(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板層上に、第１の陽極層、第１の有機ＥＬ層、第１の陰極層、第２の有機ＥＬ層、第２の陽極層、第３の有機ＥＬ層、第２の陰極層、が順に積層され、
前記第１乃至第３の有機ＥＬ層と平行な方向から光を取り出す光の取り出し口を有し、
前記第１及び第２の陽極層、前記第１及び第２の陰極層は、それぞれ光反射性を有し、
駆動回路により前記第１及び第２の陽極層、前記第１及び第２の陰極層のうち電圧を印加する層が選択されることで、前記第１乃至第３の有機ＥＬ層が順次発光し、
前記発光が、前記第１の陽極層と前記第１の陰極層とで、前記第１の陰極層と前記第２の陽極層とで、又は前記第２の陽極層と前記第２の陰極層とで反射し、前記光の取り出し口から放出される導波光を用いてフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の光源とし、
前記第１乃至第３の有機ＥＬ層の発光は、前記液晶表示装置の画面が全体に渡って黒表示となったときに、前記第１乃至第３の有機ＥＬ層のいずれか一の発光から前記第１乃至第３の有機ＥＬ層の他のいずれか一の発光に切り変わることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
基板層上に、第１の陽極層、第１の有機ＥＬ層、第１の陰極層、第２の有機ＥＬ層、第２の陽極層、第３の有機ＥＬ層、第２の陰極層、が順に積層され、
前記第１乃至第３の有機ＥＬ層と平行な方向から光を取り出す光の取り出し口を有し、
前記第１及び第２の陽極層、前記第１及び第２の陰極層は、それぞれ光反射性を有し、
駆動回路により前記第１及び第２の陽極層、前記第１及び第２の陰極層のうち電圧を印加する層が選択されることで、前記第１乃至第３の有機ＥＬ層が順次発光し、
前記発光が、前記第１の陽極層と前記第１の陰極層とで、前記第１の陰極層と前記第２の陽極層とで、又は前記第２の陽極層と前記第２の陰極層とで反射し、前記光の取り出し口から放出される導波光を用いてフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の光源とし、
前記第１乃至第３の有機ＥＬ層は、それぞれ赤色、青色、緑色を発光し、各色の発光は、順次一定のタイミングで行われ、
前記第１乃至第３の有機ＥＬ層の発光は、前記液晶表示装置の画面が全体に渡って黒表示となったときに、前記第１乃至第３の有機ＥＬ層のいずれか一の発光から前記第１乃至第３の有機ＥＬ層の他のいずれか一の発光に切り変わることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光装置と、平行導光板と、ランプリフレクターとを少なくとも有するバックライト。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の発光装置と、平行導光板と、ランプリフレクターとを少なくとも有するフロントライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下ＥＬと記す）が得られる有機化合物からなる薄膜（以下、「有機ＥＬ層」と記載）を電極間に挟んだ素子（以下、「有機ＥＬ素子」と記載）を含む発光装置に関する。特に、有機ＥＬ層と電極との界面に沿う方向（以下、「横方向」と記載）から取り出せる光を用いることを特徴とする発光装置に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子としてＥＬ素子望ましくは有機ＥＬ素子を用いた発光デバイスを指す。
【０００２】
本発明は、有機ＥＬ素子を用いた発光装置を、電気光学装置、望ましくは液晶表示装置のバックライト若しくはフロントライトに用いるものである。なお、電気光学装置とは、電気的な信号を印加することで、明暗の表示を行うものをいう。
【０００３】
【従来の技術】
液晶表示装置は、軽量、低消費電力の点で携帯用途、パーソナルコンピュータ用途に広く用いられている。
【０００４】
液晶表示装置において、三原色である赤、緑、青の光源を順次発光色を変えて点灯させて、カラー表示を行うフィールドシーケンシャル方式が注目されている。フィールドシーケンシャル方式は、従来の液晶表示装置において必要であったカラーフィルターが不用となるため、従来に比べ明るい表示が期待される（月刊  ＦＰＤ  Intelligence  1999.7.  ｐ70-73）。
【０００５】
フィールドシーケンシャル方式は、一つの画像を形成する１フレームにおいて、赤色、緑色、青色を表示するサブフレームを設け、サブフレームの表示色に合わせて光源を点灯させる。フィールドシーケンシャル方式のバックライト若しくはフロントライトの光源としては、発光ダイオード、ＥＬ素子が数μｓｅｃレベルのスイッチングが可能であることから広く用いられている。
【０００６】
フィールドシーケンシャル方式でＥＬ素子を光源として用いるときは、ＥＬ素子が形成された基板面から面状に発光する光を用いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、光の取り出し効率を高めることによって、従来よりも発光効率が高く明るい有機ＥＬ素子を用いた光源を提供することを課題とする。また、本発明は、発光効率が従来よりも高い有機ＥＬ素子を用いることで、高輝度、高速応答の光源により、フィールドシーケンシャル方式で表示を行うことを課題とする。
【０００８】
有機ＥＬ素子の発光機構としては、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ＥＬ層中の発光中心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エネルギーを放出して発光すると言われている。
【０００９】
また、有機ＥＬ素子の構造であるが、主としてガラス基板やプラスチック基板（以下、単に「基板」と記載）上に、陽極である透明電極（例えばＩＴＯ）、有機ＥＬ層、陰極材料を積層し、対向基板を張り合わせるという手法を用いて作製している。陰極は可視光を透過しない材料が使われているため、有機ＥＬ層中で発生したフォトンは有機ＥＬ層、透明電極層、基板層を透過して取り出され、発光素子として利用されている。
【００１０】
ここで、注入されたキャリアの数に対して、有機ＥＬ素子外部に取り出されるフォトンの数の割合（以下、「外部量子効率」と記載）は、以下の式で表される（文献２：「有機ＬＥＤ素子の残された重要課題と実用化戦略」、編集  有機エレクトロニクス材料研究会、ぶんしん出版、ｐ．１０６−１０７）。
【００１１】
【数１】
0004549505.tif 000002
【００１２】
なお、各記号はそれぞれ、ηext：外部量子効率、χ  ：一重項励起状態からの発光であれば０．２５、三重項励起状態からの発光も加味すれば１、Φ  ：量子収率（キャリアが再結合して生じた励起子の数に対して、有機ＥＬ層中で無放射失活せずにフォトンとして発生する割合で、最大で１）、γ  ：キャリアバランス因子（注入される電子および正孔のバランスで、最大で１）、ηe ：取り出し効率を表す。
【００１３】
χおよびΦは、用いる有機ＥＬ層材料固有の数値である。γは、有機ＥＬ素子のデバイス構造、電極の種類などで決定する因子である。つまりこれらの数値は、有機ＥＬ層材料および電極材料の選択・組み合わせにより１に近づくことになる。これに対して取り出し効率ηeは、発生したフォトンのうち素子外部に取り出せるものの割合のことであり、有機ＥＬ層、透明電極層、基板層それぞれ固有の異なる屈折率が原因で決定される。
【００１４】
式（１）から、χ、Φ、γ、ηeのいずれを高めることによっても外部量子効率を高めることができる。外部量子効率が高まれば発光効率も向上するため、より消費電力が少なく、明るい発光装置を作製することができる。三重項発光を利用した高効率発光素子などは、χを高めた一例である（文献３：Ｔ．  Ｔｓｕｔｓｕｉ，  Ｍ．−Ｊ．  Ｙａｎｇ，  Ｍ．  Ｙａｈｉｒｏ，  Ｋ．  Ｎａｋａｍｕｒａ，  Ｔ．  Ｗａｔａｎａｂｅ，  Ｔ．  Ｔｓｕｊｉ，  Ｙ．  Ｆｕｋｕｄａ，  Ｔ．  Ｗａｋｉｍｏｔｏ  ａｎｄ  Ｓ．  Ｍｉｙａｇｕｃｈｉ，  “Ｈｉｇｈ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｒｉｄｉｕｍ−Ｃｏｍｐｌｅｘ  ａｓ  ａ  Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｅｍｉｓｓｉｖｅ  Ｃｅｎｔｅｒ”，  Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．  ３８，  ｐｐ．  Ｌ１５０２−Ｌ１５０４  （１９９９））。
