(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、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含む珪化物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含むホウ化物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記導電膜は、珪化マグネシウム、珪化ストロンチウム、珪化カルシウム、珪化バリウム、ホウ化マグネシウムから選ばれた一種若しくは複数種の無機化合物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記導電膜は、ホウ化イットリウムおよびホウ化セリウムから選ばれる一種または二種の無機化合物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含む珪化物でなり１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含むホウ化物でなり１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、珪化マグネシウム、珪化ストロンチウム、珪化カルシウム、珪化バリウム、ホウ化マグネシウムから選ばれた一種若しくは複数種の無機化合物でなり、１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、
前記陽極と接して形成された前記有機化合物層と、前記有機化合物層及び前記陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、ホウ化イットリウムおよびホウ化セリウムから選ばれる一種または二種の無機化合物でなり、１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含む珪化物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含むホウ化物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記導電膜は、珪化マグネシウム、珪化ストロンチウム、珪化カルシウム、珪化バリウム、ホウ化マグネシウムから選ばれた一種若しくは複数種の無機化合物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記導電膜は、ホウ化イットリウムおよびホウ化セリウムから選ばれる一種または二種の無機化合物からなることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含む珪化物でなり１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、陰極よりも仕事関数が小さく、１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有し、元素周期律の第２族に属する元素を含むホウ化物でなり１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、珪化マグネシウム、珪化ストロンチウム、珪化カルシウム、珪化バリウム、ホウ化マグネシウムから選ばれた一種若しくは複数種の無機化合物でなり、１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
基板の絶縁表面に設けられたＴＦＴ、および前記ＴＦＴと電気的に接続された発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、陽極と、有機化合物層と、無機化合物からなる導電膜と、陰極とが順に積層してなり、
前記陰極及び前記導電膜は透過率が、７０％以上であり、
前記導電膜は、ホウ化イットリウムおよびホウ化セリウムから選ばれる一種または二種の無機化合物でなり、１〜２０ｎｍの膜厚であることを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に用いており、表示装置、デジタルスチルカメラ、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、携帯電話の中から選ばれた一種であることを特徴とする電気器具。
【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いわれている。
【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】
さらに、発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物層の厚みを１００ｎｍ程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物層に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造（二層構造）を導入することによって、５．５Ｖで１００ｃｄ／ｍ2の十分な輝度が達成された（文献１：C. W. Tang and S. A. VanSlyke, "Organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, vol. 51, No.12, 913-915 (1987)）。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
ところで、このような発光素子において、陰極としては、電子注入性を容易にするために低仕事関数の金属材料が使用される。これまでに実用特性を満たす材料としてＭｇ：Ａｇなどのマグネシウム合金やＡｌ：Ｌｉなどのアルミニウム合金が検討されてきた。いずれの材料系も大気中の水分により容易に酸化され、素子の発光欠陥であるダークスポットの発生や電圧上昇を引き起こす。従って、最終的な素子の形態としては何らかの保護膜及び封止構造が必要とされている。
【００１０】
上記の合金電極を背景として、より安定な陰極の開発が望まれていたが、最近になって極薄膜の絶縁層（０．５ｎｍ）としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）等の陰極バッファー層を介在させることにより、アルミニウム陰極でもＭｇ：Ａｇ等の合金を用いて形成された陰極と同等以上の発光特性が得られることが報告された（文献２：L.S.Hung,C.W.Tang and M.G.Mason:Appl.Phys.Lett.,70(2),13January(1997).）。
【００１１】
この陰極バッファー層を設けることによる特性向上の機構は、陰極バッファー層を形成するＬｉＦが有機化合物層の電子輸送層を形成するＡｌｑ3と接して形成されたときにＡｌｑ3のエネルギーバンドを曲げ、電子注入障壁が低下するためであると考えられている。
【００１２】
以上のようにして、陽極、陰極及び有機化合物層からなる発光素子において、発光素子の素子特性の向上に起因する電極からのキャリアの注入性を向上させるための工夫がなされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、仕事関数の小さい材料として特に元素周期律の１族又は、２族に属する元素の単体もしくはこれを含む化合物を用いて、陰極と有機化合物層との界面に陰極バッファー層が形成されていた。
【００１４】
しかし、陰極バッファー層として元素周期律の１族又は、２族に属するアルカリ金属、アルカリ土類金属を単体で用いた場合には拡散して発光素子と接続されるＴＦＴの特性に悪影響を与えるという問題が生じる。
【００１５】
一方、陰極バッファー層として元素周期律の１族又は、２族に属する元素を含む化合物を用いる場合には、一般に仕事関数をより小さくさせるために電気陰性度の大きい元素周期律第１６族、または１７族に属する酸素やフッ素などとの化合物が用いられている。しかし、これらの化合物は絶縁性であるために電子の注入性を向上させる一方、素子特性が低下しないようにするために陰極バッファー層の膜厚は１ｎｍ以下と非常に薄く形成する必要があることから、画素ごとに膜厚にバラツキが生じやすく、膜厚制御の面において困難を生じていた。
【００１６】
そこで、本発明では発光素子の作製において、これまでのように陰極バッファー層を形成した場合に生じる問題を解決すべく、その代わりとなる新たな層を形成し、陰極からの電子の注入性を向上させると共に作製上の問題を解決するための手段を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、陰極と有機化合物層との界面にこれまでの陰極バッファー層の代わりに金属元素と非金属元素との組み合わせからなり、かつ導電性を有する無機化合物を用いて無機導電層を形成し、さらに前記無機化合物は、陰極材料よりも仕事関数が小さいことを特徴としている。
【００１８】
なお、本発明において形成される無機導電層は、陰極材料よりも仕事関数が小さい元素周期律の２族に属する元素を含む導電性の無機化合物を用いて形成される。これにより陰極と有機化合物層との界面におけるエネルギー障壁を緩和することができるので、陰極からの電子の注入性を向上させることができる。
【００１９】
