(57)【要約】【課題】本発明は、電場を加えることで発生するルミネッセンスが得られる発光体及びそれを用いた発光装置の作製方法に関する。特に、本発明は、発光体に有機化合物を用いた発光装置の作製方法に関する。【解決手段】本発明は、ある一定圧力下において、第１の温度と第１の温度よりも高い第２の温度の間で蒸発する有機化合物、第１の温度以下で蒸発する第１の材料、及び第２の温度以上で蒸発する第２の材料が装填された第１の蒸発源を、第２の温度よりも低い温度で加熱して、有機化合物と第１の材料を蒸発させて第２の蒸発源に吸着させ、成膜室において、第２の蒸発源を第１の温度よりも低い温度で加熱して、第１の材料を蒸発させ、成膜室において、第２の蒸発源を加熱して、有機化合物を蒸発させて有機化合物の層を陽極と陰極の間に形成するものである。【選択図】図２
2008294003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある一定圧力下において、第１の温度と前記第１の温度よりも高い第２の温度の間で蒸発する有機化合物、前記第１の温度以下で蒸発する第１の材料、及び前記第２の温度以上で蒸発する第２の材料が装填された第１の蒸発源を、前記第２の温度よりも低い温度で加熱して、前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させて第２の蒸発源に吸着させ、
成膜室において、前記第２の蒸発源を前記第１の温度よりも低い温度で加熱して、前記第１の材料を蒸発させ、
前記成膜室において、前記第２の蒸発源を加熱して、前記有機化合物を蒸発させて有機化合物の層を陽極と陰極の間に形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項２】
ある一定圧力下において、第１の温度と前記第１の温度よりも高い第２の温度の間で蒸発する有機化合物、前記第１の温度以下で蒸発する第１の材料、及び前記第２の温度以上で蒸発する第２の材料が装填された第１の蒸発源を、前記第２の温度よりも低い温度で加熱して、前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させて第２の蒸発源に吸着させ、
成膜室において、前記第２の蒸発源を前記第１の温度よりも低い温度で加熱して、前記第１の材料を蒸発させ、
前記成膜室において、前記第２の蒸発源を加熱して、前記有機化合物を蒸発させて有機化合物で形成される発光層を陽極と陰極の間に形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３】
ある一定圧力下において、フタロシアニン系または芳香族アミン系であって第１の温度と前記第１の温度よりも高い第２の温度の間で蒸発する有機化合物、前記第１の温度以下で蒸発する第１の材料、及び前記第２の温度以上で蒸発する第２の材料が装填された第１の蒸発源を、前記第２の温度よりも低い温度で加熱して、前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させて第２の蒸発源に吸着させ、
成膜室において、前記第２の蒸発源を前記第１の温度よりも低い温度で加熱して、前記第１の材料を蒸発させ、
前記成膜室において、前記第２の蒸発源を加熱して、前記有機化合物を蒸発させて正孔注入層または正孔輸送層を形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項４】
窒化珪素または酸化窒化珪素で形成される第１絶縁層を形成し、
前記第１絶縁層に接する陽極を形成し、
ある一定圧力下において、第１の温度と前記第１の温度よりも高い第２の温度の間で蒸発する有機化合物、前記第１の温度以下で蒸発する第１の材料、及び前記第２の温度以上で蒸発する第２の材料が装填された第１の蒸発源を、前記第２の温度よりも低い温度で加熱して、前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させて第２の蒸発源に吸着させ、
成膜室において、前記第２の蒸発源を前記第１の温度よりも低い温度で加熱して、前記第１の材料を蒸発させ、
前記成膜室において、前記第２の蒸発源を加熱して、前記有機化合物を蒸発させて前記陽極に接する有機化合物の層を形成し、
前記有機化合物の層に接する陰極を形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項５】
窒化珪素または酸化窒化珪素で形成される第１絶縁層を形成し、
前記第１絶縁層に接する陽極を形成し、
ある一定圧力下において、第１の温度と前記第１の温度よりも高い第２の温度の間で蒸発する有機化合物、前記第１の温度以下で蒸発する第１の材料、及び前記第２の温度以上で蒸発する第２の材料が装填された第１の蒸発源を、前記第２の温度よりも低い温度で加熱して、前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させて第２の蒸発源に吸着させ、
成膜室において、前記第２の蒸発源を前記第１の温度よりも低い温度で加熱して、前記第１の材料を蒸発させ、
前記成膜室において、前記第２の蒸発源を加熱して、前記有機化合物を蒸発させて前記陽極上に有機化合物で形成される発光層を形成し、
前記発光層に接する陰極を形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項６】
窒化珪素または酸化窒化珪素で形成される第１絶縁層、前記第１絶縁層に接する陽極、前記陽極に接する有機化合物の層及び前記有機化合物の層に接する陰極を形成し、
前記有機化合物の層は、ある一定圧力下において、フタロシアニン系または芳香族アミン系であって第１の温度と前記第１の温度よりも高い第２の温度の間で蒸発する有機化合物、前記第１の温度以下で蒸発する第１の材料、及び前記第２の温度以上で蒸発する第２の材料が装填された第１の蒸発源を、前記第２の温度よりも低い温度で加熱して、前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させて第２の蒸発源に吸着させ、
成膜室において、前記第２の蒸発源を前記第１の温度よりも低い温度で加熱して、前記第１の材料を蒸発させ、
前記成膜室において、前記第２の蒸発源を加熱して、前記有機化合物を蒸発させることによって形成される正孔注入層または正孔輸送層を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
材料交換室において、前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させて前記第２の蒸発源に吸着させ、
前記有機化合物と前記第１の材料を蒸発させた前記第２の蒸発源を、大気に開放することなく、前記材料交換室から前記成膜室に移動させることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記有機化合物は、燐光材料を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１または請求項４において、
前記有機化合物の層は、蒸着法で成膜した層であることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項２または請求項５において、
前記発光層は、蒸着法で成膜した層であることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項３または請求項６において、