【００１５】
しかしながら現在、取り出し効率ηeの値は、有機ＥＬ素子において２０％程度にすぎないと言われている（文献４：Ｃ．  Ｆ．  Ｍａｄｉｇａｎ，  Ｍ．−Ｈ．  Ｌｕ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｃ．  Ｓｔｕｒｍ，  “Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｏｕｔｐｕｔ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ  ｂｙ  ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ”，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ７６，  Ｎｏ．  １３，  １６５０−１６５２  （２０００））。つまり有機ＥＬ素子においては、陽極−陰極間の方向（以下、「縦方向」と記載）へ取り出せる光、すなわち基板面から発生する面状発光が、発生した光全体の２０％であることを指し示している。したがって、材料面でどれだけ工夫をしたとしても、従来技術では外部量子効率は最大で２０％というのが限界である。
【００１６】
このため、面状に発光する有機ＥＬ素子をフィールドシーケンシャル方式のバックライト若しくはフロントライトの光源として用いても、取り出し効率が低いことから、有機ＥＬ素子から発光する光の輝度を高くすることが困難になる。
【００１７】
液晶表示装置は携帯用途に用いることが多く、バックライト若しくはフロントライトは限られた消費電力でも高い輝度で発光する必要がある。つまり、有機ＥＬ素子において、取り出し効率を、従来に比べ高くする必要がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
有機ＥＬ素子において取り出し効率の限界が２０％程度であるというのは、屈折率の高い物質から低い物質へ光が通過しようとする際に、ある入射角以上で発現する全反射の現象に由来するものである。つまり、例えば陽極として透明電極（ＩＴＯ）１１０３を用いたとすると、発生した光のうちの残り８０％は、理論的には透明電極（ＩＴＯ）１１０３と基板１１０４との界面、あるいは基板１１０４と素子外部との界面において全反射する。
【００１９】
そして、陰極１１０１は光を透過しないため、全反射した光は陰極１１０１で再び反射し、それを繰り返すことによって有機ＥＬ素子の横方向に向かって進行する（図１１（ａ）参照）。あるいは図１１（ｂ）のように、陰極１１０１による反射を生じる前に、横方向へ向かって素子外部に取り出される光も存在する。
これらの光は導波光と呼ばれる。なお、透明電極（ＩＴＯ）１１０３の屈折率は有機ＥＬ層１１０２のそれより大きく、透明電極（ＩＴＯ）１１０３と有機ＥＬ層１１０２との界面では全反射が起こらないので、図１１では便宜上、透明電極（ＩＴＯ）１１０３と有機ＥＬ層１１０２間で起こる屈折の表現は省略してある。
【００２０】
ここで、基板１１０４の厚み（ミリ〜サブミリオーダー）は有機ＥＬ層１１０２の厚み（サブミクロンオーダー）に比べてきわめて大きいため、図１１（ａ）において、α≪βである。従って、実際に素子外部に取り出される導波光は、βの経路中、すなわち基板１１０４部分から取り出される光がきわめて多い。また、図１１（ｂ）のパターンで、基板１１０４部分から取り出される光も多くなる。
【００２１】
このように、基板１１０４の厚みと有機ＥＬ層１１０２の厚みの違いを考えると、導波光のほとんどは有機ＥＬ層１１０２からではなく、基板１１０４層から横方向に取り出される。基板１１０４層を進行する導波光は、基板１１０４面に対して平行に近い角度で進行する、すなわち図１１（ｃ）中の角度θが小さいため、基板１１０４の端面においては全反射は起きずにほぼ完全に光を取り出すことができる。
【００２２】
そこで本発明者は、前記課題を解決するために、有機ＥＬ素子から放出される導波光に着目した。陰極１１０１ではある程度の光の吸収などが生じると思われるが、それでも最終的には、導波光の方が従来の縦方向から取り出せる２０％の光よりも取り出し効率が高いと、本発明者は考えている。
【００２３】
したがって、導波光を用いることにより、従来よりも外部量子効率が高い、すなわち発光効率の高い有機ＥＬ素子を作製することが可能となる。このような有機ＥＬ素子を適用すれば、従来よりも明るく、消費電力も少ない発光装置を光源とするバックライト、フロントライトを作製することができる。
【００２４】
しかしながら従来は、導波光に注目されることはなかった。なぜならば、有機ＥＬ素子においては平面状の層を縦方向に積層していくため、例えばディスプレイの画素として用いる場合などには、縦方向の光を取り出した方が構造的に薄く、プロセスも容易なフラットパネルディスプレイが作製できるからである。
【００２５】
前記フラットパネルディスプレイの画素は面状表示素子として用いられるため、縦方向の光は平面光源として利用されていることになる。導波光は横方向、すなわち平面状素子の面に沿う方向に放出される光であるから、従来通りに平面光源として用いようとしてもプロセス的に難点が多い。したがって、導波光を活用するならば、従来有機ＥＬ素子で考えられているような平面光源としての利用方法はあまり適切でなく、新たな利用方法を適用しなければならない。
【００２６】
このような理由から、本発明者は有機ＥＬ層１１０２がサブミクロンのオーダーの厚みしか持たないことを考慮し、導波光を利用した有機ＥＬ素子は線光源もしくは点光源としての使用が適切であると考えた。
【００２７】
そこで、導波光を光漏れすることなく線状光もしくは点状光として使用するために、光反射性の基板１１０４を用いるか、あるいは基板１１０４の周囲を光反射性の部材で覆うことによって縦方向から放出される光を完全に遮断する手法を用いた。これにより、光が放出される方向が横方向のみに限定される有機ＥＬ素子を作製できる。なお、本明細書中における光反射性とは、各種金属に代表されるように、少なくとも可視光を反射する性質のことをさす。
【００２８】
また、前記有機ＥＬ素子は平面光源の発光素子として使いにくいため、従来の平面光源を用いた発光装置とは異なる装置構造が必要となる。本発明は、前記有機ＥＬ素子の導光波を用いて、フィールドシーケンシャル方式で画像表示をするときの光源となるようにしたものである。
【００２９】
本発明の構成の一例を図１に示す。基板層１０１上に透明陽極層１０２が設けられている。透明陽極層上に第１の有機ＥＬ層１０３ａ、第２の有機ＥＬ層１０３ｂ、第３の有機ＥＬ層１０３ｃが設けられている。第１の有機ＥＬ層上に第１の陰極層１０４ａが形成されている。第２の有機ＥＬ層上に第２の陰極層１０４ｂが形成されている。第３の有機ＥＬ層上に第３の陰極層１０４ｃが形成されている。また、基板層の下方に光反射性の部材からなるランプリフレクター１０７が形成されている。
【００３０】
なお、図１において、陰極層は、光反射性の材料を使用している。陽極、陰極、有機ＥＬ層からなる有機ＥＬ素子に、基板層１０１、基板層１０５、封止剤１０６を構成要素として加えたものを発光装置という。
【００３１】
発光色の一例として、第１の有機ＥＬ層１０３ａは赤色の光を発光する。第２の有機ＥＬ層１０３ｂは緑色の光を発光する。第３の有機ＥＬ層１０３ｃは青色の光を発光する。第１の有機ＥＬ層１０３ａ、第２の有機ＥＬ層１０３ｂ及び第３の有機ＥＬ層１０３ｃを順次発光させることにより、発光装置の発光色が変わり、１フレームの間に三色の光が点灯するフィールドシーケンシャル方式の光源とすることができる。第１の有機ＥＬ層１０３ａ、第２の有機ＥＬ層１０３ｂ及び第３の有機ＥＬ層１０３ｃは材料を適切に選択し、できるだけ色純度を高くすることが望ましい。
【００３２】
第１の有機ＥＬ層１０３ａ、第２の有機ＥＬ層１０３ｂ及び第３の有機ＥＬ層１０３ｃで発光した光は、陰極層またはランプリフレクタ−１０７により反射するか、あるいは基板層１０１と透明陽極層１０２との界面で全反射することによって、導波光として横方向から取り出すことができる。
【００３３】
直流電圧を第１の陰極層、第２の陰極層若しくは第３の陰極層と透明陽極膜１０２に印可することにより、有機ＥＬ層が発光し、基板層１０１の端部から光１０８が出射する。有機ＥＬ層、陰極層及び透明陽極膜は線状に細長い長方形で形成しているため、基板層１０１の端部から線状の光１０８が発光する。
【００３４】