また、導電性を有する無機化合物からなる無機導電層を形成することにより、元素周期律の１族又は、２族に属する元素単体からなる陰極バッファー層を形成する場合に比べて主に共有結合からなる安定な化合物を用いるため、元素単体を用いた際に生じる拡散の問題を防ぐことができる。さらに絶縁性の無機化合物からなる陰極バッファー層を形成する場合に比べて、その膜厚を厚くしても発光素子からの発光を充分に得ることができるので、膜厚制御が容易になり、製造コストの低減および歩留まりの向上を実現することができる。
【００２０】
本発明において開示する発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層とからなる発光素子を有する発光装置において、陽極と接して形成された有機化合物層と、有機化合物層及び陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、導電膜は陰極よりも仕事関数が小さく、その導電率が１×１０-10Ｓ／ｍ以上の材料からなることを特徴とする発光装置である。
【００２１】
なお、通常陰極と有機化合物層との界面に形成される陰極バッファー層として用いられる無機化合物は、その導電率が低いためにその膜厚を１ｎｍ以下で形成しなければ発光素子からの発光を充分に得ることができないが、本発明では、導電膜として１×１０-10Ｓ／ｍ以上の導電率を有する無機化合物を用いることにより、膜厚の制御が可能な膜厚で形成することができ、これにより形成される発光素子からは、充分な発光を得ることができる。
【００２２】
また、他の発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層とからなる発光素子を有する発光装置において、陽極と接して形成された有機化合物層と、有機化合物層及び陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、導電膜は仕事関数が３．５ｅＶ以下であり、その導電率が１×１０-10Ｓ／ｍ以上の材料からなることを特徴とする発光装置である。
【００２３】
なお、有機化合物層を形成する有機化合物は、金属などに比べて電子親和力が小さいために電子注入性を向上させるための電極材料としては、仕事関数の小さな電極が必要となる。たとえば、これまでに実用特性を満たす陰極材料として検討されてきたＭｇ：Ａｇ合金は、その仕事関数が３．７ｅＶである（文献３：M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, S .R. Forrest;Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence;, Applied Physics Letters, vol. 75, No.1, 4-6 (1999)）。
【００２４】
なお、本発明において、陰極と有機化合物層との間にその仕事関数が３．５ｅＶ以下である無機導電膜を形成することにより、陰極自体の仕事関数がさほど小さくない場合にも陰極と有機化合物層の間におけるエネルギー障壁を緩和することができるので陰極からの電子の注入性を高めることができる。
【００２５】
さらに、他の発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層とからなる発光素子を有する発光装置において、陽極と接して形成された有機化合物層と、有機化合物層及び陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、陰極、及び導電膜は、いずれも２０ｎｍ以下の膜厚を有し、導電膜は陰極よりも仕事関数が小さく、その導電率が１×１０-10Ｓ／ｍ以上の材料からなる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、陽極、陰極、及び有機化合物層とからなる発光素子を有する発光装置において、陽極と接して形成された有機化合物層と、有機化合物層及び陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、陰極及び導電膜は透過率が、７０％以上であり、導電膜は陰極よりも仕事関数が小さく、その導電率が１×１０-10Ｓ／ｍ以上の材料を用いて１〜２０ｎｍの膜厚で形成されることを特徴とする発光装置である。なお、透過率とは、可視光の透過率が７０〜１００％であるもののことをいう。
【００２７】
さらに、他の発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層とからなる発光素子を有する発光装置において、陽極と接して形成された有機化合物層と、有機化合物層及び陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、陰極、及び導電膜は、いずれも２０ｎｍ以下の膜厚を有し、導電膜は仕事関数が３．５ｅＶ以下であり、その導電率が１×１０-10Ｓ／ｍ以上の材料で形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２８】
さらに、他の発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層とからなる発光素子を有する発光装置において、陽極と接して形成された有機化合物層と、有機化合物層及び陰極との間に形成された無機化合物からなる導電膜とを有し、陰極及び導電膜は透過率が、７０％以上であり、導電膜は仕事関数が３．５ｅＶ以下であり、その導電率が１×１０-10Ｓ／ｍ以上の材料を用いて１〜２０ｎｍの膜厚で形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２９】
なお、上記構成において、導電膜は元素周期律の第２族に属する元素から選ばれた一種もしくは複数種を含むことを特徴とする。
【００３０】
また、上記構成において、導電膜は、元素周期律の第２族に属する元素を含む窒化物、硫化物、ホウ化物、または珪化物から選ばれた一種もしくは複数種を含むことを特徴とする。
【００３１】
さらに、上記構成において、導電膜は、窒化カルシウム、窒化マグネシウム、硫化カルシウム、硫化マグネシウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、ホウ化マグネシウム、珪化マグネシウム、珪化カルシウム、珪化ストロンチウム、珪化バリウムから選ばれた一種もしくは複数種を含むことを特徴とする。
【００３２】
また、上記構成において、導電膜は希土類元素を含むホウ化物から選ばれた一種もしくは複数種を含むことを特徴とする。
【００３３】
さらに、上記構成において、ホウ化イットリウム、ホウ化ランタン、ホウ化セリウムから選ばれた一種もしくは複数種を含むことを特徴とする。
【００３４】
さらに、上記構成において、無機導電層は、主に蒸着法を用いて形成されるが、希土類ホウ化物のように融点の高い物質の場合は、スパッタリング法を用いても良い。スパッタリング法を用いて有機化合物層を形成した後で無機導電層を形成する場合には、スパッタリング時に有機化合物層に与えるダメージを防ぐためのバリア層を設けることが望ましい。なお、バリア層を形成する材料としては、具体的には銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）などを用いることができる。
【００３５】
従来、絶縁性の材料からなる陰極バッファー層を形成した場合には、その膜厚を厚くすることができなかったが、上記本発明の構成とすることによって、無機導電層の膜厚を陰極バッファー層に比べて厚く形成することができるので、画素間における膜厚制御を容易にすることができるため、製造プロセス上の問題を改善することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１、図２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。
【００３９】
図１（Ａ）に示すように基板１０１上に陰極１０２が形成されており、陰極１０２と接して無機導電層１０３が形成されている。
【００４０】
なお、無機導電層１０３は、陰極材料よりも仕事関数が小さい材料であり、好ましくは、仕事関数が３．５ｅＶ以下の材料により形成される。また、無機導電層１０３は、その導電率が１×１０-10Ｓ／ｍ以上の材料により形成される。なお、本発明における無機導電層１０３は、導電性を有することから膜厚を厚くすることができるが、光の取り出し効率の向上を考慮すると、その膜厚を１〜３０ｎｍ程度とすることが望ましい。
【００４１】
さらに、無機導電層１０３と接して有機化合物層１０４が形成される。なお、有機化合物層１０４は、発光層のみの単層構造で形成されていても良いが、発光層以外の正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層及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を複数組み合わせて形成することができる。
【００４２】
次に、有機化合物層１０４と接して陽極１０５が形成される。
【００４３】
また、図１（Ｂ）に図１（Ａ）で示した素子構造を有する発光素子におけるエネルギーバンド図を示す。ここでは、陰極１０２と陽極１０５との間に形成される有機化合物層１０４は、電子輸送層１０６、発光層１０７、正孔輸送層１０８、正孔注入層１０９を有しており、図１（Ｂ）に示すような仕事関数の大小関係を有している。
【００４４】
