Ｃ））。なお、層間絶縁膜を形成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることもできる。
【００５１】
金属化合物膜２０９の形成には、元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する金属元素の窒化物または炭化物を用いることができる。好ましくは、窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブデンを用いて形成する。
【００５２】
次に図２（Ｄ）に示すように上記金属化合物膜２０９をパターニングすることによりＴＦＴ２０２と電気的に接続される配線２１１を形成する。なお、本発明においては、配線としての機能も兼ねた陽極２１０が同時に形成される。これにより配線形成と陽極形成を同時に行うことができるので、陽極を形成するための作製工程を削減することができる。
【００５３】
パターニングの方法としては、ドライエッチング法又はウエットエッチング法のいずれを用いてもよい。
【００５４】
また、図３（Ａ）に示すように陽極の端部と陽極間の隙間を覆うようにして絶縁層２１２が形成される。なお、絶縁層は先に層間絶縁膜２０８を形成する際に用いた材料を用いることができる。なお、膜厚は、１〜２μｍであることが好ましい。
【００５５】
次に、有機化合物層２１３が、陽極２１０上に形成される（図３（Ｂ））。なお、有機化合物層２１３を形成する材料としては、低分子系、高分子系、もしく中分子系の公知の有機化合物を用いることができる。なお、ここでいう中分子系の有機化合物とは、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体（好ましくは分子数１０以下）、又は連鎖する分子の長さが１０μｍ以下（好ましくは５０ｎｍ以下）の有機化合物のことをいう。
【００５６】
さらに、有機化合物層２１３上に陰極２１４を形成することにより発光素子２１５が完成する。なお、本実施の形態において、有機化合物層２１３で生じた光は、陰極２１４側から出射されるため、陰極２１４の可視光に対する透過率は４０％以上であることが好ましい（図３（Ｃ））。
【００５７】
なお、陰極２１４を形成する材料としては陰極２１４からの電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料が好ましく、例えばアルカリ金属やアルカリ土類金属に属する材料を単体で用いたり、その他の材料と積層したり、その他の材料とで形成される合金により形成する。
【００５８】
なお、ここではトップゲート型のＴＦＴを例として説明したが、特に限定されず、トップゲート型のＴＦＴに代えて、ボトムゲート型ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴやその他のＴＦＴ構造に適用することも可能である。
【００５９】
このような構造とすることによって、有機化合物層２１３において、キャリアの再結合により生じた発光を陽極２１０側から出射させることなく陰極２１４側から効率良く出射させることができる。
【００６０】
以上の構成から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。
【００６１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００６２】
（実施例１）
本実施例では、本発明の発光装置が有する発光素子の素子構造について図４を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成され素子構造について説明する。
【００６３】
実施の形態で説明したように、陽極４０１は、遮光性の金属化合物膜により形成される。本実施例において、陽極４０１は、図３（Ｃ）で示したようにＴＦＴ２０２と電気的に接続された電極であり、本実施例においては、ＴｉＮを用いてスパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【００６４】
そして、陽極４０１上に有機化合物層４０２が形成されるが、初めに陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する正孔注入層４０３が形成される。本実施例においては、正孔注入層４０３として、銅フタロシアニン（Ｃｕ−Ｐｃ）を３０ｎｍの膜厚で成膜して形成する。なお、ここでは、蒸着法を用いて形成する。
【００６５】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層４０４が形成される。ここでは４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００６６】
次に発光層４０５が形成される。本実施例では、発光層４０５において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層４０５は、正孔輸送性のホスト材料として４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）を用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【００６７】
さらに、ブロッキング層４０６を形成する。ブロッキング層４０６は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層４０５に注入された正孔が電子輸送層を通り抜けて陰極に到達してしまった場合に再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施例ではブロッキング層４０６としてバソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００６８】
最後に電子輸送層４０７を形成することにより積層構造を有する有機化合物層４０２が完成する。電子輸送層４０７は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施例では、電子輸送層４０７としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００６９】
次に陰極４０８が形成される。本発明において、陰極４０８は有機化合物層４０２で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陰極４０８は、電子を有機化合物層４０２に注入する電極であるため仕事関数の小さい材料で形成される必要がある。そこで、本実施例では、仕事関数を小さくするためにアルカリ土類金属のフッ化物であるフッ化カルシウム（ＣａＦ）を２ｎｍの膜厚で形成し、さらに、陰極４０８の導電性を向上させるために導電率の高いアルミニウム（Ａｌ）を２０ｎｍの膜厚で形成し、積層構造を有する陰極４０８を形成する。
【００７０】
なお、本実施例では、陰極としての機能を高めるために仕事関数の小さい材料と、導電率の高い材料を積層し、更に、陰極における透過率を４０％以上確保するために１０〜３０ｎｍ程度の極薄膜で形成することとしたが、陰極としての機能を十分有し、かつ透過率を４０％以上確保することが可能な材料であれば、必ずしも膜厚を薄くする必要はない。
【００７１】
ここで、有機化合物層に低分子系有機化合物を用いて形成された素子であって、チタン（Ｔｉ）および遮光性の金属化合物膜であるＴｉＮが積層された陽極と、Ｃｕ−Ｐｃ、α−ＮＰＤ、およびＡｌｑ3が積層された有機化合物層と、フッ化バリウム（ＢａＦ2）およびＡｌが積層された陰極とからなる発光素子の素子特性について測定した結果を図１８に示す。なお、この場合の遮光性の金属化合物膜には、ＵＶオゾン処理を行ったＴｉＮを用いている。図１８（Ａ）には、この発光素子の電圧に対する輝度特性を示し、図１８（Ｂ）には、電圧に対する電流特性を示す。
【００７２】
図１８（Ａ）（Ｂ）に示す結果から、発光開始時（１ｃｄ／ｍ2）における駆動電圧が５Ｖ以下と低く、また電圧の印加に伴い電流が充分に流れており、ＴｉＮを陽極に用いた発光素子がキャリア注入型の素子として充分に機能することが分かる。
【００７３】
さらに、図１８（Ａ）（Ｂ）に示した素子と素子構造が同じ発光素子において、遮光性の金属化合物膜であるＴｉＮにプラズマ処理を行った場合の素子特性について測定した結果を図１９（Ａ）（Ｂ）に示す。図１９（Ａ）には、発光素子の電圧に対する輝度特性を示し、図１９（Ｂ）には、電圧に対する電流特性を示す。
【００７４】
なお、ここでのプラズマ処理は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）により行うことができる。具体的には、処理室において、その上部の石英板上に配置されたアンテナコイルが、マッチングボックスを介してＩＣＰ  ＲＦ電源に接続され、対向に配置された電極（下部電極）もマッチングボックスを介してＢｉａｓ  ＲＦ電源に接続されている。そして表面に遮光性の金属化合物膜であるＴｉＮ膜が形成された基板が、処理室内の下部電極上に備えられ、プラズマ処理される。
【００７５】