前記正孔注入層または正孔輸送層は、蒸着法で成膜した層であることを特徴とする発光装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（エレクトロルミネッセンス：Electro Luminescence）が得られる発光体及びそれを用いた発光装置の作製方法に関する。特に本発明は、発光体に有機化合物を用いた発光装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶を用いた表示装置は、その代表的な形態としてバックライトまたはフロントライトが用いられ、その光により画像を表示する仕組である。液晶表示装置は様々な電子装置における画像表示手段として採用されているが、視野角が狭いといった構造上に欠点を有していた。それに対し、エレクトロルミネセンスが得られる発光体を用いた表示装置は視野角が広く、視認性も優れることから次世代の表示装置として注目されている。
【０００３】
発光体に有機化合物を用いた発光素子（以下、有機発光素子という）の構造は、陰極と陽極との間に有機化合物で形成される正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを適宣組み合わせた構造となっている。ここでは、正孔注入層と正孔輸送層とを区別して表記しているが、これらは正孔輸送性（正孔移動度）が特に重要な特性である意味において同じである。便宜上区別するために、正孔注入層は陽極に接する側の層であり、発光層に接する側の層は正孔輸送層と呼んでいる。また、陰極に接する層を電子注入層と呼び、発光層に接する側の層を電子輸送層と呼んでいる。発光層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸送層とも呼ばれる。これらの層を組み合わせて形成される発光素子は整流特性を示し、ダイオードと同様な構造となっている。
【０００４】
エレクトロルミネッセンスによる発光機構は、陰極から注入された電子と、陽極から注入された正孔が発光体で成る層（発光層）で再結合して励起子を形成し、その励起子が基底状態に戻る時に光を放出する現象として考えられている。エレクトロルミネッセンスには蛍光と燐光とがあり、それらは励起状態における一重項状態からの発光（蛍光）と、三重項状態からの発光（燐光）として理解されている。発光による輝度は数千〜数万ｃｄ／ｍ2におよぶことから、原理的に表示装置などへの応用が可能であると考えられている。しかし、その一方で種々の劣化現象が存在し、実用化を妨げる問題として残っている。
【０００５】
有機化合物から成る発光体、或いは有機発光素子の劣化の要因として、（１）有機化合物の化学的な劣化（励起状態を経由）、（２）駆動時の発熱による有機化合物の溶融、（３）マクロな欠陥に由来する絶縁破壊（４）電極または電極／有機層界面の劣化、（５）有機化合物の非晶質構造における不安定性に起因する劣化、の５種類が考えられている。
【０００６】
上記（１）〜（３）は有機発光素子を駆動することにより劣化するものである。発熱は素子内の電流がジュール熱に変換されることにより必然的に発生する。有機化合物の融点またはガラス転移温度が低いと溶融することが考えられる。また、ピンホールや亀裂の存在によりその部分に電界が集中して絶縁破壊が起こる。（４）と（５）は室温で保存しても劣化が進行する。（４）はダークスポットとして知られ、陰極の酸化や水分との反応が原因である。（５）は有機発光素子に用いる有機化合物はいずれも非晶質材料であり、長期保存や経時変化、発熱により結晶化し、非晶質構造を安定に保存できるものは殆どないと考えられている。
【０００７】
ダークスポットは封止技術の向上によりかなり抑制されてきたが、実際の劣化は上記の要因が複合して発生するものであり、統一的に理解するのは困難な状況にある。典型的な封止技術は、基板上に形成された有機発光素子を封止材で密閉し、その空間に乾燥剤を設ける方法として知られている。しかし、定電圧を持続的に印加すると有機発光素子に流れる電流の低下と共に発光輝度が低下する現象は、有機化合物の物性に由来するものであると考えられている。
【０００８】
有機発光素子を形成するための有機化合物は、低分子系有機化合物と高分子系有機化合物の両者が知られている。低分子系有機化合物の一例は、正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）芳香族アミン系材料であるα−ＮＰＤ（4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル）やＭＴＤＡＴＡ（4,4',4"-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)トリフェニルアミン）、発光層としてトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）などが知られている。高分子有機発光材料では、ポリアニリンやポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ）などが知られている。
【０００９】
材料の多様性という観点からは、蒸着法で作製される低分子系有機化合物は高分子系有機系材料と比較して格段の多様性があるとされている。しかし、いずれにしても純粋に基本構成単位のみからできている有機化合物は希であり、異種の結合、不純物が製造過程で混入し、また顔料など種々の添加剤が加えられていることもある。また、これらの材料の中には水分により劣化する材料、酸化されやすい材料などが含まれている。水分や酸素などは大気中から容易に混入可能であり取り扱いには注意を要している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
有機化合物が光劣化を受けると、化学結合は二重結合、酸素を含んだ構造（−ＯＨ、−ＯＯＨ、＞Ｃ＝Ｏ、−ＣＯＯＨなど）に変化することが知られている。従って、酸素を含む雰囲気中に有機化合物を置いた場合、または有機化合物中に酸素やＨ2Ｏを不純物として含む場合には、結合状態が変化して劣化が促進すると考えられる。
【００１１】
半導体素子の一つであるダイオードに見られるように、半導体接合を有する半導体素子において、酸素を起因とする不純物は禁制帯中に局在準位を形成し、接合リークやキャリアのライフタイムを低下させる要因となり、半導体素子の特性を著しく低下させることが知られている。
【００１２】
図１１は二次イオン質量分離法（ＳＩＭＳ）で測定される有機発光素子における酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、珪素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）の深さ方向分布を示すグラフである。測定に用いた試料の構造は、トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）／カルバゾール系材料（Ｉｒ（ｐｐｙ）3＋ＣＢＰ）／銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）／酸化物導電性材料（ＩＴＯ）／ガラス基板である。Ａｌｑ3には以下の化学式（化１）で示すように分子中に酸素が含まれている。
【００１３】
【化１】
2008294003.tif 000003
【００１４】
一方、以下の化学式（化２）、（化３）で示すＩｒ（ｐｐｙ）3＋ＣＢＰとＣｕＰｃに
は分子中には酸素は含まれない構造となっている。
【００１５】
【化２】
2008294003.tif 000004
【００１６】
【化３】
2008294003.tif 000005
【００１７】