なお、本発明の無機導電層１０３は、有機化合物層１０４の一部を形成する電子輸送層１０６と陰極１０２の間のエネルギー準位を有する材料を用いて形成することにより、陰極１０２から電子が注入される際のエネルギー障壁１１０を緩和することができる。これにより、発光素子における電子の注入性を向上させることができる。
【００４５】
なお、図１（Ａ）においては、基板１０１と接して陰極１０２が形成される場合の素子構造について示したが、本発明はこれに限られることはなく、基板１０１と接して陽極が形成される構成も可能である。この場合には、基板１０１と接して陽極が形成され、陽極と接して有機化合物層が形成され、有機化合物層と陰極との間に無機導電層が形成される素子構造となる。
【００４６】
次に上記素子構造を有するアクティブマトリクス型の発光装置における実施形態１〜３について、図２を用いて以下に説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１として、発光装置の画素部の断面構造について図２（Ａ）を用いて説明する。
【００４８】
図２（Ａ）において、基板２０１上に半導体素子を形成する。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、半導体素子としてはＴＦＴを用い、各ＴＦＴの活性層は、少なくともチャネル形成領域２０２、ソース領域２０３、ドレイン領域２０４を備えている。
【００４９】
また、各ＴＦＴの活性層は、ゲート絶縁膜２０５で覆われ、ゲート絶縁膜２０５を介してチャネル形成領域２０２と重なるゲート電極２０６が形成されている。また、ゲート電極２０６を覆う層間絶縁膜２０７が設けられ、その層間絶縁膜２０７上に各ＴＦＴのソース領域またはドレイン領域と電気的に接続する電極が設けられている。また、ｎチャネル型ＴＦＴである電流制御用ＴＦＴ２２２のドレイン領域２０４に達する電極は、発光素子の陰極２０８となる。また、陰極２０８の端部を覆いテーパー状の縁を有するように開口部を有する絶縁層２０９が設けられている。また、陰極２０８上に無機導電層２１０が形成され、その上に有機化合物層２１１が設けられ、有機化合物層２１１上に陽極２１２が設けられて発光素子を形成している。なお、空間２１３を有したまま、発光素子を封止基板２１４で封止している。
【００５０】
本実施の形態において、ＴＦＴと電気的に接続された陰極２０８と接して無機導電層２１０が形成され、これと接して有機化合物層２１１が形成される構成となっている。
【００５１】
さらに、無機導電層２１０は導電性を有することから、１〜３０ｎｍの膜厚で形成することができ、膜厚制御が容易になる。
【００５２】
本実施の形態１においては、陽極２１２に透明導電膜を用いることにより有機化合物層２１１におけるキャリアの再結合により生じた光を陽極２１２側から出射させることができる。
【００５３】
本実施の形態１において、無機導電層２１０は、元素周期律の第２族に属する元素を含み、または、これらの窒化物、硫化物、ホウ化物、または珪化物を含むものである。あるいは、希土類元素のホウ化物を含むものでもよい。
【００５４】
さらに、具体的には、窒化カルシウム、窒化マグネシウム、硫化カルシウム、硫化マグネシウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、ホウ化マグネシウム、珪化マグネシウム、珪化カルシウム、珪化ストロンチウム、珪化バリウムといった材料を用いて形成することができる。その他にも希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）を含むホウ化物、特に好ましくはホウ化ランタン、ホウ化イットリウム、ホウ化セリウムといった材料を用いて形成することができる。なお、このように主に共有結合からなる安定な化合物を用いることにより、アルカリ金属やアルカリ土類金属といった元素単体を用いた場合に問題となる不純物イオン（代表的にはアルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオン）の拡散を防ぎ、陰極２０８からの電子の注入性を向上させることができる。
【００５５】
また、有機化合物層２１１を形成する材料としては、高分子系の公知の有機化合物を用いることもできるし、低分子系の公知の有機化合物を用いることもできる。
【００５６】
また、本実施の形態１においては、有機化合物層２１１を形成した後で透明導電膜からなる陽極２１２をスパッタリング法により形成するため、成膜時の有機化合物層２１１へのダメージを防止するためのバリア層（図示せず）を設けるのが好ましい。なお、有機化合物層２１１を構成する正孔注入層を設けることによりバリア層の機能を持たせることができるので、正孔注入層を設けても良い。正孔注入層としては、Ｃｕ−Ｐｃを用いることができる。
【００５７】
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。
【００５８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２として、発光装置の画素部の断面構造について図２（Ｂ）を用いて説明する。なお、層間絶縁膜２０７が形成されるまでの構成は、電流制御用ＴＦＴがｐチャネル型で形成される以外は、実施の形態１と同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００５９】
層間絶縁膜２０７上に各ＴＦＴのソース領域またはドレイン領域と電気的に接続する電極が設けられている。また、ｐチャネル型ＴＦＴである電流制御用ＴＦＴ２２２のドレイン領域２０４に達する電極は、発光素子の陽極２３１と電気的に接続されている。また、陽極２３１の端部を覆いテーパー状の縁を有するように開口部を有する絶縁層２３２が設けられている。
【００６０】
また、陽極２３１上に有機化合物層２３３が形成され、その上に無機導電層２３４が設けられ、無機導電層２３４上に陰極２３５が設けられて発光素子を形成している。なお、実施の形態１で示したのと同様に空間２１３を有したまま、発光素子を封止基板２１４で封止している。
【００６１】
本実施の形態において、ＴＦＴと電気的に接続された陽極２３１と接して有機化合物層２３３が形成され、有機化合物層２３３と陰極２３５との間にそれぞれと接して無機導電層２３４が形成される構成となっている。
【００６２】
本実施の形態２においては、陽極２３１に透明導電膜を用いることにより有機化合物層２３３におけるキャリアの再結合により生じた光を陽極２３１側から出射させることができる。なお、本実施の形態２においては、陽極２３１側から透過した光は基板２０１をも透過して外部に出射される。そのため、基板２０１に用いる材料としては、透光性の材料を用いる必要があり、具体的には、ガラス、石英、プラスチックといった材料を用いる。
【００６３】
また、本実施の形態２においては、有機化合物層２３３を形成した後で無機導電層２３４をスパッタリング法により形成するため、成膜時の有機化合物層２３３へのダメージを防止するためのバリア層（図示せず）を設けてもよい。なお、バリア層としては、Ｃｕ−Ｐｃ等を用いることができる。
【００６４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３として、発光装置の画素部の断面構造について図２（Ｃ）を用いて説明する。なお、層間絶縁膜２０７が形成されるまでの構成は、電流制御用ＴＦＴがｐチャネル型で形成される以外は、実施の形態１と同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態３において、実施の形態１で示したようにＴＦＴと電気的に接続された第１の電極２４１を形成する。なお、第１の電極２４１を形成する材料としては、遮光性を有し、かつ反射率の高い導電性材料、例えば、アルミニウム、チタン、タングステンなどを一種若しくは複数種積層させたものを用いるのが好ましい。
【００６６】
さらに、第１の電極２４１上に仕事関数の大きい材料からなる第２の電極２４２を形成する。なお、第２の電極２４２を形成する材料としては、ＩＴＯなどの仕事関数の小さい材料を用いることが望ましい。また、第２の電極２４２の端部を覆いテーパー状の縁を有するように開口部を有する絶縁層２４３が設けられている。なお、本実施の形態３においては、遮光性または反射性を有する第１の電極と仕事関数の小さい第２の電極とを積層させて一つの発光素子の陽極２４４として機能する。
【００６７】
また、陽極２４４上に有機化合物層２４５が形成され、その上に無機導電層２４６が設けられ、無機導電層２４６上に陰極２４７が設けられて発光素子を形成している。なお、実施の形態１及び実施の形態２で示したのと同様に空間２１３を有したまま、発光素子を封止基板２１４で封止している。
【００６８】
本実施の形態３において、ＴＦＴと電気的に接続された第１の電極２４１と第２の電極２４２を積層することにより陽極２４４が形成され、陽極２４４と接して有機化合物層２４５が形成され、有機化合物層２４５と陰極２４７との間にそれぞれと接して無機導電層２４６が形成される構造となっている。
【００６９】
このような構造とすることによって、有機化合物層２４５において、キャリアの再結合により生じた発光を陽極２４２側から出射させることなく陰極２４７側から効率良く出射させることができる。
【００７０】
また、本実施の形態３においては、有機化合物層２４５を形成した後で無機導電層２４６をスパッタリング法により形成するため、成膜時の有機化合物層２４５へのダメージを防止するためのバリア層（図示せず）を設けてもよい。なお、バリア層としては、Ｃｕ−Ｐｃ等の材料を用いることができる。
【００７１】