また、プラズマ処理には、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒ、ＢＣｌ、Ｃｌ2といったガスを１種または複数種組み合わせて用いることができる。なお、図１９（Ａ）（Ｂ）に示す素子の場合には、ＢＣｌの流量を６０（ｓｃｃｍ）、Ｃｌ2の流量を２０（ｓｃｃｍ）として用いた。また、下部電極にＢｉａｓ  ＲＦ電源から１００ＷのＲＦ電力を投入し、１．９Ｐａの圧力でアンテナコイルに４５０ＷのＲＦ電力を投入することによりプラズマを発生させ、ＴｉＮ膜表面のプラズマ処理を行った。表面のプラズマ処理の時間としては、５〜６０ｓｅｃで行うのが好ましいが、図１９に示す素子の場合には、１０ｓｅｃの処理を行っている。
【００７６】
図１９(Ａ)には、発光素子の電圧に対する輝度特性を示し、図１９（Ｂ）には、電圧に対する電流特性を示す。
【００７７】
なお、この場合においては、ＵＶオゾン処理の場合と同様に発光開始時（１ｃｄ／ｍ2）における駆動電圧が５Ｖ以下と低く、また電圧の印加に伴い電流も充分に流れるという結果が得られるだけでなく、駆動電圧に対する輝度が１５Ｖで３０００ｃｄ／ｍ2以上となり、プラズマ処理により素子特性がさらに向上するという結果が得られている。
【００７８】
（実施例２）
本実施例では、本発明の発光装置が有する発光素子の素子構造について図５を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に高分子系化合物を用いて形成され素子構造について説明する。
【００７９】
実施の形態で説明したように、陽極５０１は、遮光性の金属化合物膜により形成される。
【００８０】
本実施例において、陽極５０１は、図３（Ｃ）で示すようにＴＦＴ２０２と電気的に接続された電極であり、本実施例においては、ＴａＮを用いてスパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成される。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【００８１】
また、本実施例において陽極５０１上に形成される有機化合物層５０２は、正孔輸送層５０３と発光層５０４との積層構造からなる。なお、本実施例における有機化合物層５０２には、高分子系の有機化合物を用いて形成する。
【００８２】
正孔輸送層５０３には、ＰＥＤＯＴ（poly(3,4‐ethylene dioxythiophene)）とアクセプター材料であるポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）とを両方用いて形成する他、ポリアニリン（以下、ＰＡＮＩと示す）とアクセプター材料であるショウノウスルホン酸（以下、ＣＳＡと示す）とを両方用いて形成することができる。なお、これらの材料は、水溶性であることから水溶液としたものを塗布法により塗布して成膜する。なお、本実施例では正孔輸送層５０３としてＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【００８３】
また、発光層５０４には、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、もしくはポリフルオレン系の材料を用いることができる。
【００８４】
ポリパラフェニレンビニレン系の材料としては、オレンジ色の発光が得られるポリパラフェニレンビニレン(poly(p-phenylene vinylene))（以下、ＰＰＶと示す）、ポリ（２−（２'−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）(poly[2-(2'-ethylhexoxy)-5-methoxy-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＭＥＨ−ＰＰＶと示す）、緑色の発光が得られるポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１,４−フェニレンビニレン）(poly[2-(dialkoxyphenyl)-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＲＯＰｈ−ＰＰＶと示す）等を用いることができる。
【００８５】
ポリパラフェニレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene))（以下、ＲＯ−ＰＰＰと示す）、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dihexoxy-1,4-phenylene))等を用いることができる。
【００８６】
また、ポリチオフェン系の材料としては、赤色発光が得られるポリ（３−アルキルチオフェン）(poly(3-alkylthiophene))（以下、ＰＡＴと示す）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(poly(3-hexylthiophene))（以下、ＰＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）(poly(3-cyclohexylthiophene))（以下、ＰＣＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))（以下、ＰＣＨＭＴと示す）、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）(poly(3,4-dicyclohexylthiophene))（以下、ＰＤＣＨＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］(poly[3-(4octylphenyl)-thiophene])（以下、ＰＯＰＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］(poly[3-(4-octylphenyl)-2,2-bithiophene])（以下、ＰＴＯＰＴと示す）等を用いることができる。
【００８７】
さらに、ポリフルオレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）(poly(9,9-dialkylfluorene)（以下、ＰＤＡＦと示す）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）(poly(9,9-dioctylfluorene)（以下、ＰＤＯＦと示す）等を用いることができる。
【００８８】
なお、これらの材料は、有機溶媒に溶解させた溶液を塗布法により塗布して形成する。なお、ここで用いる有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等である。
【００８９】
本実施例では、発光層５０４としてＰＰＶからなる膜を８０ｎｍの膜厚で形成する。以上により正孔輸送層５０３および発光層５０４とを積層した有機化合物層５０２を得ることができる。
【００９０】
次に陰極５０５が形成される。本発明において、陰極５０５は有機化合物層５０２で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、陰極５０５は、電子を有機化合物層５０２に注入する電極であるため仕事関数の小さい材料で形成する必要がある。そこで、本実施例では、仕事関数を小さくするためにアルカリ土類金属であるセシウム（Ｃｓ）を２ｎｍの膜厚で形成し、さらに、陰極４０７の導電性を向上させるために導電率の高いアルミニウム（Ａｌ）を２０ｎｍの膜厚で形成し、積層構造を有する陰極４０７を形成する。
【００９１】
なお、本実施例では、陰極としての機能を高めるために仕事関数の小さい材料と、導電率の高い材料を積層し、更に、陰極における透過率を４０％以上確保するために１０〜３０ｎｍ程度の極薄膜で形成することとしたが、陰極としての機能を十分有し、かつ透過率を４０％以上確保することが可能な材料であれば、必ずしも膜厚を薄くする必要はない。
【００９２】
（実施例３）
本実施例では、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製し、さらに、画素部にはＴＦＴと電気的に接続された発光素子を形成して、素子基板を作製する方法について図６〜図９を用いて説明する。なお、本実施例では、実施の形態で示した素子構造を有する発光素子を形成する。
【００９３】
まず、本実施例ではコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表される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６００を用いる。なお、基板６００としては、透光性を有する基板であれば限定されず、石英基板を用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００９４】