基板層の端部から発光する光は、平板導光板１０９により面状の光１１０に変換される。平板導光板の下面にはインクドット若しくは突起が形成されており、平板導光板の上面に出射する光の強度が均一になるようにしている。なお、平板導光板の上面とは、観測者側の面を指す。平板導光板の下面とは、平板導光板の上面とは反対側の面を指す。図１のように、平板導光板１０９、ランプリフレクタ−１０７及び発光装置からなるものを本明細書ではバックライトと称する。
【００３５】
バックライトより出射した光は、液晶表示装置１１１に入射する。液晶表示装置１１１は、液晶パネル１１３にバックライトの光が入出射する面に偏光板１１２が貼りつけられている。
【００３６】
本発明は、このように有機ＥＬ素子の導波光を光源とすることで、ＥＬ素子の光利用効率が高くなる。このような光源をフィールドシーケンシャル方式のバックライト、若しくはフロントライトに用いることで、消費電力の少ない、明るい表示をすることができる。
【００３７】
図１の有機ＥＬ素子では、有機ＥＬ素子を形成する基板層１０１にプラスチックなどを用いても良い。これにより発光装置の軽量化をすることができる。合わせて、液晶パネル１１１をプラスチック基板を用いて作製することで、液晶表示装置及びバックライトからなる表示装置を軽量化することができる。
【００３８】
図１は、本発明の第１の有機ＥＬ層、第２の有機ＥＬ層及び第３の有機ＥＬ層が矩形に形成された有機ＥＬ素子を用いた、フィールドシーケンシャル方式に用いるバックライトの概略図である。本発明はバックライトだけでなく、フロントライトにも適用することができる。
【００３９】
以下の実施形態、実施例により本発明の構成を詳細に説明する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明が開示する、導波光を発光として積極的に利用できる有機ＥＬ素子を用いた発光装置の形態を示す。図１で示した発光装置とランプリフレクタ−の斜視図の概略図を図３に示す。なお、図３では、図面手前が光を導出する箇所（以下、「光の取り出し口」と記載）になっている。
【００４１】
図３に、基板層３０１、有機ＥＬ層及び電極３０２ａ〜３０２ｃ、ガラス基板層３０３、封止剤３０４からなる発光装置を示す。有機ＥＬ層及び電極３０２ａは赤色の光を発光する。有機ＥＬ層及び電極３０２ｂは緑色の光を発光する。有機ＥＬ層及び電極３０２ｃは青色の光を発光する。図３では、光の取り出し口に近い側に、短波長の光を発光する有機ＥＬ膜を設けた。これは、有機ＥＬ膜は、発光波長に対し、短波長の光が入射すると、光のエネルギーにより、ＥＬ膜が励起して、直流電圧を印加しなくても発光してしまうことがあるからである。
【００４２】
そして、有機ＥＬ層が発光する光を有効に利用するために、有機ＥＬ素子の周囲がランプリフレクタ−３０５により覆われている。このようなランプリフレクタ−及び発光装置により、基板層３０１の端部から導波光が出射する。有機ＥＬ素子を細長い直方形の形にして、光の取り出し口方向から、線状の光が発光するようにして、液晶表示装置のバックライト若しくはフロントライトとして用いる。
【００４３】
図３において、駆動回路３０６により有機ＥＬ層及び電極３０２ａ〜３０２ｃに直流電圧をかけて、緑色、赤色、青色を順次発光させる。有機ＥＬ素子に直流電圧をかける方法の一例については、実施例１で説明する。
【００４４】
図１及び図３で開示した有機ＥＬ素子は一枚の基板層１０１に青色、緑色、赤色を発光する第１の有機ＥＬ層１０３ａ、第２の有機ＥＬ層１０３ｂ、第３の有機ＥＬ層１０３ｃを形成したものである。それに対し、図６〜図７は一つの有機ＥＬ素子に１種類の有機ＥＬ層を形成し、有機ＥＬ素子の周りを光反射性の部材で覆いランプリフレクタ−とする。これにより、例えば赤色を発光している光が他色を発光するための有機ＥＬ層に入射して混色が起こることを防止できる。
【００４５】
図６で示す発光装置では、第１の基板層２０１ａ上に順次透光性の第１の陽極層２０２ａ、第１の有機ＥＬ層２０３ａ、第１の陰極層２０４ａが形成されている。また、第２の基板層２０１ｂ上に順次透光性の第２の陽極層２０２ｂ、第２の有機ＥＬ層２０３ｂ、第２の陰極層２０４ｂが形成されている。また、第３の基板層２０１ｃ上に順次透光性の第３の陽極層２０２ｃ、第３の有機ＥＬ層２０３ｃ、第３の陰極層２０４ｃが形成されている。また、各々の有機ＥＬ素子が吸湿しないように、封止剤２０６を用いて、基板層２０５を貼り合わせている。
【００４６】
発光色の一例としては第１の有機ＥＬ層２０３ａは赤色の光を発光する。第２の有機ＥＬ層２０３ｂは緑色の光を発光する。第３の有機ＥＬ層２０３ｃは青色の光を発光する。各色を発光する発光装置の周囲を光反射性部材２０７で囲んでいる。
【００４７】
有機ＥＬ層で発生した光は、光反射性の部材若しくは陰極層２０４ａ〜２０４ｃの界面で反射し、導波光として横方向から取り出すことができる。また、光反射性の部材２０７は、発光した光が、他色を表示するための有機ＥＬ層に入射し、混色が起こることを防ぐ機能を持つ。
【００４８】
そして、第１の基板層２０１ａ、第2の基板層２０１ｂ若しくは、第3の基板層２０１ｃの側面から順次、光２０８が出射し、線状の光源が得られる。図６に示す構成を一単位として、それを複数配置することも可能である。並べる量が多数にまたがる場合でも、基板層にプラスチックのようにガラスよりも軽量な材質を適用することにより、軽量な照明を提供することができる。
【００４９】
図６において、各有機ＥＬ素子において第１の陰極層２０４ａ〜第３の陰極層２０４ｃ及び透光性の第１の陽極層２０２ａ〜第３の陽極層２０２ｃに電気的に接続する端子を設け、光反射性の部材の外側に設けられた駆動回路に接続し、有機ＥＬ素子の第１の有機ＥＬ層２０３ａ、第２の有機ＥＬ層２０３ｂ、第３の有機ＥＬ層２０３ｃが一定のタイミングで順次光を発光するようにする。
【００５０】
また、図７では一枚の光反射性を有する基板層に各色を発光する有機ＥＬ素子が縦方向に形成されていることが特徴である。図７に示した有機ＥＬ素子は、光反射性の基板層９０２と、前記基板層に順次設けられた第１の陽極層９０３ａ、第１の有機ＥＬ層９０４ａ、第２の陰極層９０１ａ、第２の有機ＥＬ層９０４ｂ、第２の陽極層９０３ｂ、第３の有機ＥＬ層９０４ｃ、第３の陰極層９０１ｂとが積層されている。また、発光した光が、他色表示をする有機ＥＬ膜に入射してできる混色を防ぐために、前記第１の陰極層９０１ａ及び第２の陰極層９０１ｂだけでなく、第２の陽極層９０３ｂも光反射性を有するようにする。さらに、有機ＥＬ層が吸湿により劣化しないように、封止材９０７、基板層９０８が設けられている。また、基板層902上に第1の陽極層903ａと接して絶縁膜９０９が設けられている。絶縁膜の機能に付いては、図21の上面図を用いて、後に説明する。
【００５１】
第１の有機ＥＬ層〜第３の有機ＥＬ層は、それぞれ、第１の正孔輸送層９０５ａ〜第３の正孔輸送層９０５ｃ、第１の電子輸送性発光層９０６ａ〜第３の電子輸送性発光層９０６ｃからなる。
【００５２】
第１の有機ＥＬ層〜第３の有機ＥＬ層で発生した光は、第１の陰極層９０１ａ、第２の陰極層９０１ｂ、第２の陽極層９０３ｂ、光反射性基板層９０２により反射し、導波光として横方向から取り出すことができる。第１の有機ＥＬ層〜第３の有機ＥＬ層は、それぞれ赤色、青色、緑色を発光する。各色の発光は、順次一定のタイミングで行われる。
【００５３】
なお、図21に図7の上面図を示す。図21の上面図を鎖線Ｆ−Ｆ’で切断した断面が図7の断面図の鎖線Ｆ−Ｆ’に対応する。図21において、基板層が光反射性を有するため、基板層が導電体のときは第1の陽極層及び透明電極がショートしないように、基板層に接して絶縁膜909（図示せず）を形成し、絶縁膜上に第1の陽極層903ａ及び透明電極910ａ〜910ｃを設ける。そして、第1の陽極層に重なり、第1の有機ＥＬ膜904ａを形成する。次いで、太線で示した第1の陰極層901ａをその一部が透明電極910ｃと電気的に接続するように形成する。次いで、第2の有機ＥＬ膜904ｂ（図示しない）を、第1の有機ＥＬ膜の上方に、第1の有機ＥＬ膜と同じ位置に形成する。そして、細線で示した第2の陽極層903ｂを、その一部が透明電極910ｂと重なるように形成する。次に、第3の有機ＥＬ膜904c（図示しない）を、第1の有機ＥＬ膜の上方に、第1の有機ＥＬ膜と同じ位置に形成する。最後に、点線で示した第2の陰極層901ｂをその一部が透明電極910ａと重なるように形成する。
【００５４】
図21の上面図のように電極、有機ＥＬ膜を形成すれば、駆動回路により電圧を印可する電極を選択することで、所望の有機ＥＬ膜に直流電圧を印加できる。例えば、透明電極910ｃと第1の陽極903ａに直流電圧を印可することで、第1の有機ＥＬ膜に直流電圧を印可することができる。