さらに、本実施の形態３においては、陰極２４７側から有機化合物層２４５で生じた発光を出射させるため、無機導電層２４６の膜厚は、１〜２０ｎｍとするのが好ましい。また、陰極２４７もまた、光を透過させるため１〜２０ｎｍの膜厚で形成するのが好ましい。
【００７２】
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。
【００７３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００７４】
（実施例１）
本実施例では、実施の形態１、実施の形態２、及び実施の形態３で説明した素子構造を有する発光装置について詳細に説明する。
【００７５】
図３（Ａ）は、実施の形態１に示す発光素子の構造を示すものである。すなわち、陰極３０１上に無機導電層３０２が形成され、無機導電層３０２上に有機化合物層３０３が形成され、有機化合物層３０３上に陽極３０７が形成される構造であり、有機化合物層３０３において生じた光は、陽極３０７を透過して外部に出射される上方出射型の素子構造である。また、この素子構造の場合には、有機化合物層３０３上に透明導電膜であるＩＴＯがスパッタリング法により形成されるため、スパッタリング時における有機化合物層３０３へのダメージを防止するために蒸着法により形成されるバリア層３０６を設けるのが望ましい。
【００７６】
陰極３０１は、図２（Ａ）で示すように電流制御用ＴＦＴ２２２と電気的に接続された電極であり、本実施例においては、Ａｌにより１２０ｎｍの膜厚で形成される。
【００７７】
陰極３０１上に形成される無機導電層３０２は、ＣａＮを用いて蒸着法により３０ｎｍの膜厚で形成される。
【００７８】
また、本実施例において無機導電層３０２上に形成される有機化合物層３０３は、発光層３０４と正孔輸送層３０５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３０３には、高分子系の有機化合物を用いて形成する場合について説明するが、低分子系の有機化合物を単層もしくは積層させて形成することも可能である。
【００７９】
発光層３０４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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
なお、これらの発光層を形成する材料は、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。
【００８５】
また、正孔輸送層３０５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。
【００８６】
なお、本実施例では、発光層３０４としてＰＰＶからなる膜を８０ｎｍの膜厚で形成し、正孔輸送層３０５としてＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【００８７】
また、有機化合物層３０３上には、バリア層３０６が形成される。なお、バリア層３０６を形成する材料としては、金、銀、といった仕事関数の大きい材料の他、Ｃｕ−Ｐｃ等を用いることができる。本実施例では、Ａｕを用い、蒸着法により２０ｎｍの膜厚で形成する。
【００８８】
次に陽極３０７を形成する。なお、陽極３０７を形成する材料としては、ＩＴＯ（indium tin oxide）やＩＺＯ（indium zinc oxide）等の透光性の材料を用いて形成する。本実施例では、ＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成する。
【００８９】
以上により、実施の形態１で示した上方出射型の発光素子を得ることができる。
【００９０】
次に、実施の形態２に示した発光素子の構造を図３（Ｂ）に示す。すなわち、陽極３１１上に有機化合物層３１２が形成され、有機化合物層３１２上に無機導電層３１６が形成され、その上に陰極３１７が形成される構造であり、有機化合物層３１２において生じた光は、陽極３１１を透過して外部に出射される下方出射型の素子構造である。
【００９１】
陽極３１１は、図２（Ｂ）で示すように電流制御用ＴＦＴ２２２と電気的に接続された透光性の電極であり、本実施例においては、ＩＴＯにより１１０ｎｍの膜厚で形成される。
【００９２】
陽極３１１上に形成される有機化合物層３１２は、図３（Ａ）で示したのと同様に正孔輸送層３１３と発光層３１４との積層で形成される。なお、正孔輸送層３１３及び発光層３１４を形成する材料は、先に述べたものを用いることができるが、ここでも図３（Ａ）で示したのと同様にＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜厚が３０ｎｍの正孔輸送層３１３とＰＰＶからなる膜厚が８０ｎｍの発光層３１４を形成する。
【００９３】
有機化合物層３１２上に形成される無機導電層３１６は、図３（Ａ）と同様にＣａＮを用いて真空蒸着法により３０ｎｍの膜厚で形成する。
【００９４】
そして、無機導電層３１６上には、陰極３１７が形成される。なお、ここでは、陰極材料としてＡｌを用い、１２０ｎｍの膜厚で形成する。
【００９５】
以上により、実施の形態２で示した下方出射型の発光素子を得ることができる。
【００９６】
次に、実施の形態３に示した発光素子の構造を図４に示す。すなわち、陽極４０１上に有機化合物層４０２が形成され、有機化合物層４０２上に無機導電層４０６が形成され、その上に陰極４０７が形成される構造であり、有機化合物層４０２において生じた光は、無機導電層４０６及び陰極４０７を透過して外部に出射される上方出射型の素子構造である。
【００９７】
陽極４０１は、図２（Ｃ）で示すように電流制御用ＴＦＴ２２２と電気的に接続された第１の電極２４１と第２の電極２４２との積層により形成される。なお、本実施例においては、陽極４０１は、第１の電極２４１を形成する１００ｎｍの膜厚を有するＡｌと第２の電極２４２を形成する５０ｎｍの膜厚を有するＩＴＯとの積層により形成される。
【００９８】
陽極４０１上に形成される有機化合物層４０２は、図３（Ａ）で示したのと同様に正孔輸送層４０３と発光層４０４との積層で形成される。なお、正孔輸送層４０３及び発光層４０４を形成する材料は、先に示したものから選択して用いることができるが、ここでも図３（Ａ）で示したのと同様にＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜厚が３０ｎｍの正孔輸送層４０３とＰＰＶからなる膜厚が８０ｎｍの発光層４０４を形成する。
【００９９】
有機化合物層４０２上に形成される無機導電層４０６は、図３（Ａ）と同様にＣａＮを用いて真空蒸着法により形成する。しかし、ここでは、有機化合物層４０２で生じた光が無機導電層４０６を透過することができるように１０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１００】
そして、無機導電層４０６上には、陰極４０７が形成される。なお、ここでは、陰極材料としてＡｌを用い、光の透過性を考慮して２０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１０１】
以上により、実施の形態３で示した上方出射型の発光素子を得ることができる。
【０１０２】
（実施例２）
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５〜図８を用いて説明する。なお、本実施例では、実施の形態１で示した素子構造を有する発光素子を形成する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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６０１ｂ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。
【０１０６】
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））などで形成すると良い。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとしては、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レーザーとしては、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡlＯ3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーなどを用いることができる。
【０１１０】
なお、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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
次いで、図５（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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
次に、図５（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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