次いで、基板６００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜６０１を形成する。本実施例では下地膜６０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜６０１の１層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜６０１ａを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜６０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。
【００９５】
次いで、下地膜６０１の２層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜６０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【００９６】
なお、下地膜６０１を形成する材料としては、ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯ等を単層又は多層して用いることができる。
【００９７】
次いで、下地膜６０１上に半導体層６０２〜６０５を形成する。半導体層６０２〜６０５は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜した後、公知の結晶化処理（レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層６０２〜６０５の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素（シリコン）またはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ1-XＧｅX（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などで形成すると良い。
【００９８】
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した後、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させる。この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、熱結晶化（５５０℃、４時間）を行い、さらに結晶化を改善するためのレーザーアニ―ル処理を行って結晶質珪素膜を形成する。そして、この結晶質珪素膜をフォトリソグラフィ−法によるパターニング処理によって、半導体層６０２〜６０５を形成する。
【００９９】
また、半導体層６０２〜６０５を形成する前、もしくは、形成した後、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）のドーピングを行ってもよい。
【０１００】
また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザーを用いることができる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００ｍＪ／ｃｍ2（代表的には２００〜３００ｍＪ／ｃｍ2）とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数３０〜３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００ｍＪ／ｃｍ2（代表的には３５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2）とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９０％として行えばよい。
【０１０１】
次いで、半導体層６０２〜６０５を覆うゲート絶縁膜６０７を形成する。ゲート絶縁膜６０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。勿論、ゲート絶縁膜６０７は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素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。
【０１０２】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Ortho silicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【０１０３】
次いで、図６（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜６０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜６０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜６０９を積層形成する。ＴａＮ膜は、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタ法により形成する。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。
【０１０４】
いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができる。
【０１０５】
なお、本実施例では、第１の導電膜６０８をＴａＮ、第２の導電膜６０９をＷとしたが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕからなる合金を用いてもよい。
【０１０６】
また、第１の導電膜６０８をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜６０９をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜６０８を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜６０９をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜６０８を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜６０９をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜６０８を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜６０９をＣｕ膜とする組み合わせ、第１の導電膜６０８をＷ、Ｍｏ、もしくはＷとＭｏからなる膜で形成し、第２の導電膜６０９をＡｌとＳｉ、ＡｌとＴｉ、ＡｌとＳｃ、もしくはＡｌとＮｄとからなる膜で形成し、さらに第３の導電膜（図示せず）をＴｉ、ＴｉＮ、もしくはＴｉとＴｉＮからなる膜で形成する組み合わせとしてもよい。
【０１０７】
次に、図６（Ｂ）に示すようにフォトリソグラフィ−法を用いてレジストからなるマスク６１０〜６１３を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、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、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エッチングを行う。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model  Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いる。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。
【０１０８】
この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。
【０１０９】
この後、図６（Ｂ）に示すようにレジストからなるマスク６１０〜６１３を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスに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５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約１５秒程度のエッチングを行う。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。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。
【０１１０】