【００５５】
図７の構造は図６に比べて、一対の基板層の間に、赤色、青色、緑色を発光する有機ＥＬ層があるため、プロセス的に簡便であるという利点がある。しかしながら、光反射性基板層９０２に使用しうる材料は、光沢のある材料（金属など）であると考えられるため、プラスチックを基板層に用いた素子として作製する場合は図６の方が適当であると思われる。また、封止剤９０７により、発光した光が吸収されるため、封止剤は光吸収の少ないものを用いると良い。
【００５６】
図８の発光装置では基板層１００２に接して、第１の陽極層１００３ａ、第１の有機ＥＬ層１００４ａ、第２の陰極層１００１ａ、第２の有機ＥＬ層１００４ｂ、第２の陽極層１００３ｂ、第３の有機ＥＬ層１００４ｃ、第３の陰極層１００１ｂとが積層されている。ここでは、陰極層及び陽極層が光反射性を有する。
また、発光装置の周囲には、ランプリフレクターを必要により設ける。
【００５７】
第１の有機ＥＬ層１００４ａは赤色の光を発光する。第２の有機ＥＬ層１００４ｂは緑色の光を発光する。第３の有機ＥＬ層１００４ｃは青色の光を発光する。第１の有機ＥＬ層１００４ａ〜第３の有機ＥＬ層１００４ｃは正孔輸送層１００５ａ〜１００５ｃ及び電子輸送層１００６ａ〜１００６ｃからなる。
【００５８】
有機ＥＬ層で発生した光は、基板層１００１、第１の陰極層１００１ａ、第２の陰極層１００１ｂ、第１の陽極層１００３ａ、第２の陽極層１００３ｂの界面で反射し、導波光として横方向から取り出すことができる。
【００５９】
図８の構造では、図７と同様のプロセスで作製できる上に、図６の利点と同様に基板層に有機ＥＬ素子を用いて、フレキシブルな発光装置を作製することもできる。したがって、有機ＥＬ層のＨＯＭＯ準位と光反射性陽極層の仕事関数との組み合わせに由来する正孔注入性が、適正な組み合わせになるように材料を選択することによって、コスト的、特性的に図６〜図７に比べて、良い素子になる。
【００６０】
図8の有機ＥＬ素子の電極形状は図21の上面図に準じて作製すればよい。
【００６１】
また、図９のように、プラスチックなどのフレキシブルな基板を用いることによって、曲面形状を有する発光装置を作製することができる。各色を発光する発光装置を光反射性部材３０１で覆い、発光した光が他色表示用の有機ＥＬ層に入射して、混色が起こることを防ぐ。また、各有機ＥＬ素子の陰極層及び透明陽極層に接する端子を設け、光反射性の部材の外側に端子を取り出して、駆動回路に電気的に接続し、有機ＥＬ素子の各々の有機ＥＬ層が一定のタイミングで順次赤色、青色、緑色の光を発光させる。図９の構成は、図６、図８で開示した発光装置の基板層をプラスチックに変えることで得ることができる。
【００６２】
本実施形態の図３、図６〜図９で開示した発光装置から出射する線状の光を平板導光板に入射させることで、フィールドシーケンシャル方式のバックライト若しくはフロントライトとして用いることができる。
【００６３】
以上の実施形態により、従来の有機ＥＬ素子を用いた発光装置よりも明るい光源を実現できる。
【００６４】
以上に示した有機ＥＬ素子、および前記有機ＥＬ素子を用いた発光装置を用いることにより、従来よりも高い取り出し効率を達成することができる。また、有機ＥＬ素子の高速応答を生かして、フィールドシーケンシャル方式のバックライト若しくはフロントライトに用いることができる。
【００６５】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では、発明の実施の形態において図１で示した有機ＥＬ素子の構成材料、およびその構成材料を用いた発光装置の作製手法を図４及び図５を用いて具体的に例示する。
【００６６】
図４の断面図により説明すると、まず、ガラス基板７０１上に、透明電極である陽極としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）７０２をスパッタリングにより成膜する。
【００６７】
緑色を発光する有機ＥＬ層としては、正孔輸送層７０３として分子式（１）で示されるα−ＮＰＤ６０３を成膜する。次いで、電子輸送性発光層７０４ａとして分子式（２）で示されるＡｌｑ3６０４をホストとして、分子式（３）で示されるｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅを色素としてドープしたものを成膜する。正孔輸送層と電子輸送性発光層の成膜は抵抗加熱による真空蒸着法で行う。
【００６８】
【化１】
0004549505.tif 000003
【００６９】
【化２】
0004549505.tif 000004
【００７０】
【化３】
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【００７１】
赤色を発光する有機ＥＬ層としては、正孔輸送層７０３として分子式（１）で示されるα−ＮＰＤ６０３を成膜する。次いで、電子輸送性発光層７０４ｂとして分子式（２）で示されるＡｌｑ3６０４をホストとして分子式（４）で示される色素ＤＣＭ２をドープしたものを成膜する。正孔輸送層と電子輸送性発光層の成膜は抵抗加熱による真空蒸着法で行う。
【００７２】
【化４】
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【００７３】
青色を発光する有機ＥＬ層としては、正孔輸送層７０３ｂについで、電子輸送性発光層７０４ｃに分子式（５）で示されるジスチルアリーレン誘導体をホストとして、色素として分子式（６）で示されるジスチルアミン誘導体をドープしたものを抵抗加熱による真空蒸着法で成膜する。
【００７４】
【化５】
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【００７５】
【化６】
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【００７６】
さらに陰極７０５ａ〜７０５ｃとして光を透過しないイッテルビウム（Ｙｂ）を蒸着により形成して、積層構造の有機ＥＬ素子を得る。
【００７７】
これとは別に、封止材としてＵＶ硬化樹脂７０７をディスペンサーにより塗布したガラスを対向基板７０６として用意し、前記有機ＥＬ素子を積層したガラス基板７０１と張り合わせたあと、ＵＶを照射して接着させる。最後に、光反射性の部材で、有機ＥＬ素子のセルの周囲を覆う。これにより、図４で示した発光装置が作製される。導波光が出る方向は、紙面に対し垂直な方向である。
【００７８】
また、図５の上面図により電極構造を説明する。ガラス基板７０１上に透明電極である陽極７０２ａ〜７０２ｃ及び透明電極７０２ｄ〜７０２ｆが、細長いストライプ状に形成されている。陽極上に重なるように、正孔輸送層（図示せず）が形成されている。正孔輸送層上に、電子輸送性発光層７０４ａ〜７０４ｃが形成されている。そして、陰極として、イッテルビウム（Ｙｂ）７０５が蒸着により成膜されている。
【００７９】
透明電極７０２ｄと陰極７０５ａは電気的に接続する。そこで、透明電極７０２ａと陽極７０２ａの間に直流電圧を印加すると、正孔輸送層７０３ａ及び電子輸送性発光層７０４ａの積層体に電圧を印可することができる。
【００８０】
同じように、陽極７０２ｂ及び透明電極７０２ｅの間に電圧を印加することで、正孔輸送層７０３ｂ及び電子輸送性発光層７０４ｂの積層体に電圧を印可することができる。また、陽極７０２ｃ及び透明電極７０２ｆの間に印加することで、正孔輸送層７０３ｃ及び電子輸送性発光層７０４ｃの積層体に電圧を印可することができる。
【００８１】
陽極７０２ａ〜７０２ｃ及び透明電極７０２ｄ〜７０２ｆを駆動回路に電気的に接続し、フィールドシーケンシャル方式で液晶表示装置を駆動するときに、一定のタイミングで、有機ＥＬ層を選択し電圧を印可する。
【００８２】
本実施例で開示した有機ＥＬ層の材料は、実施形態で開示した図６〜図８の有機ＥＬ素子にも適用することができる。
【００８３】
［実施例２］
図２は、本発明の有機ＥＬ素子を用いた発光装置、平板導光板１０９を反射型の液晶パネル１１３のフロントライトとして用いた例を示す。
【００８４】
図２において、基板層１０１、透明陽極層１０２、第１の有機ＥＬ層１０３ａ〜第３の有機ＥＬ層１０３ｃ、第１の陰極層１０４ａ〜第３の陰極層１０４ｃ、基板層１０５、封止剤１０６からなる発光装置が図示されている。第１の有機ＥＬ層１０３ａは赤色の光を発光する。第２の有機ＥＬ層１０３ｂは緑色の光を発光する。第３の有機ＥＬ層１０３ｃは青色の光を発光する。
【００８５】