図１１で示す各元素の濃度分布において、Ａｌｑ3の領域とＩＴＯのある領域で酸素濃度が高くなっているのはそのためである。一方、Ｉｒ（ｐｐｙ）3＋ＣＢＰとＣｕＰｃの層では酸素濃度は低下している。しかし、７×１０2 count/sec程度でイオンが検出されており、本来酸素の存在がないはずの領域で酸素の存在を確認することができる。
【００１８】
酸素分子は、分子軌道の最高被占有準位（ＨＯＭＯ）が縮重しているので、基底状態で三重項状態の特異な分子である。通常、三重項から一重項の励起過程は禁制遷移（スピン禁制）となるため起こりにくく、そのため一重項状態の酸素分子は発生しない。しかしながら、酸素分子の周囲に一重項状態よりも高いエネルギー状態の三重項状励起状態の分子（3Ｍ*）が存在すると、以下のようなエネルギー移動が起こることにより、一重項状態の酸素分子が発生する反応を導くことができる。
【００１９】
【数１】
2008294003.tif 000006
【００２０】
有機発光素子の発光層における分子の励起状態の内７５％は三重項状態であると言われている。従って、有機発光素子内に酸素分子が混入している場合、（数１）のエネルギー移動により一重項状態の酸素分子が発生し得る。一重項励起状態の酸素分子はイオン的（電荷に偏りがある）性質を有するため、有機化合物に生じている電荷の偏りと反応する可能性が考えられる。
【００２１】
例えば、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと記している）においてメチル基は電子供与性であるため共役環に直接結合している炭素は正に帯電する。下記（化４）で示すようにイオン的性質を有する一重項酸素が正に帯電する炭素があると反応して、下記（化５）で示すようにカルボン酸と水素ができる可能性がある。その結果、電子輸送性が低下することが予想される。
【００２２】
【化４】
2008294003.tif 000007
【００２３】
【化５】
2008294003.tif 000008
【００２４】
このような考察を基にして、有機発光素子及びそれを用いた有機発光装置において、有機化合物中に含まれる酸素やＨ2Ｏなどの不純物が輝度の低下等、種々の劣化を起こす不純物であることを見出した。
【００２５】
本発明は、陰極と陽極との間に有機化合物から成る層を有する有機発光素子、及び当該有機発光素子を用いて構成される発光装置において、輝度の低下、ダークスポットなどの電極材料の劣化をもたらす酸素濃度を低減することを第１の目的とする。
【００２６】
有機発光素子を用いた好適な応用例は、当該有機発光素子で画素部を形成したアクティブマトリクス駆動方式の発光装置である。各画素には能動素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）が設けられている。半導体膜を用いて形成されるＴＦＴはアルカリ金属の汚染によりしきい値電圧などの特性値が変動することが知られている。本発明は、陰極に仕事関数の小さなアルカリ金属を用いる有機発光素子とＴＦＴとを組み合わせて画素部を形成するための適した構造を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は発光装置の劣化を防止するために、有機発光素子を形成する有機化合物中に含まれる酸素、Ｈ2Ｏなどの酸素を含む不純物を低減することを特徴としている。勿論、酸素、水素などは有機化合物の構成元素として含まれているが、本発明において有機化合物に対する不純物とは、本来の分子構造に含まれない外因性の不純物をいう。こうした不純物は原子状、分子状、遊離基、オリゴマーとして有機化合物中に存在していると推定している。
【００２８】
さらに、本発明は、アクティブマトリクス駆動をする発光装置において、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属がＴＦＴを汚染してしきい値電圧の変動などを防ぐための構造を有していることを特徴としている。
【００２９】
本発明はかかる不純物を除去し、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層など有機発光素子を形成するために用いられる有機化合物から成る層に含まれる当該不純物濃度を、その平均濃度において５×１０19/cm2以下、好ましくは１×１０19/cm2以下に低減する。特に、発光層及びその近傍の酸素濃度を低減することが要求される。
【００３０】
有機発光素子が１０００Cd/cm2の輝度で発光するとき、それを光子に換算すると１０16個/sec・cm2の放出量に相当する。有機発光素子の量子効率を１％と仮定すると、必要な電流密度は１００mA/cm2が要求される。非晶質半導体を用いた太陽電池やフォトダイオードなど半導体素子を基にした経験則に従えば、この程度の電流が流れる素子において良好な特性を得るためには、欠陥準位密度を１０16個/cm3以下にする必要がある。その値を実現するたには、欠陥準位を形成する悪性の不純物元素の濃度を上記の様に５×１０19/cm2以下、好ましくは１×１０19/cm2以下に低減する必要がある。
【００３１】
有機発光素子を形成する有機化合物の不純物を低減するために、それを形成するための装置は以下の構成を備える。
【００３２】
低分子系有機化合物からなる層を形成するための蒸着装置では、成膜室内部の壁面を電解研磨により鏡面化し、ガスの放出量を低減する。成膜室に材質はステンレス鋼またはアルミニウムを用いる。内壁からのガス放出を防ぐという目的においては成膜室の外側にはヒーターを設けてベーキング処理を行う。ベーキング処理によりガス放出はかなり低減できるが、蒸着時には逆に冷媒で冷却することが好ましい。排気系はターボ分子ポンプとドライポンプを用い、排気系からの油蒸気の逆拡散を防止する。また、残留するＨ2Ｏを除去するためにクライオポンプを併設しても良い。
【００３３】
蒸発源は抵抗加熱型を基本とするが、クヌーセンセルを用いても良い。蒸着用材料は反応室に付随するロードロック式の交換室から搬入する。こうして、蒸着用材料の装着時に反応室の大気開放を極力さける。蒸発源は有機物材料が主であるが、蒸着前に反応室内部で昇華精製を行う。また、ゾーン精製法を適用しても良い。
【００３４】
反応室に導入する基板の前処理は、加熱によるガス放出処理やアルゴンを用いたプラズマ処理を行い、基板から放出される不純物を極力低減する。アクティブマトリクス駆動する発光装置では、有機発光素子を形成する基板には予めＴＦＴが形成されている。当該基板の構成要素として、有機樹脂材料を用いた絶縁層などが適宣用いられている場合には、その部材からのガス放出を低減させておく必要がある。また、反応室に導入する窒素ガスやアルゴンガスは供給口で精製する。
【００３５】
一方、高分子系有機化合物から成る層を形成する場合には、重合度の制御を完全に行うことができないので分子量に幅が生じてしまい融点が一義的に決まらない場合がある。その場合には透析法や高速液体クロマトグラフィ法が適している。特に透析法ではイオン性不純物を効率良く取り除くには電気透析法が適している。
【００３６】
以上のような手段を用いることにより輝度の低下、ダークスポットなどの電極材料の劣化をもたらす酸素濃度を低減する。
【００３７】
こうして形成される有機発光素子で画素部を形成し、当該画素の各画素を能動素子により制御するアクティブマトリクス駆動方式では、その構造の一形態として、基板上に半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極を有するＴＦＴが形成され、その上層に有機発光素子が形成されている。用いる基板の代表例はガラス基板であり、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスには微量のアルカリ金属が含まれている。半導体膜は下層側のガラス基板と上層側の有機発光素子からのアルカリ金属による汚染を防止するために、窒化珪素、酸化窒化珪素で被覆する。