第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１１１】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層６１５〜６１８（第１の導電層６１５ａ〜６１８ａと第２の導電層６１５ｂ〜６１８ｂ）を形成する。６２０はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層６１５〜６１８で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１１２】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を添加する（図６（Ｂ））。ドーピング処理はイオンドープ法、若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１×１０13〜５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行う。
【０１１３】
ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層６１５〜６１８がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に高濃度不純物領域６２１〜６２４が形成される。高濃度不純物領域６２１〜６２４には１×１０20〜１×１０21atoms/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１１４】
次いで、図６（Ｃ）に示すように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。第２のエッチング処理では第３及び第４のエッチング条件で行う。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５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約６０秒程度のエッチングを行う。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。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第３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。
【０１１５】
第３のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１１６】
この後、図６（Ｃ）に示すようにレジストからなるマスク６１０〜６１３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う。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。
【０１１７】
第４のエッチング処理でのＴａＮに対するエッチング速度は１４．８３ｎｍ／ｍｉｎである。従って、Ｗ膜が選択的にエッチングされる。この第４のエッチング処理により第２の導電層６２６〜６２９（第１の導電層６２６ａ〜６２９ａと第２の導電層６２６ｂ〜６２９ｂ）を形成する。
【０１１８】
次いで、図７（Ａ）に示すように第２のドーピング処理を行う。ドーピングは第２の導電層６２６ｂ〜６２９ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層におけるテーパー部下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。本実施例では、不純物元素としてＰ（リン）を用い、ドーズ量１．５×１０14、電流密度０．５μＡ、加速電圧９０ｋｅＶにてプラズマドーピングを行う。
【０１１９】
こうして、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域６３１ａ〜６３４ａ、第１の導電層と重ならない低濃度不純物領域６３１ｂ〜６３４ｂを自己整合的に形成する。なお、この低濃度不純物領域６３１〜６３４へ添加されるリン（Ｐ）の濃度は、１×１０17〜５×１０18atoms/cm3である。また、高濃度不純物領域６２１〜６２４にも不純物元素が添加され、高濃度不純物領域６３５〜６３８を形成する。
【０１２０】
次いで、図７（Ｂ）に示すようにレジスト（６３９、６４０）からなるマスクを形成して第３のドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型（ｎ型）とは逆の導電型（ｐ型）を付与する不純物元素が添加された不純物領域６４１ａ、６４１ｂ、６４２ａ、および６４２ｂを形成する。第１の導電層６２７ａ、および第２の導電層６２７ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。
【０１２１】
本実施例では、不純物領域６４１ａ、６４１ｂ、６４２ａ、および６４２ｂはジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不純物領域６４１ａおよび６４２ａに対して６４１ｂおよび６４２ｂにはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度が２×１０20〜２×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【０１２２】
次いで、レジストからなるマスク６３９、６４０を除去して図７（Ｃ）に示すように第１の層間絶縁膜６４３を形成する。本実施例では、第１の層間絶縁膜６４３として、珪素及び窒素を含む第１の絶縁膜６４３ａと珪素及び酸素を含む第２の絶縁膜６４３ｂとの積層膜を形成する。
【０１２３】
まず、珪素を含む第１の絶縁膜６４３ａとしては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、第１の絶縁膜６４３ａは上述した膜に限定されるものでなく、他の珪素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。
【０１２４】
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。この活性化工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行えばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。
【０１２５】
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む不純物領域（６３５、６３７、６３８）にゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【０１２６】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するために層間絶縁膜（シリコンを主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【０１２７】
その他、活性化処理を行った後でドーピング処理を行い、第１の層間絶縁膜を形成させても良い。
【０１２８】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、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。本実施例では水素を約１００％含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の熱処理を行った。この工程は第１の層間絶縁膜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。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。
【０１２９】
また、活性化処理としてレーザーアニール法を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマレーザーやＹＡＧレーザー等のレーザー光を照射することが望ましい。
【０１３０】
次いで、第１の絶縁膜６４３ａ上に第２の絶縁膜６４３ｂとして、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１〜２μｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１．２μｍの酸化珪素膜を形成する。勿論、第２の絶縁膜６４３ｂは上述した膜に限定されるものでなく、他の珪素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。
【０１３１】
以上により、第１の絶縁膜６４３ａと第２の絶縁膜６４３ｂからなる第１の層間絶縁膜６４３を形成することができる。
【０１３２】
次いで、各不純物領域６３５、６３６、６３７、６３８に達するコンタクトホールを形成するためのパターニングを行う。
【０１３３】
なお、第１の絶縁膜６４３ａ及び第２の絶縁膜６４３ｂはいずれもプラズマＣＶＤ法により形成された珪素を含む絶縁膜であることから、コンタクトホールの形成には、ドライエッチング法、またはウエットエッチング法を用いることができるが、本実施例では、第１の絶縁膜にウエットエッチング法を用い、第２の絶縁膜にドライエッチング法を用いることによりエッチングを行う。
【０１３４】