なお、図２の有機ＥＬ素子において、各々の有機ＥＬ層が発光した光が、他色を発光する有機ＥＬ層に入射して、混色が起こらないようにするために、各有機ＥＬ層の間隙に光反射性の部材１１７を壁状に設けている。
【００８６】
なお、第１の有機ＥＬ層〜第３の有機ＥＬ層で発光した光は、第１の陰極層〜第３の陰極層若しくは光反射性の部材１０７により反射するか、あるいは基板層１０１と透明陽極層１０２との界面で全反射することによって、導波光として横方向から取り出すことができる。図２において、基板層１０１及び基板層１０５をプラスチックにすることで発光装置を軽量化することも可能である。
【００８７】
有機ＥＬ素子から出射する線状の光１０８は平板導光板１０９に入射する。平板導光板の下面つまり、反射型液晶表示装置１１１の側には、突起が設けられており、突起の密度を変えることで、フロントライトから反射型液晶表示装置に入射する光１１０の強度が画面全面に渡って均一になるようにする。
【００８８】
反射型液晶表示装置は、反射型の液晶パネル１１３の上面に偏光板１１２が貼りつけられている。コントラストの調整のために、偏光板１１２と反射型液晶表示装置の間に、光学フィルムを設けても良い。フロントライトから反射型の液晶パネルに入射した光１１０は、対向電極１１５、液晶層１１６を通過し、反射電極１１４の表面で反射して、平板導光板１０９を通過して観測者に視認される。
【００８９】
［実施例３］
フィールドシーケンシャル方式のバックライトの点灯のタイミングと、液晶の応答による表示時間の関係を図１０に示す。ここでは、強誘電性液晶として、図１０（ｂ）のように、負極性の電圧で黒レベルを示し、正極性の電圧で、印加電圧に応じて階調表示をするものを用いた。本実施例で用いる液晶表示装置の作製方法は、実施例５にて詳細に説明する。
【００９０】
液晶表示装置はＱＶＧＡ（２４０×３２０画素）の仕様であり、ゲート選択時間は５．０μｓｅｃである。液晶の応答時間は立ちあがり時間と立ち下がり時間を足し合わせたもので、５Ｖ以下の駆動電圧において１．２ｍｓｅｃである。
【００９１】
図１０（ａ）における、タイミングチャートでは、書きこみ時間８０１の間にゲート線が選択されて、液晶層及び保持容量に電荷が書きこまれる。そして白表示の期間８０２内に液晶が正極性の電圧の値に応じて所定の階調を表示する。次の消去時間８０３の間にゲート線が選択され、黒表示の期間８０４には、白表示の期間に印加された電圧と同じ絶対値で逆極性の電圧が印加される。
【００９２】
画面全体に渡って、黒表示となったときに、バックライトの発光色が変わる。
このように、白表示の期間８０２で書きこまれた画像信号が消去された段階でバックライトが切り替わるため、表示画像において、バックライトの混色を防止することができる。
【００９３】
［実施例４］
本実施例では、フィールドシーケンシャル方式に用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置において、アクティブマトリクス基板の作製方法を示す。本発明の実施例を図１２〜図１５を用いて説明する。ここでは、画素部の画素ＴＦＴおよび保持容量と、表示領域の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを同時に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。
【００９４】
本実施例では、画素部のスイッチング素子である画素ＴＦＴと、画素部の周辺に設けられる駆動回路（信号線駆動回路、走査線駆動回路等）のＴＦＴを同一基板上に作製する方法について工程に従って説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路部にはその基本構成回路であるＣＭＯＳ回路を、画素部の画素ＴＦＴにはｎチャネル型ＴＦＴとを、ある経路に沿った断面により図示することにする。
【００９５】
まず、図１２（Ａ）に示すように、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成る基板４００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜４０１を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜４０１ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成し、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜４０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜４０１を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。
【００９６】
島状半導体膜４０２〜４０６は、非晶質構造を有する半導体膜をレーザー結晶化法や公知の熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体膜４０２〜４０６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、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
【００９７】
レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製するには、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３０Ｈｚ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１〜１０ｋＨｚ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８０〜９８％として行う。
【００９８】
次いで、島状半導体膜４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。
ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、１２０ｎｍの厚さの酸化窒化シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸化シリコン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シリコン膜は、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。
【００９９】
そして、ゲート絶縁膜４０７上にゲート電極を形成するための第１の導電膜４０８と第２の導電膜４０９とを形成する。本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮで５０〜１００ｎｍの厚さに形成し、第２の導電膜４０９をＷで１００〜３００ｎｍの厚さに形成する。
【０１００】
Ｗ膜を形成する場合には、Ｗをターゲットとし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。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。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９％のＷターゲットを用い、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。
【０１０１】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしたが、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料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シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。本実施例以外の組み合わせとしては、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）で形成し、第２の導電膜をＷとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＡｌとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＣｕとする組み合わせなどがある。
【０１０２】