この後、図５（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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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５（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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
次いで、図５（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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
この後、図５（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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
次いで、図６（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１の導電層６２６ａ〜６２９ａ、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
次いで、図６（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６４１、６４２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。
【０１３１】
本実施例では、不純物領域６４１、６４２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６４１、６４２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。
【０１３２】
次いで、レジストからなるマスク６３９、６４０を除去して図６（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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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、６３６、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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
次に第１の絶縁膜６４３ａ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。
【０１４６】
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と陰極６５２を形成する。本実施例では、Ａｌを用い、５００ｎｍの膜厚に成膜した後、これをパターニングして形成するが、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ａｌ：Ｓｉ等からなる単層膜の他、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ａｌ：Ｓｉ、及びＴｉを順次積層して形成される積層膜を用いることもできる。
【０１４７】
なお、本実施例では、陰極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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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７（Ｂ））。
【０１５０】
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。
【０１５１】
次に、絶縁層６５３の開口部において露出している陰極６５２上に無機導電層６５４を蒸着法により形成する。本実施例では、無機導電層６５４を形成する材料として、元素周期律の第２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、窒化カルシウム（ＣａＮ）を用いて無機導電層６５４を形成する。
【０１５２】
本実施例では、無機導電層６５４の形成には真空蒸着法を用い、その膜厚が１〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜２０ｎｍの厚さとなるように形成する。なお、本実施例では、無機導電層６５４を３０ｎｍの膜厚に形成する。
【０１５３】
次に、図８（Ｂ）に示すように無機導電層６５４上に有機化合物層６５５を蒸着法により形成する。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９により説明する。
【０１５４】
なお、図９（Ａ）に示す発光素子は、陰極９０１、無機導電層９０２、有機化合物層９０３、バリア層９０８、及び陽極９０９からなり、有機化合物層９０３は、電子輸送層９０４、ブロッキング層９０５、発光層９０６、正孔輸送層９０７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９（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９（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９（Ｄ）にそれぞれ示す。
【０１５５】
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、電子輸送層９０４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の膜厚に成膜し、ブロッキング層９０５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、発光層９０６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）が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、正孔輸送層９０７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の膜厚に成膜することにより赤色発光の有機化合物層を形成する。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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、電子輸送層９０４は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層９０５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、発光層９０６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、正孔輸送層９０７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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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、電子輸送層９０４は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層９０５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、発光層９０６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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
以上に示した有機化合物を陰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。
【０１６２】
なお、本実施例における発光素子の構造では、有機化合物層９０３を形成した後で、透明導電膜からなる陽極９０９がスパッタリング法により形成される。そのため、陽極９０９形成時に有機化合物層９０３の表面に何らかのダメージが与えられる。そこで、本実施例では、有機化合物層９０３上にバリア層９０８を設けることにより有機化合物層９０３に与えられるダメージを防止する。
【０１６３】
なお、バリア層９０８を形成する材料としては、金、銀といった仕事関数の大きい材料や正孔注入性を有するＣｕ−Ｐｃ等を用いることができる。本実施例では、金を１０ｎｍの膜厚に形成することによりバリア膜９０８を形成する（図９（Ａ））。
【０１６４】
次に、図８（Ｂ）に示すように有機化合物層６５５及び絶縁層６５３を覆って、透明導電膜からなる陽極６５６を形成する。本実施例では、陽極６５６を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を８０〜１２０ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料を用いて陽極６５６を形成することもできる。
【０１６５】