はじめに、第２の絶縁膜６４３ｂのエッチングを行う。ここでは、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）をエッチャントとし、２０℃においてウエットエッチングを行う。
【０１３５】
次に第１の絶縁膜６４３ｂのエッチングを行う。この時、エッチングガス用にＣＨＦ3を用い、ガスの流量比を３５（ｓｃｃｍ）とし、７．３Ｐａの圧力で電極に８００ＷのＲＦ電力を投入することによりドライエッチングを行う。
【０１３６】
そして、各高濃度不純物領域６３５、６３６、６３７、６３８とそれぞれ電気的に接続する配線６４５〜６５１と陽極６５２を形成する。本実施例では、遮光性の導電性材料を用いて形成する。具体的には、元素周期律の第４族、第５族または６族に属する元素からなる導電性の窒化物、酸化物、炭化物、ホウ化物、珪化物を用いることができるが、ここでは、窒化チタン（ＴｉＮ）を用い、５００ｎｍの膜厚に成膜した後、これをパターニングして配線６４５〜６５１および陽極６５２を形成する（図８（Ａ））。
【０１３７】
なお、本実施例におけるパターニングの際のエッチング条件は、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を４０／４０（ｓｃｃｍ）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
【０１３８】
なお、本実施例では、陽極６５２は配線形成と同時に形成され、高濃度不純物領域６３８との配線を兼ねて形成される。
【０１３９】
次に絶縁膜を１μｍの厚さに成膜する。なお、本実施例においては、絶縁膜を形成する材料として酸化珪素からなる膜を用いているが、場合によっては、窒化珪素および酸化窒化珪素といった珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることもできる。
【０１４０】
この絶縁膜の陰極６５２に対応する位置に開口部を形成して、絶縁層６５３を形成する（図８（Ｂ））。
【０１４１】
具体的には、感光性アクリルを用いて１μｍの絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ−法によりパターニングを行った後で、エッチング処理を行うことにより絶縁層６５３を形成する。
【０１４２】
次に、絶縁層６５３の開口部において露出している陽極６５２上に有機化合物層６５４を蒸着法により形成する（図９（Ａ））。ここでは、本実施例において赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物により形成される有機化合物層のうちの一種類が形成される様子を示すが、３種類の有機化合物層を形成する有機化合物の組み合わせについて、図１０により説明する。
【０１４３】
なお、図１０（Ａ）に示す発光素子は、陽極１００１、有機化合物層１００２、及び陰極１００３からなり、有機化合物層１００２は、正孔輸送層１００４、発光層１００５電子輸送層１００６の積層構造を有している。なお、赤色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１０（Ｂ）に示し、緑色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１０（Ｃ）に示し、青色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１０（Ｄ）にそれぞれ示す。
【０１４４】
はじめに、赤色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１００４は、正孔輸送性の有機化合物である、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層１００５は、発光性の有機化合物である、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）をホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）である４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）と共に共蒸着させて３０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層１００６は、ブロッキング性の有機化合物である、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１００７は、電子輸送性の有機化合物である、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜することにより赤色発光の有機化合物層を形成する。
【０１４５】
なお、ここでは赤色発光の有機化合物層として、５種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく、赤色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１４６】
次に、緑色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１００４は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層１００５は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１００６は、ブロッキング性の有機化合物であるＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で成膜し、電子輸送層１００７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜することにより緑色発光の有機化合物を形成することができる。
【０１４７】
なお、ここでは緑色発光の有機化合物層として、４種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、緑色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１４８】
次に、青色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、発光層１００５は、発光性および正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１００６は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１００７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜することにより青色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０１４９】
なお、ここでは青色発光の有機化合物層として、３種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、青色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１５０】
以上に示した有機化合物を陽極上に形成することにより画素部において、赤色発光、緑色発光及び青色発光を示す有機化合物層を形成することができる。
【０１５１】
次に、図９（Ｂ）に示すように有機化合物層６５４及び絶縁層６５３を覆って、陰極６５５を形成する。なお、本実施例において陰極６５５は、透光性の導電膜により形成されている。具体的には、陰極６５５からの電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料で形成されることが望ましく、アルカリ金属やアルカリ土類金属に属する材料を単体で用いたり、その他の材料と積層したり、その他の材料とで形成される合金（例えばＡｌ：Ｍｇ合金やＡｌ：Ｍｇ合金やＭｇ：Ｉｎ合金等）を用いることができる。なお、本実施例において、陰極６５５は、アルカリ土類金属の窒化物であるフッ化カルシウム（ＣａＦ）と、より高い導電性を有するアルミニウムもしくは銀を積層することにより形成する。
【０１５２】
なお、本実施例において、陰極６５５は発光素子において生じた光を透過させる電極であることから、透光性を有する必要がある。そのため、有機化合物層６５４と接して形成されるＣａＦ膜を２ｎｍの膜厚で形成し、その上に積層されるアルミニウム膜又は銀膜は、２０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１５３】
このように極薄膜からなる陰極６５５を形成することにより、光の透過性を有する電極を形成することができる。なお、仕事関数が小さく、かつ透光性の導電膜であれば、公知の他の材料を用いて陰極６５５を形成することもできる。
【０１５４】
こうして図９（Ｂ）に示すように、電流制御用ＴＦＴ７０４に電気的に接続された陽極６５２と、前記陽極６５２と隣り合う陽極（図示せず）との隙間に形成された絶縁層６５３と、陽極６５２上に形成された有機化合物層６５４と、有機化合物層６５４及び絶縁層６５３上に形成された陰極６５５からなる発光素子６５６を有する素子基板を形成することができる。