次に、レジストによるマスク４１０〜４１７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。本実施例ではＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスを混合し、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。エッチングガスを適宜選択することによりＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。
【０１０３】
上記エッチング条件では、レジストによ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部の角度が１５〜４５°のテーパー形状となる。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。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０nm程度エッチングされることになる。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４１９〜４２５（第１の導電層４１９ａ〜４２５ａと第２の導電層４１９ｂ〜４２５ｂ）を形成する。４１８はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１９〜４２５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。
【０１０４】
そして、第１のドーピング処理を行い、ｎ型を付与する不純物元素を添加する。（図１２（Ｂ））ドーピングの方法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１×１０13〜５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として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４１９〜４２３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域４２７〜４３０が形成される。第１の不純物領域４２７〜４３０には１×１０20〜１×１０21atomic/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１０５】
次に、図１２（Ｃ）に示すように第２のエッチング処理を行う。ＩＣＰエッチング法を用い、反応性ガスをチャンバーに導入して、コイル型の電極に所定のＲＦ電力(13.56MHz)を供給し、プラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）には低めのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、第１のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加する。Ｗ膜を異方性エッチングして第２の形状の導電層４９４〜４９９を得る。
【０１０６】
さらに、図１２（Ｃ）に示すように第２のドーピング処理を行う。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて高い加速電圧の条件としてｎ型を付与する不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を７０〜１２０ｋｅＶとし、１×１０13/cm2のドーズ量で行い、図１２（Ｂ）で島状半導体膜に形成された第１の不純物領域の内側に新たな不純物領域を形成する。ドーピングは、第２の形状の導電層４９４〜４９８を不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層４９４ａ〜４９８ａの下側の領域にも不純物元素が添加されるようにドーピングする。こうして、第１の導電層４９４ａ〜４９８ａと重なる第２の不純物領域６０８〜６１２を形成する。ｎ型を付与する不純物元素は、第２の不純物領域で１×１０17〜１×１０18 atomic/cm3の濃度となるようにする。
【０１０７】
図１３（Ａ）のように、ゲート絶縁膜４３２をエッチングすることで同時に第１の導電層であるＴａＮがエッチングされて後退するので第３の形状の導電層４３３〜４３８（第１の導電層４３３ａ〜４３８ａと第２の導電層４３３ｂ〜４３８ｂ）を形成する。４３２はゲート絶縁膜であり第３の形状の導電層４３３〜４３８で覆われない領域はさらに２０〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１０８】
図１３（Ａ）において、第１の導電層４３３ａ〜４３７ａと重なる第３の不純物領域６００〜６０３と、第３の不純物領域の外側にある第４の不純物領域６０４〜６０７が形成される。これにより第３の不純物領域及び第４の不純物領域におけるｎ型を付与する不純物元素の濃度は第２の不純物領域におけるｎ型を付与する不純物元素の濃度とほぼ等しくなる。
【０１０９】
そして、図１３（Ｂ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体膜４０３に一導電型とは逆の導電型の第４の不純物領域４５４〜４５６を形成する。第３の形状の導電層４３４を不純物元素に対するマスクとして用い、自己整合的に不純物領域を形成する。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体膜４０２、４０４、４０５、４０６はレジストマスク４５１〜４５３で全面を被覆しておく。不純物領域４５５〜４５６にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法により、そのいずれの領域においても不純物濃度を２×１０20〜２×１０21atoms/cm3となるようにする。
【０１１０】
以上の工程により、それぞれの島状半導体膜に不純物領域が形成される。島状半導体膜と重なる導電層４３３〜４３７がＴＦＴのゲート電極として機能する。
また、４３７は容量配線、４３８は駆動回路内の配線として機能する。
【０１１１】
こうして導電型の制御を目的として図１３（Ｃ）に示すように、それぞれの島状半導体膜に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この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。その他に、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。熱アニール法では酸素濃度が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５００〜６００℃で行うものであり、本実施例では５００℃で４時間の熱処理を行う。ただし、４３３〜４３８に用いた配線材料が熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜（シリコンを主成分とする）を形成した後で活性化を行うことが好ましい。
【０１１２】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体膜を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体膜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。
【０１１３】
そして、図１４のように、第１の層間絶縁膜４７２を酸化窒化シリコン膜で１００〜２００ｎｍの厚さで形成する。その上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４７３としてアクリル樹脂膜又はポリイミド樹脂膜を１．８μｍの厚さで形成する。次いで、コンタクトホールを形成するためのエッチング工程を行う。
【０１１４】
次に、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。これは、Ｔｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００nmの厚さで形成し、さらにＴｉ膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１００〜２００nmの厚さで形成して３層構造とした。
【０１１５】