こうして図８（Ｂ）に示すように、電流制御用ＴＦＴ７０４に電気的に接続された陰極６５２と、陰極６５２と隣の画素が有する第１の電極（図示せず）との隙間に形成された絶縁層６５３と、陰極６５２上に形成された無機導電層６５４と、無機導電層６５４上に形成された有機化合物層６５５と、有機化合物層６５５及び絶縁層６５３上に形成された陽極６５６からなる発光素子６５７を有する素子基板を形成することができる。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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１０（Ａ）に示し、回路図を図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は共通の符号を用いるので互いに参照すればよい。
【０１７４】
図１０において、基板上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ１０００は図８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、１００２で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ１０００のゲート電極１００１（１００１ａ、１００１ｂ）を電気的に接続するゲート配線である。
【０１７５】
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。
【０１７６】
また、スイッチング用ＴＦＴ１０００のソースはソース配線１００３に接続され、ドレインはドレイン配線１００４に接続される。また、ドレイン配線１００４は電流制御用ＴＦＴ１００５のゲート電極１００６に電気的に接続される。なお、電流制御用ＴＦＴ１００５は図８の電流制御用（ｎ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（ｎ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。
【０１７７】
また、電流制御用ＴＦＴ１００５のソースは電流供給線１００７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１００８に電気的に接続される。また、ドレイン配線１００８は点線で示される陰極１００９に電気的に接続される。
【０１７８】
また、１０１０で示される配線は、消去用ＴＦＴ１０１１のゲート電極１０１２と電気的に接続するゲート配線である。なお、消去用ＴＦＴ１０１１のソースは、電流供給線１００７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１００４に電気的に接続される。
【０１７９】
なお、消去用ＴＦＴ１０１１は図８の電流制御用（ｎ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（ｎ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。
【０１８０】
また、１０１３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１０１３は、電流供給線１００７と電気的に接続された半導体膜１０１４、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１００６との間で形成される。また、ゲート電極１００６、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流供給線１００７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。
【０１８１】
なお、図１０（Ｂ）の回路図で示す発光素子１０１５は、陰極１００９と、陰極１００９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陽極（図示せず）からなる。本発明において、陰極１００９は、電流制御用ＴＦＴ１００５のソース領域またはドレイン領域と接続している。
【０１８２】
発光素子１０１５の陽極には対向電位が与えられている。また電流供給線１００７に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、電源電位が陰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１０１６と呼ぶ。
【０１８３】
（実施例３）
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１１を用いて説明する。なお、図１１（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１１０１はソース側駆動回路、１１０２は画素部、１１０３はゲート側駆動回路である。また、１１０４は封止基板、１１０５はシール剤であり、シール剤１１０５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０１８４】
なお、１１０８はソース信号線駆動回路１１０１及びゲート信号線駆動回路１１０３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）１１０９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。
【０１８５】
次に、断面構造について図１１（Ｂ）を用いて説明する。基板１１１０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、駆動回路としてソース側駆動回路１１０１と画素部１１０２が示されている。
【０１８６】
なお、ソース側駆動回路１１０１はｎチャネル型ＴＦＴ１１１３とｐチャネル型ＴＦＴ１１１４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。
【０１８７】
また、画素部１１０２は電流制御用ＴＦＴ１１１１とそのドレインに電気的に接続された陽極１１１２を含む複数の画素により形成される。
【０１８８】
また、陽極１１１２の両端には絶縁層１１１３が形成され、陽極１１１２上には有機化合物層１１１４が形成される。さらに、有機化合物層１１１４上には無機導電層１１１６が形成され、無機導電層１１１６上には陰極１１１７が形成される。これにより、陽極１１１２、有機化合物層１１１４、及び陰極１１１７からなる発光素子１１１８が形成される。
【０１８９】
陰極１１１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１１０８を経由してＦＰＣ１１０９に電気的に接続されている。
【０１９０】
また、基板１１１０上に形成された発光素子１１１８を封止するためにシール剤１１０５により封止基板１１０４を貼り合わせる。なお、封止基板１１０４と発光素子１０１８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１１０５の内側の空間１１０７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１１０５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１１０５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１１０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化を防止する効果をもつ物質を含有させても良い。
【０１９１】
また、本実施例では封止基板１１０４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１１０５を用いて封止基板１１０４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。
【０１９２】
以上のようにして発光素子を空間１１０７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。
【０１９３】
なお、本実施例の構成は、実施例１または実施例２のいずれの構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１９４】
（実施例４）
実施例１〜実施例３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１２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、どのような方法で形成されたものでも良い。
【０１９５】
なお、図１２（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１２０１、ゲート側駆動回路１２０２及び画素部１２０３が形成されている。また、図１２（Ａ）において、ｘ−ｘ’で発光装置を切ったときの画素部１２０３における領域ａ１２０４の断面図を図１２（Ｂ）に示す。
【０１９６】
図１２（Ｂ）では、画素部１２０３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。１２１１は基板であり、１２１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板１２１１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。