【０１５５】
なお、本実施例における発光装置の作製工程においては、回路の構成および工程の関係上、ゲート電極を形成している材料を用いてソース信号線を形成し、ソース、ドレイン電極を形成している配線材料を用いてゲート信号線を形成しているが、それぞれ異なる材料を用いることは可能である。
【０１５６】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１及びｐチャネル型ＴＦＴ７０２を有する駆動回路７０５と、スイッチング用ＴＦＴ７０３、電流制御用ＴＦＴ７０４とを有する画素部７０６を同一基板上に形成することができる。
【０１５７】
駆動回路７０５のｎチャネル型ＴＦＴ７０１はチャネル形成領域５０１、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層６２６ａと重なる低濃度不純物領域６３１（ＧＯＬＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域６３５を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域５０２、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域６４１および６４２を有している。
【０１５８】
画素部７０６のスイッチング用ＴＦＴ７０３にはチャネル形成領域５０３、ゲート電極を形成する第１の導電層６２８ａと重なる低濃度不純物領域６３３ａ（ＬＤＤ領域）、第１の導電層６２８ａと重ならない低濃度不純物領域６３３ｂ（ＬＤＤ領域）及びソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域６３７を有している。
【０１５９】
画素部７０６の電流制御用ＴＦＴ７０４にはチャネル形成領域５０４、ゲート電極を形成する第１の導電層６２９ａと重なる低濃度不純物領域６３４ａ（ＬＤＤ領域）、第１の導電層６２８ａと重ならない低濃度不純物領域６３４ｂ（ＬＤＤ領域）及びソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域６３８を有している。
【０１６０】
なお、本実施例において、ＴＦＴの駆動電圧は、１．２〜１０Ｖであり、好ましくは、２．５〜５．５Ｖである。
【０１６１】
また、画素部の表示が動作しているとき（動画表示の場合）には、発光素子が発光している画素により背景の表示を行い、発光素子が非発光となる画素により文字表示を行えばよいが、画素部の動画表示がある一定期間以上静止している場合（本明細書中では、スタンバイ時と呼ぶ）には、電力を節約するために表示方法が切り替わる（反転する）ようにしておくと良い。具体的には、発光素子が発光している画素により文字を表示し（文字表示ともいう）、発光素子が非発光となる画素により背景を表示（背景表示ともいう）するようにする。
【０１６２】
ここで、本実施例において説明した発光装置の画素部の詳細な上面構造を図１１（Ａ）に示し、回路図を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は共通の符号を用いるので互いに参照すればよい。
【０１６３】
図１１（Ａ）（Ｂ）において、基板上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ１１００は図９のスイッチング用（ｎチャネル型）ＴＦＴ７０３を用いて形成される。従って、構造の説明はスイッチング用（ｎチャネル型）ＴＦＴ７０３の説明を参照すれば良い。また、１１０２で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ１１００のゲート電極１１０１（１１０１ａ、１１０１ｂ）を電気的に接続するゲート配線である。
【０１６４】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１６５】
また、スイッチング用ＴＦＴ１１００のソースはソース配線１１０３に接続され、ドレインはドレイン配線１１０４に接続される。また、ドレイン配線１１０４は電流制御用ＴＦＴ１１０５のゲート電極１１０６に電気的に接続される。なお、電流制御用ＴＦＴ１１０５は図９（Ｂ）の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４を用いて形成される。従って、構造の説明は電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１６６】
また、電流制御用ＴＦＴ１１０５のソースは電流供給線１１０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１１０８に電気的に接続される。また、ドレイン配線１１０８は点線で示される陽極１１０９に電気的に接続される。
【０１６７】
また、１１１０で示される配線は、消去用ＴＦＴ１１１１のゲート電極１１１２と電気的に接続するゲート配線である。なお、消去用ＴＦＴ１１１１のソースは、電流供給線１１０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１１０４に電気的に接続される。
【０１６８】
なお、消去用ＴＦＴ１１１１は図９（Ｂ）の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４と同様にして形成される。従って、構造の説明は電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１６９】
また、１１１３で示される領域には保持容量（コンデンサ）が形成される。コンデンサ１１１３は、電流供給線１１０７と電気的に接続された半導体膜１１１４、ゲート絶縁膜と同一層の絶縁膜（図示せず）及びゲート電極１１０６との間で形成される。また、ゲート電極１１０６、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流供給線１１０７で形成される容量も保持容量として用いることが可能である。
【０１７０】
なお、図１１（Ｂ）の回路図で示す発光素子１１１５は、陽極１１０９と、陽極１１０９上に形成される有機化合物層（図示せず）と有機化合物層上に形成される陰極（図示せず）からなる。本発明において、陽極１１０９は、電流制御用ＴＦＴ１１０５のソース領域またはドレイン領域と接続している。
【０１７１】
発光素子１１１５の陰極には対向電位が与えられている。また電流供給線Ｖは電源電位が与えられている。そして対向電位と電源電位の電位差は、電源電位が陽極に与えられたときに発光素子が発光する程度の電位差に常に保たれている。電源電位と対向電位は、本発明の発光装置に、外付けのＩＣ等により設けられた電源によって与えられる。なお対向電位を与える電源を、本明細書では特に対向電源１１１６と呼ぶ。
【０１７２】
（実施例４）
本実施例では、本発明のアクティブマトリクス型発光装置の外観図について図１２を用いて説明する。なお、図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１２０１はソース側駆動回路、１２０２は画素部、１２０３はゲート側駆動回路である。また、１２０４は封止基板、１２０５はシール剤であり、シール剤１２０５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０１７３】
なお、１２０８はソース側駆動回路１２０１及びゲート側駆動回路１２０３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）１２０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１７４】
次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板１２１０上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてゲート側駆動回路１２０３と画素部１２０２が示されている。
【０１７５】
なお、ゲート側駆動回路１２０３はｎチャネル型ＴＦＴ１２１３とｐチャネル型ＴＦＴ１２１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１７６】
また、画素部１２０２は電流制御用ＴＦＴ１２１１とそのドレインに電気的に接続された陽極１２１２を含む複数の画素により形成される。
【０１７７】
また、陽極１２１２の両端には絶縁層１２１３が形成され、陽極１２１２上には有機化合物層１２１４が形成される。さらに、有機化合物層１２１４上には陰極１２１６が形成される。これにより、陽極１２１２、有機化合物層１２１４、及び陰極１２１６からなる発光素子１２１８が形成される。
【０１７８】
陰極１２１６は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１２０８を経由してＦＰＣ１２０９に電気的に接続されている。
【０１７９】