そして、駆動回路部において島状半導体膜のソース領域とコンタクトを形成するソース配線４７４〜４７６、ドレイン領域とコンタクトを形成するドレイン配線４７７〜４７９を形成する。
【０１１６】
また、画素部においては、接続電極４８０、ゲート配線４８１、ドレイン電極４８２、第２の電極４９２を形成する。
【０１１７】
接続電極４８０は、ソース配線４８３と第１の半導体膜４８４と電気的に接続する。図示してはいないが、ゲート配線４８１は第１の電極４８５とコンタクトホールにより電気的に接続する。ドレイン電極４８２は第１の半導体膜４８４のドレイン領域と電気的に接続する。第２の電極４９２は第２の半導体膜４９３と電気的に接続し、第２の半導体膜４９３を保持容量５０５の電極として機能させる。
【０１１８】
その後、透明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いたパターニング処理およびエッチング処理により画素電極４９１を形成する。画素電極４９１は、第２の層間絶縁膜４７３上に形成され、画素ＴＦＴのドレイン電極４８２、第２の電極４９２と重なる部分を設け、接続構造を形成している。
【０１１９】
透明導電膜の材料は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＳｎＯ2；ＩＴＯ）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成して用いることができる。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にＩＴＯのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ＩＴＯに対して熱安定性にも優れているので、ドレイン電極４８２の端面で接触するＡｌとの腐蝕反応を防止できる。同様に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）も適した材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム（Ｇａ）を添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）などを用いることができる。
【０１２０】
このようにして、透過型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を完成させることができる。
【０１２１】
以上のようにして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１、ｐチャネル型ＴＦＴ５０２、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路部と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部を同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１２２】
駆動回路部のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４６８、ゲート電極を形成する導電層４３３と重なる第３の不純物領域４４１（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第４の不純物領域４４６（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する第１の不純物領域４２７を有している。
ｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４６９、ゲート電極を形成する導電層４３４と重なる第５の不純物領域４５６、ソース領域またはドレイン領域として機能する第６の不純物領域４５５を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４７０、ゲート電極を形成する導電層４３５と重なる第３の不純物領域４４３（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第４の不純物領域４４８（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する第１の不純物領域４２９を有している。
【０１２３】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４７１、ゲート電極を形成する導電層４３６と重なる第３の不純物領域４４４（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第４の不純物領域４４９（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する第１の不純物領域４３０を有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体膜４３０にはｎ型を付与する不純物元素が添加されている。容量配線４３７とその間の絶縁層（ゲート絶縁膜と同じ層）とで保持容量を形成している。
【０１２４】
図１５の上面図を鎖線Ｂ―Ｂ’、鎖線Ｃ―Ｃ’で切断した断面が、図１４の断面図の鎖線Ｂ―Ｂ’、鎖線Ｃ―Ｃ’で切断した断面に対応する。
【０１２５】
[実施例５]
実施例４で作製したアクティブマトリクス基板の作製方法の一部を反射型の液晶表示装置に適用することができる。
【０１２６】
まず、実施例１の図１２〜図１３にしたがって工程を進め、図１３（Ｃ）の構造を得る。
【０１２７】
そして、図１８のように、第１の層間絶縁膜４７２を酸化窒化シリコン膜で１００〜２００ｎｍの厚さで形成する。その上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４７３としてアクリル樹脂膜又はポリイミド膜を１．８μｍの厚さで形成する。次いで、コンタクトホールを形成するためのエッチング工程を行う。
【０１２８】
次に、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。これは、Ｔｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００nmの厚さで形成し、さらにＴｉ膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１００〜２００nmの厚さで形成して３層構造とした。
【０１２９】
そして、駆動回路部において島状半導体膜のソース領域とコンタクトを形成するソース配線４７４〜４７６、ドレイン領域とコンタクトを形成するドレイン配線４７７〜４７９を形成する。
【０１３０】
また、画素部においては、接続電極４８０、ゲート配線４８１、ドレイン電極４８２を形成する。本実施例においては、ドレイン電極４８２が反射型液晶表示装置の画素電極としての機能を有している。
【０１３１】
保持容量については、画素毎に設けられた第２の半導体膜４９３と第１の電極４８５を電極とする。ゲート絶縁膜（図示せず）を保持容量の誘電体膜として機能する。第２の半導体膜４９３は画素電極４９１と同電位になる。第１の電極４８５はゲート配線と同電位になる。
【０１３２】
接続電極４８０は、ソース配線４８３と第１の半導体膜４８４と電気的に接続する。図示してはいないが、ゲート配線４８１は第１の電極４８５とコンタクトホールにより電気的に接続する。ドレイン電極４８２は第１の半導体膜４８４のドレイン領域と電気的に接続する。かつ、ドレイン電極４８２は第２の半導体膜４９３と電気的に接続し、第２の半導体膜４９３を保持容量５０５の電極として機能させる。
【０１３３】
このようにして、反射型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を完成させることができる。
【０１３４】
以上のようにして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１、ｐチャネル型ＴＦＴ５０２、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路部と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部を同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１３５】