【００３８】
一方、平坦化した表面に形成することが望ましい有機発光素子は、ポリイミドやアクリルなど有機樹脂材料から成る平坦化膜上に形成する。しかし、このような有機樹脂材料は吸湿性がある。酸素やＨ2Ｏで劣化する有機発光素子はガスバリア性のある窒化珪素、酸化窒化珪素、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で被覆する。
【００３９】
図１２は本発明のアクティブマトリクス駆動方式の発光装置の概念を説明する図である。発光装置１２００の構成要素として、ＴＦＴ１２０１と有機発光素子１２０２が同一の基板に形成されている。ＴＦＴ１２０１の構成要素は半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極などであり、含まれる元素として珪素、水素、酸素、窒素、その他ゲート電極を形成する金属などがある。一方有機発光素子１２０２は有機化合物材料の主たる構成要素の炭素の他に、リチウムなどのアルカリ金属が元素として含まれている。
【００４０】
ＴＦＴ１２０１の下層側（ガラス基板１２０３側）には、ブロッキング層として窒化珪素または酸化窒化珪素１２０５が形成されている。その反対の上層側には保護膜として酸化窒化珪素１２０６が形成されている。一方、有機発光素子１２０２の下層側には保護膜として窒化珪素または酸化窒化珪素１２０７が形成されている。上層側には保護膜としてＤＬＣ膜１２０８が形成される。そして、その両者の間には有機樹脂層間絶縁膜１２０４が形成され、一体化されている。ＴＦＴ１２０１が最も嫌うナトリウムなどのアルカリ金属は、窒化珪素または酸化窒化珪素１２０５及び酸化窒化珪素１２０６でブロッキングしている。一方、有機発光素子１２０２は酸素やＨ2Ｏを最も嫌うため、それをブロッキングするために窒化珪素または酸化窒化珪素１２０７及びＤＬＣ膜１２０８が形成されている。また、これらは有機発光素子１２０２が有するアルカリ金属元素を外に出さないための機能も有している。
【００４１】
このようにＴＦＴと有機発光素子を組み合わせて構成される発光装置は、不純物汚染に対する相反する性質を満足させるために、酸素、Ｈ2Ｏに対するブロッキング性を有する絶縁膜を巧みに組み合わせて形成することで不純物の相互汚染による劣化を防止する。
【００４２】
尚、本明細書において発光装置とは、上記発光体を用いた装置全般を指して言う。また、陽極と陰極の間に前記発光体を含む層を有する素子（以下、発光素子と呼ぶ）にＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープ若しくは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基板が設けられたモジュール、または、発光素子が形成されている基板にＣＯＧ（Chip On Glass）方式によりＩＣが実装されたモジュールも全て発光装置の範疇に含むものとする。
【００４３】
また、本明細書でいう不純物元素としての酸素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で測定される最低濃度を指していう。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明を用いることにより、有機発光素子の正孔注入層、正孔輸送層、発光層などの機能を有する有機化合物からなる層の不純物元素としての酸素濃度を５×１０19/cm3以下、好ましくは１×１０19/cm3以下に減じることができる。本発明で開示する有機化合物の成膜装置及び成膜方法は、有機化合物に含まれる不純物元素を前記のレベルにまで低減することを可能とする。そのことにより、発光装置の劣化を低減させることができる。
【００４５】
また、本発明は、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極は、その下層側及び上層側を窒化珪素または酸化窒化珪素から成るブロッキング層と保護膜により囲むことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素または酸化窒化珪素から成る保護膜と、窒化珪素または炭素を主成分とする絶縁膜から成るガスバリア層とで囲まれ、外部から酸素やＨ2Ｏが浸入することを防ぐ構造を実現する。そして、不純物に対する特性の異なる素子を組合せ、お互いが干渉することなく発光装置を完成させることができる。
【００４６】
勿論、本発明はアクティブマトリクス駆動方式の発光装置のみならずパッシブマトリクス駆動方式の発光装置においても、有機発光素子の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
[実施の形態１]
有機化合物に含まれる酸素、Ｈ2Ｏなどの不純物濃度を低減することが可能な有機発光素子製造装置の一例について図１を用いて説明する。図１は、有機化合物から成る層や陰極の形成及び封止を行う装置を示している。搬送室１０１は、ロード室１０４、前処理室１０５、中間室１０６、成膜室（Ａ）〜成膜室（Ｃ）１０７〜１０９とゲート１００ａ〜１００ｆを介して連結されている。前処理室１０５は被処理基板のガス放出処理及び、表面改質を目的として設けられ、真空中での加熱処理や不活性ガスを用いたプラズマ処理が可能となっている。
【００４８】
成膜室（Ａ）１０７、成膜室（Ｂ）１０８は蒸着法により主に低分子の有機化合物からなる被膜を形成するための処理室であり、成膜室１０９はアルカリ金属を含む陰極を蒸着法により成膜するための処理室となっている。成膜室（Ａ）１０７〜成膜室（Ｃ）１０９には蒸発源に蒸着用材料を装填する材料交換室１１２〜１１４がゲート１００ｈ〜１００ｊを介して接続されている。材料交換室１１２〜１１４は、成膜室（Ａ）１０７〜成膜室（Ｃ）１０９を大気開放することなく蒸着用材料を充填するために用いる。
【００４９】
最初、被膜を堆積する基板１０３はロード室１０４に装着され、搬送室１０１にある搬送機構（Ａ）１０２により前処理室や各成膜室に移動する。ロード室１０４、搬送室１０１、前処理室１０５、中間室１０６、成膜室（Ａ）１０７〜成膜室（Ｃ）１０９、材料交換室１１２〜１１４は排気手段により減圧状態に保たれている。排気手段は大気圧から１Ｐａ程度をオイルフリーのドライポンプで真空排気し、それ以上の圧力は磁気浮上型のターボ分子ポンプまたは複合分子ポンプにより真空排気する。成膜室にはＨ2Ｏを除去するためにクライオポンプを併設しても良い。こうして排気手段からの油蒸気の逆拡散を防止する。
【００５０】
これら真空排気される部屋の内壁面は、電解研磨により鏡面処理し、表面積を減らしてガス放出を防いでいる。材質はステンレス鋼またはアルミニウムを用いる。内壁からのガス放出を低減するという目的においては成膜室の外側にはヒーターを設けてベーキング処理を行うことが望ましい。ベーキング処理によりガス放出はかなり低減できる。さらにガス放出による不純物汚染を防止するには、蒸着時に冷媒を用いて冷却すると良い。こうして、１×１０-6Paまでの真空度を実現する。
【００５１】
中間室１０６はスピナー１１１が備えられた塗布室１１０とゲート１００ｇを介して接続されている。塗布室１１０では主に高分子材料から成る有機化合物の被膜をスピンコート法で形成するための処理室であり大気圧でこの処理は行われる。そのため、基板の搬出と搬入は中間室１０６を介して行い、基板が移動する側の部屋と同じ圧力に調節することにより行う。塗布室に供給する高分子系有機材料は、透析法、電気透析法、高速液体クロマトグラフで精製して供給する。精製は供給口で行う。