また、基板１２１０上に形成された発光素子１２１８を封止するためにシール剤１２０５により封止基板１２０４を貼り合わせる。なお、封止基板１２０４と発光素子１２１８との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤１２０５の内側の空間１２０７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤１２０５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤１２０５はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間１２０７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させても良い。
【０１８０】
また、本実施例では封止基板１２０４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤１２０５を用いて封止基板１２０４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【０１８１】
以上のようにして発光素子を空間１２０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１８２】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例３に示したいずれの構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１８３】
（実施例５）
実施例１〜実施例４において、トップゲート型ＴＦＴを有するアクティブマトリクス型の発光装置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１３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。
【０１８４】
なお、図１３（Ａ）は、ボトムゲート型ＴＦＴを用いた発光装置の上面図である。ただし、封止基板による封止は、まだ行われていない。ソース側駆動回路１３０１、ゲート側駆動回路１３０２及び画素部１３０３が形成されている。また、図１３（Ａ）において、ｘ−ｘ’で発光装置を切ったときの画素部１３０３における領域ａ１３０４の断面図を図１３（Ｂ）に示す。
【０１８５】
図１３（Ｂ）では、画素部１３０３に形成されるＴＦＴのうち電流制御用ＴＦＴについてのみ説明する。１３１１は基板であり、１３１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板１３１１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。
【０１８６】
また、下地膜１３１２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１３１２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。
【０１８７】
１３１３は電流制御用ＴＦＴであり、ｐチャネル型ＴＦＴで形成されている。なお、本実施例において、発光素子の陽極は電流制御用ＴＦＴ１３１３と接続されているためｐチャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ましいがこれに限られることはなくｎチャネル型ＴＦＴで形成しても良い。
【０１８８】
電流制御用ＴＦＴ１３１３は、ソース領域１３１４、ドレイン領域１３１５及びチャネル形成領域１３１６を含む活性層と、ゲート絶縁膜１３１７と、ゲート電極１３１８と、層間絶縁膜１３１９と、ソース配線１３２０並びにドレイン配線１３２１を有して形成される。
【０１８９】
また、スイッチング用ＴＦＴのドレイン領域は電流制御用ＴＦＴ１３１３のゲート電極１３１８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用ＴＦＴ１３１３のゲート電極１３１８はスイッチング用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１３１８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、電流制御用ＴＦＴ１３１３のソース配線１３２０は電流供給線（図示せず）に接続される。
【０１９０】
電流制御用ＴＦＴ１３１３は発光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）はスイッチング用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、電流制御用ＴＦＴ１３１３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。
【０１９１】
また、電流制御用ＴＦＴ１３１３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、ＴＦＴの劣化を抑えてもよい。
【０１９２】
そして、電流制御用ＴＦＴ１３１３の形成後、層間絶縁膜１３１９が形成され、電流制御用ＴＦＴ１３１３と電気的に接続された陽極１３２３が形成される。なお、本実施例においては、陽極１３２３および配線１３２０は同じ材料で同時に形成される。また、陽極１３２３を形成する材料としては、仕事関数が大きく、かつ遮光性の導電性材料を用いる。なお、本実施例では、陽極１３２３にはＴｉＮやＴａＮなどを用いて形成する。
【０１９３】
陽極１３２３が形成された後に、絶縁層１３２４が形成される。なお、この絶縁層１３２４は、バンクともよばれる。
【０１９４】
つぎに有機化合物層１３２５が形成され、その上に陰極１３２６が形成される。なお、有機化合物層１３２５を形成する材料としては、実施例１または実施例２に示したものを用いればよい。
【０１９５】
次に有機化合物層１３２５の上には、陰極１３２６が形成される。陰極１３２６を形成する材料としては、仕事関数の小さい透光性の導電膜を用いる。なお、本実施例では、２ｎｍの膜厚のＣａＦ上に２０ｎｍの膜厚のＡｌを積層することにより陰極１３２６が形成される。
【０１９６】
以上により、逆スタガ型のＴＦＴを有する発光装置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１３（Ｂ）の矢印の方向（上面）に光を出射させることができる。
【０１９７】
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。
【０１９８】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例４に示したＴＦＴの構造以外の部分において本実施例と自由に組み合わせて実施することも可能である。
【０１９９】
（実施例６）
本実施例では本発明の素子構造を有するパッシブマトリクス型（単純マトリクス型）の発光装置を作製した場合について説明する。説明には図１４を用いる。図１４において、１４０１はガラス基板、１４０２は金属化合物からなる陽極である。本実施例では、金属化合物としてＴｉＮをスパッタリング法により形成する。なお、図１４では図示されていないが、複数本の陽極が紙面と平行にストライプ状に配列されている。なお、パッシブマトリクス型の発光装置においては、アクティブマトリクス型の発光装置よりも陽極材料に対して導電性が要求されるため、従来のＩＴＯよりも導電性の高い金属化合物を陽極に用いることは発光素子の駆動電圧を低下させる上で有効である。
【０２００】
また、ストライプ状に配列された陽極１４０２と交差するように絶縁材料からなるバンク１４０３が形成される。バンク１４０３は陽極１４０２と接して紙面に垂直な方向に形成されている。
【０２０１】
次に、有機化合物層１４０４が形成される。有機化合物層１４０４を形成する材料としては、実施例１や実施例２で示した材料の他、発光が得られる公知の材料を用いて形成することができる。
【０２０２】
例えば、赤色発光を示す有機化合物層、緑色発光を示す有機化合物層及び青色発光を示す有機化合物層をそれぞれ形成することにより、３種類の発光を有する発光装置を形成することができる。なお、これらの有機化合物層１４０４はバンク１４０３で形成された溝に沿って形成されるため、紙面に垂直な方向にストライプ状に配列される。
【０２０３】
次に、有機化合物層１４０４上に陰極１４０５が形成される。なお陰極１４０５は、メタルマスクを用いて蒸着法により形成する。
【０２０４】
なお、本実施例では下側の電極（陽極１４０２）が遮光性の材料で形成されているため、有機化合物層１４０４で発生した光は上側（基板１４０１の反対側）に出射される。
【０２０５】
次に、封止基板１４０７としてガラス基板を用意する。本実施例の構造では透光性の材料を用いる必要があることから、ガラス基板の他、プラスチックや石英からなる基板を用いることが可能である。
【０２０６】
こうして用意した封止基板１４０７は、紫外線硬化樹脂からなるシール剤１４０８により貼り合わされる。なお、シール剤１４０８の内側１４０６は密閉された空間になっており、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充填されている。また、この密閉された空間１４０６の中に酸化バリウムに代表される吸湿剤を設けることも有効である。最後にＦＰＣ１４０９を取り付けてパッシブ型の発光装置が完成する。