【０１９７】
また、下地膜１２１２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１２１２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。
【０１９８】
１２１３は電流制御用ＴＦＴであり、ｎ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１２２９の陰極１２２３は電流制御用ＴＦＴ１２１３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。
【０１９９】
電流制御用ＴＦＴ１２１３は、ソース領域１２１４、ドレイン領域１２１５及びチャネル形成領域１２１６を含む活性層と、ゲート絶縁膜１２１７と、ゲート電極１２１８と、層間絶縁膜１２１９と、ソース配線１２２０並びにドレイン配線１２２１を有して形成される。本実施例において電流制御用ＴＦＴ１２１３はｐチャネル型ＴＦＴである。
【０２００】
また、スイッチング用ＴＦＴのドレイン領域は電流制御用ＴＦＴ１２１３のゲート電極１２１８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ＴＦＴ１２１３のゲート電極１２１８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１２１８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ＴＦＴ１２１３のソース配線１２２０は電流供給線（図示せず）に接続される。
【０２０１】
電流制御用ＴＦＴ１２１３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ＴＦＴ１２１３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。
【０２０２】
また、電流制御用ＴＦＴ１２１３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。
【０２０３】
そして、電流制御用ＴＦＴ１２１３の形成後、層間絶縁膜１２１９が形成され、電流制御用ＴＦＴ１２１３と電気的に接続された陰極１２２３が形成される。なお、本実施例においては、電流制御用ＴＦＴ１２１３と陰極１２２３を電気的に接続する配線及び陰極１２２３は同じ材料で同時に形成される。また、陰極１２２３を形成する材料としては、仕事関数の小さい導電性材料を用いることが好ましい。なお、本実施例では、陰極１２２３にはＡｌを用いて形成する。
【０２０４】
陰極１２２３が形成された後に、絶縁層１２２４が形成される。なお、この絶縁層１２２４は、バンクともよばれる。
【０２０５】
つぎに無機導電層１２２５が形成される。なお、本実施例における発光素子は、実施の形態１で説明したのと同じ構造を有する。すなわち無機導電層１２２５上には、有機化合物層１２２６が形成され、その上にはバリア層１２２７が形成される。なお、無機導電層１２２５、有機化合物層１２２６、及びバリア層１２２７を形成する材料としては、実施例１に示したものを用いればよい。
【０２０６】
次にバリア層１２２７の上には、陽極１２２８が形成される。陽極１２２８の材料としては、透光性の導電膜を用いる。なお、本実施例では、ＩＴＯを１１０ｎｍの膜厚で形成することにより陽極１２２８が形成される。
【０２０７】
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１２（Ｂ）の矢印の方向（上面）に光を出射させることができる。
【０２０８】
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。
【０２０９】
なお、本実施例の構成は、逆スタガ型ＴＦＴを有し、発光素子の陰極側から光を放出するという素子構造の発光装置について示したが、本実施例の逆スタガ型ＴＦＴに実施例１で示す様々な構造の発光素子を組み合わせることも可能である。さらに、実施例２に示した作製方法や材料の他、実施例３で示した封止構造を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。
【０２１０】
（実施例５）
本実施例では本発明の素子構造を有するパッシブ型（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１３を用いる。図１３において、１３０１はガラス基板、１３０２は透明導電膜からなる陽極である。本実施例では、透明導電膜として酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を蒸着法により形成する。なお、図１３では図示されていないが、複数本の陽極１３０２が紙面と平行にストライプ状に配列されている。
【０２１１】
また、ストライプ状に配列された陽極１３０２と交差するように絶縁材料からなるバンク１３０３が形成される。バンク１３０３は陽極１３０２と接して紙面に垂直な方向に形成されている。
【０２１２】
次に、有機化合物層１３０４が形成される。有機化合物層１３０４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。
【０２１３】
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１３０４はバンク１３０３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。
【０２１４】
なお、本実施例における発光素子の構造では、有機化合物層１３０４を形成した後で、無機導電層１３０６が真空蒸着法により形成される。
【０２１５】
次に、陰極１３０７が形成される。なお陰極１３０７は、無機導電層１３０６上にメタルマスクを用いて蒸着法により形成する。
【０２１６】
なお、本実施例では下側の電極（陽極１３０２）が透光性の陽極で形成されているため、有機化合物層で発生した光は下側（基板１３０１側）に放射される。
【０２１７】
次に、封止基板１３０９としてセラミックス基板を用意する。本実施例の構造では遮光性で良いのでセラミックス基板を用いたが、プラスチックやガラスからなる基板を用いることもできる。
【０２１８】
こうして用意した封止基板１３０９は、紫外線硬化樹脂からなるシール剤１３１０により貼り合わされる。なお、シール剤１３１０の内側１３０８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１３０８の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。最後に異方導電性フィルム（ＦＰＣ）１３１１を取り付けてパッシブ型の発光装置が完成する。なお、本実施例は、実施例１または実施例２に示した材料を自由に組み合わせて有機化合物層を形成したり、実施例３に示した封止構造を組み合わせて実施したりすることが可能である。
【０２１９】
（実施例６）
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、様々な電気器具の表示部に用いることができる。
【０２２０】
本発明により作製した発光装置を用いた電気器具として、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１４に示す。
【０２２１】
図１４（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は、表示部２００３に用いることができる。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。
【０２２２】
図１４（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は表示部２１０２に用いることができる。
【０２２３】
図１４（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は表示部２２０３に用いることができる。
【０２２４】
図１４（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は表示部２３０２に用いることができる。
【０２２５】
図１４（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はこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４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家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０２２６】
図１４（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は表示部２５０２に用いることができる。
【０２２７】
図１４（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は表示部２６０２に用いることができる。
【０２２８】