【００５２】
成膜室に導入する基板の前処理は、前処理室１０５において加熱によるガス放出処理とアルゴンプラズマによる表面処理を行い、基板から放出される不純物を極力低減する。特に基板に有機樹脂材料から成る層間絶縁膜または、パターンが形成されている場合には、当該有機樹脂材料が吸蔵しているＨ2Ｏなどが、減圧下で放出されるため、反応室内部を汚染してしまう。そのために、前処理室１０５で基板を加熱してガス放出処理を行い、或いはプラズマ処理を行い表面を緻密化することでガス放出量を低減させる。ここで、反応室に導入する窒素ガスやアルゴンガスは、ゲッター材を用いた精製手段で精製する。
【００５３】
蒸着法は抵抗加熱型であるが、高精度に温度制御し、蒸発量を制御するためにクヌーセンセルを用いても良い。蒸着用材料は反応室に付随する専用の材料交換室から導入する。こうして、反応室の大気開放を極力さける。成膜室を大気開放することにより、内壁にはＨ2Ｏをはじめ様々なガスが吸着し、これが真空排気をすることにより再度放出される。吸着したガスの放出が収まり真空度が平衡値に安定するまでの時間は、数十〜数百時間を要する。そのために成膜室の壁をベーキング処理してその時間を短縮させている。しかし、繰り返し大気開放することは効率的な手法ではないので、図１に示すように専用の材料交換室を設けることが望ましい。蒸発源は有機物材料が主であるが、蒸着前に反応室内部で昇華精製を行う。また、ゾーン精製法を適用しても良い。
【００５４】
一方、ロード室１０４で区切られた封止室１１５は、陰極の形成まで終了した基板を大気に曝すことなく封止材で封止するための加工を行う。封止材を紫外線硬化樹脂で固定する場合には、紫外線照射機構１１６を用いる。受渡室１１７には搬送機構（Ｂ）１１８が設けられ、封止室１１５で封止まで終了した基板を保存しておく。
【００５５】
図２は搬送室１０１、前処理室１０５、成膜室（Ａ）１０７の詳細な構成を説明する図である。搬送室１０１には搬送機構１０２が設けられている。搬送室１０１の排気手段は、磁気浮上型の複合分子ポンプ又はターボ分子ポンプ２０７ａとドライポンプ２０８ａで行う。前処理室１０５と成膜室１０７はそれぞれゲート１００ｂ、１００ｄで搬送室１０１と連結されている。前処理室１０５には、高周波電源２０２が接続された高周波電極２０１が設けられ、基板１０３は基板加熱手段２１４ａ、２１４ｂが備えられた対向電極に保持される。基板１０３に吸着した水分などの不純物は、基板加熱手段２１４ａ、２１４ｂにより５０〜１２０℃程度に真空中で加熱することにより脱離させることができる。前処理室１０５に接続するガス導入手段はシリンダー２１６ａ、流量調節器２１６ｂ、ゲッター材などによる精製器２０３から成っている。
【００５６】
プラズマによる表面処理はヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの不活性ガス、または不活性ガスと水素を混合したガスを精製器２０３により精製し、高周波電力を印加してプラズマ化した雰囲気中に基板を曝すことにより行う。用いるガスの純度はＣＨ4、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｏ2の濃度のそれぞれが２ppm以下、好ましくは１ppm以下とすることが望ましい。
【００５７】
排気手段は、磁気浮上型の複合分子ポンプ２０７ｂとドライポンプ２０８ｂにより行う。表面処理時における前処理室１０５内の圧力制御は排気手段に備えられた制御弁により排気速度をコントロールして行う。
【００５８】
成膜室１０７は蒸発源２１１、吸着板２１２、シャッター２１８、シャドーマスク２１７が備えられている。基板１０３はシャドーマスク２１７上に備えられている。シャッター２１８は開閉式に、蒸着時に開く。蒸発源２１１及び吸着板２１２は温度が制御されるものであり、加熱手段２１３ｄ、２１３ｅとそれぞれ接続している。排気系はターボ分子ポンプ２０７ｃとドライポンプ２０８ｃであり、さらにクライオポンプ２０９を加えて、成膜室内の残留水分を除去することを可能としている。成膜室はベーキング処理を行い成膜室の内壁からのガス放出量を低減することが可能となっている。ベーキング処理は５０〜１２０℃程度に成膜室を加熱しながらターボ分子ポンプまたはクライオポンプが接続された排気系で真空排気をする。その後、反応室を室温または、冷媒により液体窒素温度程度にまで冷却することにより１×１０-6Pa程度まで真空排気することを可能としている。
【００５９】
ゲート１００ｈで区切られた材料交換室１１２には蒸発源２１０、２１１が備えられて、加熱手段２１３ａ、２１３ｂにより温度が制御される仕組みとなっている。排気系には、ターボ分子ポンプ２０７ｄとドライポンプ２０８ｄを用いる。蒸発源２１１は材料交換室１１２と成膜室１０７との間を移動可能であり、供給する蒸着用材料の精製を行う手段として用いる。
【００６０】
蒸着用材料の精製方法に限定はないが、成膜装置内においてその場で行うには昇華精製法を採用することが好ましい。勿論、その他にもゾーン精製法を行っても良い。図３と図４は図２で説明する成膜装置内で昇華精製を行う方法を説明する図である。
【００６１】
有機発光素子を形成するための有機化合物は酸素やＨ2Ｏによって劣化しやすいものが多い。特に低分子系有機化合物はその傾向が強い。従って、当初十分に精製され高純度化されているとしても、その後の取り扱いにより容易に酸素やＨ2Ｏを取り込んでしまう可能性がある。前述の如く、有機化合物に取り込まれた酸素は、分子の結合状態を変化させてしまう悪性の不純物と考えられる。それが有機発光素子の経時変化をもたらし特性を劣化させる原因となる。
【００６２】
図３は有機化合物材料の昇華精製の概念を説明する図である。本来目的とする有機化合物をＭ２とし、ある一定圧力下での蒸気圧は温度Ｔ１とＴ２の間にあるものとする。Ｔ１以下に高い蒸気圧を有するものはＭ１とし、Ｈ2Ｏなどの不純物がそれに該当する。また、Ｔ２以上に高い蒸気圧を有するＭ３は、遷移金属、有機金属などの不純物がそれに該当する。
【００６３】
このように、蒸気圧の異なるＭ１、Ｍ２、Ｍ３を含む材料を図４（Ａ）に示すように、第１蒸発源２１０に入れＴ２よりも低い温度で加熱する。第１蒸発源から昇華する材料はＭ１とＭ２であり、この時その上方に第２蒸発源２１１を設けておきＴ１よりも低い温度に保持しておくと、そこに吸着させることができる。次に、図４（Ｂ）に示すように第２蒸発源２１１をＴ１の温度に加熱するとＭ１が昇華し、吸着板２１２に吸着する。第２蒸発源２１１にはＭ１とＭ３が除去され、Ｍ２が残る。その後、図４（Ｃ）に示すように第２蒸発源２１１をＴ２程度の温度に加熱して基板上に有機化合物の層を形成する。
【００６４】
図４で示す昇華精製の工程は、図２で説明した成膜装置の材料交換室１１２と成膜室１０７内で行うことができる。成膜室内の清浄度は、内壁の鏡面仕上げやターボ分子ポンプやクライオポンプで排気することにより高められているので、基板上に蒸着された有機化合物中の酸素濃度は１×１０19/cm3以下、好適には１×１０19/cm3以下に低減させることができる。
【００６５】
[実施の形態２]
実施の形態１において示す成膜装置を用いて作製される有機発光素子は、その構造に限定される事項はない。有機発光素子は透光性の導電膜から成る陽極と、アルカリ金属を含む陰極と、その間に有機化合物から成る層をもって形成される。有機化合物から成る層は一層または複数の層から成っている。各層はその目的と機能により、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などと区別して呼ばれている。これらは、低分子系有機化合物材料または、高分子系有機化合物材料のいずれか、或いは、両者を適宣組み合わせて形成することが可能である。