【０２０７】
また、本発明の素子構造を有するパッシブマトリクス型の発光装置は、図１４で示した構造の他に、図２０で示す構造とすることも可能である。なお、この構造は、バンク２００３の構造がＳ字形状となっている点が特徴である。
【０２０８】
バンクを形成する材料としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはこれらの積層などを用いることができるが、図２０に示すバンク２００３を形成する場合には、感光性の有機樹脂を用いる。例えば、有機樹脂の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、バンク２００３の上端部、および上端部と下端部の両方に曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。具体的には、曲率半径を３〜３０μｍ（代表的には１０〜１５μｍ）とすることが望ましい（なお、上端部のみに曲率半径を持たせる場合（お椀形状）も含めることとする）。また、有機樹脂としては、光を照射することによってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光を照射することによってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０２０９】
なお、このようにバンクの形状をなだらかなものとすることにより、次に形成される有機化合物層２００４の被覆率を充分なものとすることができるため、成膜不良により生じる素子の劣化等の問題を防ぐことができる。
【０２１０】
また、この場合において、有機化合物層２００４上に形成される陰極２００５は、分離形成する必要があるので、マスク等を用いて成膜すればよい。
【０２１１】
なお、本実施例に示すパッシブマトリクス型の場合において、実施例１〜実施例５に示した素子構造（アクティブマトリクス型）に関連するもの以外の材料等を自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２１２】
（実施例７）
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、本発明の発光装置を用いて様々な電気器具を完成させることができる。
【０２１３】
本発明により作製した発光装置を用いて作製された電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光素子を有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気器具の具体例を図１６に示す。
【０２１４】
図１６（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。発光素子を有する発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２１５】
図１６（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２１０２に用いることにより作製される。
【０２１６】
図１６（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
【０２１７】
図１６（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
【０２１８】
図１６（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明により作製した発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０２１９】
図１６（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
【０２２０】
図１６（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
【０２２１】
ここで図１６（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２２２】
なお、将来的に有機材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２２３】
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０２２４】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが好ましい。
【０２２５】
以上の様に、本発明の作製方法を用いて作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、本発明の発光装置を用いてあらゆる分野の電気器具を作製す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５を実施することにより作製された発光装置を用いることにより完成させることができる。
【０２２６】
（実施例８）
本実施例では、有機化合物層の一部に無機化合物を含む層を組み合わせて用いる場合の具体例について説明する。
【０２２７】
ここで用いる無機化合物としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、Ｓｉ、Ｇｅ、およびこれらの酸化物または窒化物であり、Ｐ、Ｂ、Ｎ等が適宜ドーピングされていても良い。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物、窒化物、またはフッ化物の他、当該金属と少なくともＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、Ｉｎの化合物または合金などを用いることもできる。
【０２２８】
【発明の効果】
本発明では、陽極材料として遮光性の金属化合物を用いることによりアクティブマトリクス型の発光装置の作製において、発光素子を駆動するための薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）と発光素子の陽極とを電気的に接続するための配線と、陽極とを同時に形成することができるので、これまで透明性導電膜を用いていた場合に必要であった遮光膜等を形成するプロセスを削減することができる。
【０２２９】
また、本発明において用いる金属化合物は、従来陽極材料として用いられたＩＴＯやＩＺＯと比べて仕事関数が同等か、それ以上に大きいため、これらを用いて陽極を形成することにより、陽極からの正孔の注入性をこれまで以上に向上させることができる。また、導電性の面に関してもＩＴＯよりも抵抗率が小さいため、配線としての機能を充分に果たすことができると共に従来に比べて発光素子における駆動電圧を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図２】    本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図３】    本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図４】    本発明の低分子型発光装置の素子構造を説明する図。
【図５】    本発明の高分子型発光装置の素子構造を説明する図。
【図６】    本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図７】    本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図８】    本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図９】    本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１０】  本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１１】  発光装置の画素部の上面図。
【図１２】  本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１３】  逆スタガ型ＴＦＴの構造を説明する図。
【図１４】  パッシブマトリクス型の発光装置を説明する図。
【図１５】  ＵＶオゾン処理に伴う仕事関数値の測定結果。
【図１６】  電気器具の一例を示す図。
【図１７】  従来例を示す図。
【図１８】  本発明の発光素子における素子特性の測定結果。
【図１９】  本発明の発光素子における素子特性の測定結果。
【図２０】  パッシブマトリクス型の発光装置を説明する図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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