ここで図１４（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は、表示部２７０３に用いることができる。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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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、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５を実施することにより作製された発光装置をその表示部に用いることができる。
【０２３３】
（実施例７）
本実施例では、従来の発光素子の構成として（１）陰極に仕事関数の小さいアルカリ金属を含む合金を用いた場合、（２）陰極と有機化合物層との界面に従来の陰極バッファー層（絶縁体）を設けた場合、また本発明の発光素子の構成として（３）無機導電層を発光素子の一部に用いて素子を形成した場合、における素子特性についてそれぞれ測定した結果を示す。
【０２３４】
まず、（１）陰極に仕事関数の小さいアルカリ金属を含む合金を用いた場合の発光素子の素子特性であるが、ここでは発光素子の陰極にアルミニウムとリチウムの合金（Ａｌ：Ｌｉ）を用いて素子を作製した場合における電流、電圧特性を図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、作製した発光素子の構造は、Ａｌ：Ｌｉ（１００ｎｍ）（陰極）／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／Ｃｕ−Ｐｃ（２０ｎｍ）／ＩＴＯ（陽極）である。
【０２３５】
電流特性としては、２０（ｍＡ／ｃｍ2）で１０００（ｃｄ／ｍ2）の輝度が得られる。また、電圧特性としては、７Ｖで１０００（ｃｄ／ｍ2）の輝度が得られている。
【０２３６】
次に、（２）陰極と有機化合物層との界面に従来の陰極バッファー層（絶縁体）を設けた場合の発光素子の素子特性であるが、ここでは発光素子の陰極と有機化合物層との間に陰極バッファー層（ＬｉＦ）を設けて素子を作製した場合における電流、電圧特性を図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、作製した発光素子の構造は、Ａｌ（１００ｎｍ）（陰極）／ＬｉＦ（１ｎｍ）（陰極バッファー）／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／Ｃｕ−Ｐｃ（２０ｎｍ）／ＩＴＯ（陽極）である。
【０２３７】
電流特性としては、Ａｌ：Ｌｉ合金を陰極に用いた場合とほぼ同様であり、２５（ｍＡ／ｃｍ2）で１０００（ｃｄ／ｍ2）の輝度が得られる。また、電圧特性も同様に、７Ｖで１０００（ｃｄ／ｍ2）の輝度が得られている。
【０２３８】
次に、（３）無機導電層を発光素子の一部に用いて素子を形成した場合の発光素子の素子特性について、発光素子の陰極と有機化合物層との間に無機化合物からなる導電膜（Ｃａ3Ｎ2、Ｍｇ2Ｎ3、ＭｇＢ2）をそれぞれ設けた本発明の構造を有する発光素子の電流、電圧特性を図１７〜図１９に示す。なお、作製した発光素子の構造は、Ａｌ（１００ｎｍ）（陰極）／導電膜（Ｃａ3Ｎ2、Ｍｇ2Ｎ3、またはＭｇＢ2）（１００ｎｍ）／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／Ｃｕ−Ｐｃ（２０ｎｍ）／ＩＴＯ（陽極）である。
【０２３９】
なお、上記構成の無機導電膜をその一部に用いた発光素子は、いずれの材料を用いた場合においても２５（ｍＡ／ｃｍ2）で１０００（ｃｄ／ｍ2）の輝度が得られる。また、電圧特性は、６．５Ｖで１０００（ｃｄ／ｍ2）の輝度が得られている。これは、従来の発光素子（（１）陰極に仕事関数の小さいアルカリ金属を含む合金を用いる場合（２）陰極と有機化合物層との界面に従来の陰極バッファー層（絶縁体）を設けた場合）と同様であり、本発明の無機導電層が従来の素子構成と比較して素子特性の面で影響を受けないことを示している。
【０２４０】
さらに、窒化カルシウム、窒化マグネシウム、ホウ化マグネシウムの３種の材料について、抵抗率および仕事関数の測定を行った。抵抗率の測定に関しては、アルミニウム電極を１．９ｃｍの間隔で形成し、その電極間に幅３ｃｍとなるように上記３種類の材料を成膜し（膜厚は、Ｃａ3Ｎ2：７０ｎｍ、Ｍｇ3Ｎ2：３０ｎｍ、ＭｇＢ2：４０ｎｍ）、テスターにて抵抗値を測定することにより抵抗率を得た。
また、仕事関数の測定に関しては、接触電位測定法（測定装置：フェルミ準位測定器FAC-1（理研計器製））を用いて測定した。結果を以下の表１に示す。
【０２４１】
【表１】
0003708916.tif 000002
【０２４２】
なお、本発明における無機導電層は、元素周期律の第２族に属する元素を含む窒化物、硫化物、ホウ化物、または珪化物といった無機化合物からなる導電膜である。そのため陰極材料として仕事関数の小さいアルカリ金属を含む合金を用いる場合に比べて、ＴＦＴの特性に影響を与えるといわれているアルカリ金属の拡散を防ぐことができる。さらに、本発明において、導電層は導電性を有する材料により形成されるため、従来の絶縁材料からなる陰極バッファー層を用いた場合に生じる薄膜化の問題を素子特性に影響を与えることなく解決することができる。すなわち、本発明において発光素子に無機導電層を用いることにより、従来の陰極材料および陰極バッファー層を用いた場合と同等の特性を維持しつつ、上述した効果を得ることができる。
【０２４３】
（実施例８）
実施例１〜実施例５において示した発光素子における有機化合物層は、低分子系もしくは高分子系の有機化合物を用いて形成される場合について示しているが、本発明は、そのような構成に限られることはなく、有機化合物層の一部に無機材料（具体的には、ＳｉおよびＧｅの酸化物の他、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、およびランタノイド系元素のいずれかの酸化物とＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、およびＩｒのいずれかとの組み合わせた材料等）を用いることも可能である。また、これらの有機化合物層が積層構造を有する場合において、各積層界面に各層を形成する材料からなる混合層を共蒸着法等により形成することも可能である。
【０２４４】
【発明の効果】
本発明では、陰極と有機化合物層との界面に陰極材料よりも仕事関数が小さく、かつ導電性を有する無機化合物からなる無機導電層を形成する。これにより、膜厚を極端に薄くする必要が無くなるので、膜厚の制御が容易になり、素子間のバラツキの問題を解決することができる。
【０２４５】
さらに、本発明では、元素周期律の２族に属する元素を含む導電性の無機化合物を用いて無機導電層を形成するため、これまでのように元素周期律の２族に属する元素を単体で用いた場合に比べて素子内部への拡散の問題を低減させることができると共に、単体よりも酸素との反応性も低いことから酸素による劣化に強い発光素子の形成が可能となる。
【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素子構造を説明する図。
【図３】    本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図４】    本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図５】    本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【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素子構造を説明する図。
【図１０】  発光装置の画素部の上面図。
【図１１】  本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１２】  逆スタガ型ＴＦＴの構造を説明する図。
【図１３】  パッシブマトリクス型の発光装置を説明する図。
【図１４】  電気器具の一例を示す図。
【図１５】  従来の発光素子の素子特性について測定した結果。
【図１６】  従来の発光素子の素子特性について測定した結果。
【図１７】  本発明の発光素子の素子特性について測定した結果。
【図１８】  本発明の発光素子の素子特性について測定した結果。
【図１９】  本発明の発光素子の素子特性について測定した結果。
【図１】
0003708916.tif 000003
【図２】
0003708916.tif 000004
【図３】
0003708916.tif 000005
【図４】
0003708916.tif 000006
【図５】
0003708916.tif 000007
【図６】
0003708916.tif 000008
【図７】
0003708916.tif 000009
【図８】
0003708916.tif 000010
【図９】
0003708916.tif 000011
【図１０】
0003708916.tif 000012
【図１１】
0003708916.tif 000013
【図１２】
0003708916.tif 000014
【図１３】
0003708916.tif 000015
【図１４】
0003708916.tif 000016
【図１５】
0003708916.tif 000017
【図１６】
0003708916.tif 000018
【図１７】
0003708916.tif 000019
【図１８】
0003708916.tif 000020
【図１９】
0003708916.tif 000021