【００６６】
正孔注入層や正孔輸送層は、正孔の輸送特性に優れる有機化合物材料が選択され、代表的にはフタロシアニン系や芳香族アミン系の材料が採用される。また、電子注入層には電子輸送性の優れる金属鎖体などが用いられている。
【００６７】
図５に有機発光素子の構造の一例を示す。図５（Ａ）は低分子有機化合物による有機発光素子の一例であり、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）で形成される陽極３００、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）で形成される正孔注入層３０１、芳香族アミン系材料であるＭＴＤＡＴＡ及びα−ＮＰＤで形成される正孔輸送層３０２、３０３、トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）で形成される電子注入層兼発光層３０４、イッテルビウム（Ｙｂ）から成る陰極３０５が積層されている。Ａｌｑ3は一重項励起状態からの発光（蛍光）を可能としている。
【００６８】
輝度を高めるには三重項励起状態からの発光（燐光）を利用することが好ましい。図５（Ｂ）にそのような素子構造の一例を示す。ＩＴＯで形成される陽極３１０、フタロシアニン系材料であるＣｕＰｃで形成される正孔注入層３１１、芳香族アミン系材料であるα−ＮＰＤで形成される正孔輸送層３１２上にカルバゾール系のＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）3を用いて発光層３１３を形成している。さらにバソキュプロイン(ＢＣＰ)を用いて正孔ブロック層３１４を形成し、Ａｌｑ3による電子注入層３１５、イッテルビウム（Ｙｂ）又はリチウムなどのアルカリ金属を含む陰極３１６が形成された構造を有している。
【００６９】
上記二つの構造は低分子系有機化合物を用いた例であるが、高分子系有機化合物と低分子系有機化合物を組み合わせた有機発光素子を実現することができる。図５（Ｃ）はその一例であり、ＩＴＯで形成される陽極上３２０上に高分子系有機化合物のポリチオフェン誘導体(ＰＥＤＯＴ)により正孔注入層３２１を形成し、α−ＮＰＤによる正孔輸送層３２２、ＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）3による発光層３２３、ＢＣＰによる正孔ブロック層３２４、Ａｌｑ3による電子注入層３２５、イッテルビウム（Ｙｂ）又はリチウムなどのアルカリ金属を含む陰極３１６が形成されている。正孔注入層をＰＥＤＯＴに変えることにより、正孔注入特性が改善され、発光効率を向上させることができる。
【００７０】
発光層としてカルバゾール系のＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）3は三重項励起状態からの発光（燐光）を得ることができる有機化合物である。トリプレット化合物はとしては以下の論文に記載の有機化合物が代表的な材料として挙げられる。（１）T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Processes in Organized Molecular Systems, ed.K.Honda, (Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437.（２）M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shoustikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Nature 395 (1998) p.151.この論文には次の式で示される有機化合物が開示されている。（３）M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (1999) p.4.（４）T.Tsutsui, M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamura, T.Watanabe, T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi, Jpn.Appl.Phys., 38 (12B) (1999) L1502.
【００７１】
また、上記論文に記載された発光性材料だけでなく、次の分子式で表される発光性材料（具体的には金属錯体もしくは有機化合物）を用いることが可能であると考えている。
【００７２】
【化６】
2008294003.tif 000009
【００７３】
【化７】
2008294003.tif 000010
【００７４】
上記分子式において、Ｍは周期表の８〜１０族に属する元素である。上記論文では、白金、イリジウムが用いられている。また、本発明者はニッケル、コバルトもしくはパラジウムは、白金やイリジウムに比べて安価であるため、ＥＬ表示装置の製造コストを低減する上で好ましいと考えている。特に、ニッケルは錯体を形成しやすいため生産性も高く好ましいと考えられる。いずれにしても、三重項励起状態かからの発光（燐光）は、一重項励起状態からの発光（蛍光）よりも発光効率が高く、同じ発光輝度を得るにも動作電圧（有機発光素子を発光させるに要する電圧）を低くすることが可能である。
【００７５】
フタロシアニン系のＣｕＰｃ、芳香族アミン系のα−ＮＰＤ、ＭＴＤＡＴＡ、カルバゾール系のＣＢＰなどはいずれも分子に酸素が含まれない有機化合物である。このような有機化合物中に酸素またはＨ2Ｏが混入することにより、（化４）と（化５）を用いて説明したような結合状態の変化が起こり、正孔輸送特性や発光特性を劣化させる。このような有機化合物の層の形成において、実施の形態１において図１〜３を用いて説明した成膜装置及び成膜方法を採用する。そのことにより、発光素子中の酸素濃度を１×１０19/cm3以下、或いは、フタロシアニン系または芳香族アミン系の正孔注入層または正孔輸送層、カルバゾール系発光層を有する有機発光素子において、正孔注入層または正孔輸送層及びその近傍の酸素濃度を１×１０19/cm3以下にすることができる。
【００７６】
[実施の形態３]
図６はアクティブマトリクス駆動方式の発光装置の構造を示す一例である。ＴＦＴは画素部とその周辺の各種の機能回路に設けられる。ＴＦＴのチャネル形成領域を形成する半導体膜の材質は、非晶質珪素または多結晶珪素が選択可能であるが、本発明はどちらを採用しても構わない。
【００７７】
基板６０１はガラス基板または有機樹脂基板が採用される。有機樹脂材料はガラス材料と比較して軽量であり、発光装置自体の軽量化に有効に作用する。発光装置を作製する上で適用できるものとしては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラミドなどの有機樹脂材料を用いることができる。ガラス基板は無アルカリガラスと呼ばれる、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスを用いることが望ましい。ガラス基板の厚さは０．５〜１．１mmのものが採用されるが、軽量化を目的とすると厚さは薄くする必要がある。また、さらに軽量化を図るには比重が２．３７g/ccと小さいものを採用することが望ましい。
【００７８】
図６では駆動回路部６５０にｎチャネル型ＴＦＴ６５２とｐチャネル型ＴＦＴ６５３が形成され、画素部６５１にはスイッチング用ＴＦＴ６５４、電流制御用ＴＦＴ６５５が形成されている様子を示している。これらのＴＦＴは、窒化珪素または酸化窒化珪素（ＳｉＯxＮyで表される）から成る第１絶縁層６０２上に半導体膜６０３〜６０６、ゲート絶縁膜６０７、ゲート電極６０８〜６１１などを用いて形成されている。
【００７９】
ゲート電極の上層には、窒化珪素、酸化窒化珪素からなる第２絶縁層６１８が形成され、保護膜として用いられている。さらに平坦化膜として、ポリイミドまたはアクリルから成る有機絶縁膜６１９が形成されている。この有機絶縁膜は吸湿性があるので、Ｈ2Ｏを吸蔵する性質を持っている。そのＨ2Ｏが再放出されると、有機化合物に酸素を供給し、有機発光素子を劣化させる原因となるので、Ｈ2Ｏの吸蔵及び再放出を防ぐために、有機絶縁膜６１９の上に窒化珪素または酸化窒化珪素から成る第３絶縁膜６２０を形成する。
【００８０】
駆動回路部６５０の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ６５２及びｐチャネル型ＴＦＴ６５３には配線６１２、６１３が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路などが形成することが可能である。
【００８１】
画素部６５１では、データ配線６１４がスイッチング用ＴＦＴ６５４のソース側に接続し、ドレイン側の配線６１５は電流制御用ＴＦＴ６５５のゲート電極６１１と接続している。また、電流制御用ＴＦＴ６５５のソース側は電源供給配線６１７と接続し、ドレイン側の電極６１６がＥＬ素子の陽極と接続するように配線されている。
【００８２】
有機発光素子６５６は、保護絶縁膜６２０上に形成され、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）で形成される陽極６２１、正孔注入層、正孔輸送層、発光層などを含む有機化合物層６２３、ＭｇＡｇやＬｉＦなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属などの材料を用いて形成される陰極６２４とから成っている。有機発光素子の構造は任意なものとするが、図５で示す構造を採用することができる。バンク６２２はポリイミドやアクリルなどの有機樹脂で形成する。バンク６２２は１μm程度の厚さで形成し、その端部をテーパー形状となるように形成する。ＴＦＴの配線と陽極６２１の端部を覆うように形成され、この部分で陰極と陽極とがショートすることを防ぐために設ける。
【００８３】
しかし、バンクを形成するポリイミドなどは吸湿性を有するため、アルゴンを用いたプラズマ処理で表面を緻密化して、Ｈ2Ｏなどを吸蔵しないように表面を改質する。こうして、バンクから再放出されるガス量を低下させ、有機化合物が劣化しないようにする。
【００８４】
有機発光素子の陰極６２４は、仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。さらにその上層には、窒化珪素または、ＤＬＣ膜で第３絶縁膜６２５を形成する。ＤＬＣ膜は酸素をはじめ、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどのガスバリア性が高いことが知られている。保護膜６２５は、陰極６２４を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが望ましい。保護膜６２５の下層には窒化珪素のバッファ層があっても良い。陰極６２４と有機化合物層６２３との界面状態は有機発光素子の発光効率に大きく影響するからである。
【００８５】
図６ではスイッチング用ＴＦＴ６５４をマルチゲート構造とし、電流制御用ＴＦＴ６５５にはゲート電極とオーバーラップする低濃度ドレイン（ＬＤＤ）を設けている。多結晶珪素を用いたＴＦＴは、高い動作速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣化も起こりやすい。そのため、図６のように、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴ（オフ電流の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴ）を形成することは、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）表示装置を作製する上で非常に有効である。
【００８６】
図６で示すように、ＴＦＴ６５４、６５５を形成する半導体膜の下層側（基板６０１側）には、第１絶縁膜６０２が形成されている。その反対の上層側には第２絶縁膜６１８が形成されている。一方、有機発光素子６５６の下層側には第３絶縁膜６２０が形成されている。上層側には第４絶縁膜６２５が形成される。そして、その両者の間には有機発光素子６５６が形成され、第３絶縁膜６２０と保護膜６２５に挟まれて一体化されている。ＴＦＴ６５４、６５５が最も嫌うナトリウムなどのアルカリ金属は、汚染源として基板６０１や有機発光素子６５６が考えられるが、第１絶縁膜６０２と第２絶縁膜６１８で囲むことによりブロッキングしている。一方、有機発光素子６５６は酸素やＨ2Ｏを最も嫌うため、それをブロッキングするために第３絶縁膜６２０、第４絶縁膜６２５が形成されている。これらは有機発光素子６５６が有するアルカリ金属元素を外に出さないための機能も有している。
【００８７】
また、ポリイミドなど有機樹脂の吸湿とガスの再放出を防ぐための他の形態は図７に示されている。陽極６２１を形成した後、バンク６２２を形成する。その後、スパッタ法またはプラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜からなるガスバリア層６３０を形成する。窒化珪素膜は最初全面に形成されるので、エッチング処理により陽極６２１の表面を露出させる。その後、有機化合物層６２３、陰極６２４を形成することにより有機発光素子６５６が完成する。図示しないが更に陰極６２４上には窒化酸化珪素又はＤＬＣ膜で保護膜を形成する。好ましくは陰極を形成した後、大気開放せずに連続して保護膜を形成するのが良い。また、保護膜を形成する下地として窒化珪素膜を形成しておいても良い。
【００８８】
さらに、図６で示すような構造の有機発光装置において、効率的な作製方法の一例は、第３絶縁膜６２０、ＩＴＯに代表される透明導電膜で作製される陽極６２１をスパッタ法により連続成膜する工程を採用できる。有機絶縁膜６１９の表面に著しいダメージを与えることなく、緻密な窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜を形成するにはスパッタ法は適している。
【００８９】
以上のように、ＴＦＴと有機発光装置を組み合わせて画素部を形成し、発光装置を完成させることができる。このような発光装置はＴＦＴを用いて駆動回路を同一基板上に形成することもできる。図６または図７で示すように、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極を、その下層側及び上層側を窒化珪素または酸化窒化珪素から成るブロッキング層と保護膜により囲むことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素または酸化窒化珪素またはＤＬＣ膜から成る保護膜と、窒化珪素または炭素を主成分とする絶縁膜から成るガスバリア層とで囲まれ、外部から酸素やＨ2Ｏが浸入することを防ぐ構造を有している。
【００９０】
このように、本発明は不純物に対する特性の異なる素子を組合せ、お互いが干渉することなく発光装置を完成させる技術を提供している。
【００９１】
[実施の形態４]
実施の形態３ではトップゲート型のＴＦＴ構造で説明したが、勿論ボトムゲート型或いは逆スタガ型のＴＦＴを適用することも可能である。図８は画素部７５１に逆スタガ型のＴＦＴにより、スイッチング用ＴＦＴ７５４、電流制御用ＴＦＴ７５５を形成している。基板７０１上にはモリブデンまたはタンタルなどで形成されるゲート電極７０２、７０３と配線７０４が形成され、その上にゲート絶縁膜として機能する第１絶縁膜７０５が形成されている。第１絶縁膜は１００〜２００ｎｍの厚さで酸化珪素または窒化珪素などを用いて形成する。
【００９２】
半導体膜７０６、７０７にはチャネル形成領域の他ソース又はドレイン領域、ＬＤＤ領域が形成されている。これらの領域を形成し、またチャネル形成領域を保護する都合上、絶縁膜７０８、７０９が設けられている。第２絶縁膜７１０は窒化珪素または酸化窒化珪素で形成され、半導体膜がアルカリ金属や有機物などにより汚染されないように設ける。さらに、ポリイミドなどの有機樹脂材料から成る平坦化膜７１１を形成する。その上には窒化珪素または酸化珪素から成る第３絶縁膜７１２を形成する。配線７１３〜７１６は第３絶縁膜７１２上に形成されている。
【００９３】
有機発光素子７５６の陽極７１７は第３絶縁膜７１２上に形成され、その後ポリイミドによりバンク７１８を形成する。バンク７１８の表面は図６のようにアルゴンによるプラズマ前処理を行い緻密化を行っても良いが、図８で示すように窒化珪素膜から成るガスバリア層７１９を形成してガス放出防止処理をしても良い。有機化合物層７２０、陰極７２１、第４絶縁膜の構成も実施の形態２と同様であり、こうして逆スタガ型のＴＦＴを用いて発光装置を完成させることができる。
【００９４】
また、逆スタガ型のＴＦＴを用いて駆動回路を同一基板上に形成することもできる。図８で示すように、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜は、その下層側及び上層側を窒化珪素または酸化窒化珪素から成る第１絶縁膜と第２絶縁膜で囲むことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、第３絶縁膜と第４絶縁膜とにより、外部から酸素やＨ2Ｏが浸入することを防ぐ構造を有している。このように、逆スタガ型のＴＦＴを用いても、不純物に対する特性の異なる素子を組合せ、お互いが干渉することなく発光装置を形成する技術を提供している。
【００９５】
[実施の形態５]
実施の形態３または４で形成される有機発光素子を封止する構造を図９に示す。図９はＴＦＴを用いて駆動回路４０８と画素部４０９が形成された素子基板４０１と、封止基板４０２とがシール材４０５で固定されている状態を示している。保護膜４０６は窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、ＤＬＣ膜で形成されている。また、保護膜４０６の下にバッファ層として窒化珪素膜があっても良い。素子基板４０１と封止基板４０２との間の封止領域内には有機発光素子４０３が形成され、乾燥剤は駆動回路４０８上または、シール材４０５が形成された近傍に設けられていても良い。
【００９６】
封止基板にはポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラミドなどの有機樹脂材料を用いる。基板の厚さは３０〜１２０μm程度のものを採用し、可撓性を持たせる。端部にガスバリア層としＤＬＣ膜４０７を形成している。但し、ＤＬＣ膜は外部入力端子４０４には形成されていない。シール材にはエポキシ系接着剤が用いられる。ＤＬＣ膜４０７をシール材４０５に沿って、かつ、素子基板４０１と封止基板４０２の端部に沿って形成することで、この部分から浸透する水蒸気を防ぐことができる。
【００９７】
図１０はこのような表示装置の外観を示す図である。画像を表示する方向は有機発光素子の構成によって異なるが、ここでは上方に光が放射して表示が成される。図１０で示す構成は、ＴＦＴを用いて駆動回路部４０８及び画素部４０９が形成された素子基板４０１と封止基板４０２がシール材４０５により貼り合わされている。また、この駆動回路部４０８の他に、ビデオ信号に補正を加えたりビデオ信号を記憶する信号処理回路６０６を設けても良い。素子基板４０１の端には、入力端子４０４が設けられこの部分でＦＰＣ(Flexible Print Circuit)が接続される。入力端子４０４には外部回路から画像データ信号や各種タイミング信号及び電源を入力する端子が５００μmピッチで設けられている。そして、配線４１０で駆動回路部と接続されている。また、必要に応じてＣＰＵ、メモリーなどを形成したＩＣチップ４１１がＣＯＧ（Chip on Glass）法などにより素子基板４０１に実装されていても良い。
【００９８】
シール材に隣接した端部にはＤＬＣ膜が形成されシール部分から水蒸気や酸素などが浸入し、有機発光素子が劣化することを防いでいる。素子基板４０１や封止基板４０２に有機樹脂材料を用いる場合には、入力端子部を省く全面にＤＬＣ膜が形成されていても良い。ＤＬＣ膜を成膜するとき、入力端子部はマスキングテープやシャドーマスクを用いて、予め被覆しておけば良い。
【００９９】
以上のようにして、実施の形態３または４で形成される有機発光素子を封止して発光装置を形成することができる。ＴＦＴ及び有機発光素子はいずれも絶縁膜で囲まれ、外部から不純物が浸入しない構造となっている。さらに封止材を用いて素子基板と貼り合わせ、その端部をＤＬＣで覆うことにより気密性が向上し、発光装置の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の成膜装置の構成を説明する図。
【図２】本発明の成膜装置の構成を説明する図。
【図３】有機化合物材料に含まれる不純物とその蒸気圧の関係を説明する図。
【図４】成膜装置内で昇華精製を行う方法を説明する図。
【図５】有機発光素子の構造を説明する図。
【図６】画素部及び駆動回路部を備えた有機発光装置の構造を説明する部分断面図。
【図７】有機発光装置の画素部の構造を説明する部分断面図。
【図８】有機発光装置の画素部の構造を説明する部分断面図。
【図９】有機発光装置の構造を説明する断面図。
【図１０】有機発光装置の外観を説明する斜視図。
【図１１】ＳＩＭＳ測定により得られるＡｌｑ3／Ｉｒ（ｐｐｙ）3＋ＣＢＰ／ＣｕＰｃ／ＩＴＯ構造を有する試料の各元素の深さ方向分布を示すグラフ。
【図１２】本発明の発光装置の概念を説明する図。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  搬送室
１０５  前処理室
１０７  成膜室
１１２  材料交換室
２０７ａ〜２０７ｄ  ターボ分子ポンプまたは複合分子ポンプ
２０８ａ〜２０８ｄ  ドライポンプ
【図１】
2008294003.tif 000011
【図２】
2008294003.tif 000012
【図３】
2008294003.tif 000013
【図４】
2008294003.tif 000014
【図５】
2008294003.tif 000015
【図６】
2008294003.tif 000016
【図７】
2008294003.tif 000017
【図８】
2008294003.tif 000018
【図９】
2008294003.tif 000019
【図１０】
2008294003.tif 000020
【図１１】
2008294003.tif 000021
【図１２】
2008294003.tif 000022