駆動回路部のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４６８、ゲート電極を形成する導電層４３３と重なる第３の不純物領域４４１（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第４の不純物領域４４６（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する第１の不純物領域４２７を有している。
ｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４６９、ゲート電極を形成する導電層４３４と重なる第５の不純物領域４５６、ソース領域またはドレイン領域として機能する第６の不純物領域４５５を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４７０、ゲート電極を形成する導電層４３５と重なる第３の不純物領域４４３（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第４の不純物領域４４８（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する第１の不純物領域４２９を有している。
【０１３６】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４７１、ゲート電極を形成する導電層４３６と重なる第３の不純物領域４４４（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第４の不純物領域４４９（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する第１の不純物領域４３０を有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体膜４３０にはｎ型を付与する不純物元素が添加されている。容量配線４３７とその間の絶縁層（ゲート絶縁膜と同じ層）とで保持容量を形成している。
【０１３７】
図１７の上面図を鎖線Ｄ―Ｄ’、鎖線Ｅ―Ｅ’で切断した断面が、図１８の断面図の鎖線Ｄ―Ｄ’、鎖線Ｅ―Ｅ’で切断した断面に対応する。
【０１３８】
[実施例６]
本実施例では、フィールドシーケンシャル方式に用いる液晶表示装置の作製方法を例示する。図１６はＴＦＴ素子をスイッチング素子として用いた液晶表示装置を示す。
【０１３９】
対向基板の基板５０８には遮光膜５０９が形成されている。遮光膜はクロム（Ｃｒ）等を用いることができる。遮光膜の膜厚は１００ｎｍ〜２００ｎｍが望ましい。
【０１４０】
遮光膜５０９上に透明導電膜５１０が形成されている。透明導電膜は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を用いることができる。可視光の透過率を高く保つために、ＩＴＯ膜の膜厚は１００ｎｍ〜１２０ｎｍが望ましい。
【０１４１】
素子基板と対向基板には配向膜５１１〜５１２が形成されている。配向膜の膜厚は３０ｎｍ〜８０ｎｍが良い。配向膜は例えば、ＪＳＲ社製のＡＬ１０５４を用いることができる。プレチルトの低い配向膜を用いるとC２配向を安定化して、配向欠陥を抑制することができる。
【０１４２】
配向膜５１１〜５１２をラビングする。ラビング方向をパラレルにすることで、配向欠陥によるドメインを防止することができる。
【０１４３】
シール剤５１３により対向基板と素子基板が貼り合わせた後に、対向基板と素子基板を分断する。シール剤はＵＶ硬化型のシール剤で三井東圧社製のＸＮＲ５６１０−１Ｈ１を用いる。シール剤中に、シリカ系のスペーサである触媒化学社製の真絲球を入れる。真絲球の径は１．５μｍとする。
【０１４４】
強誘電性の液晶材料５１４を等方相まで加熱し、注入をする。液晶パネル全面に液晶材料が注入されたことを確認し、０．０１〜３℃／ｍｉｎで室温まで徐冷する。徐冷により良好な配向が得られる。
【０１４５】
液晶材料５１４は強誘電性液晶のうち、負極性の電圧を印可したときには、電圧によらず黒レベルを示し、正極性の電圧を示したときは電圧に応じて階調表示をするものを用いる。例えば、クラリアント社製の強誘電性液晶を用いることができる。
【０１４６】
液晶材料が注入されたことを確認し、ＵＶ硬化型の封止剤で、液晶表示装置の注入口を封止する。
【０１４７】
次いで公知の技術により偏光板（図示せず）を貼りつける。以上の工程で液晶表示装置が完成する。
【０１４８】
フィールドシーケンシャル方式においては、１フレーム１６．６ｍｓｅｃで三色の表示を行うため、サブフレーム５．５ｍｓｅｃの間に液晶が応答し、電圧に応じた階調表示をし、さらに、黒レベルに戻らなければいけない。このため、応答速度の速い自発分極を有するスメクチック液晶を用いることが望ましい。
【０１４９】
スメクチック液晶としては、液晶表示装置をＴＦＴ素子を用いて駆動することから、アナログ階調が可能なものを用いることが望ましい。例えば、相転移前駆現象が顕著に起こる、しきい値を持たないＶ字型の電圧透過率特性を示す液晶を用いると良い。このような液晶材料としては、三菱ガス化学社製のＭＸ−Ｙ１０２を用いることができる。
【０１５０】
［実施例７］
上記各実施例１乃至６のいずれか一を実施して形成された液晶表示装置若しくは発光装置は様々な電気光学装置に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を適用できる。
【０１５１】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１９、図２０に示す。
【０１５２】
図１９（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２００３に適用することができる。
【０１５３】
図１９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することができる。
【０１５４】
図１９（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用できる。
【０１５５】
図１９（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することができる。
【０１５６】
図１９（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
本発明は表示部２４０２に適用することができる。
【０１５７】
図１９（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部２５０２に適用することができる。
【０１５８】
図２０（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することができる。
【０１５９】
図２０（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用することができる。
【０１６０】
図２０（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。本発明は表示部３１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１６１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１６２】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、光の取り出し効率が従来よりも高い有機ＥＬ素子を作製し、明るく消費電力の少ない、軽量な発光装置を得ることができる。また、有機ＥＬ素子は高速応答が可能なため、このような発光装置をフィールドシーケンシャル方式の光源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の有機ＥＬ素子を用いたバックライトの断面構造を示す図。
【図２】  本発明の有機ＥＬ素子を用いたフロントライトの断面構造を示す図。
【図３】  発光装置の構成を示す図。
【図４】  有機ＥＬ素子の断面構造を示す図。
【図５】  有機ＥＬ素子の上面構造を示す図。
【図６】  発光装置の断面を示す図。
【図７】  発光装置の断面を示す図。
【図８】  発光装置の断面を示す図。
【図９】  発光装置の構成を示す図。
【図１０】フィールドシーケンシャル方式のタイミングチャートを示す図。
【図１１】導波光を表す図。
【図１２】アクティブマトリクス基板の断面により作製方法を示す図。
【図１３】アクティブマトリクス基板の断面により作製方法を示す図。
【図１４】アクティブマトリクス基板の断面により作製方法を示す図。
【図１５】アクティブマトリクス基板の画素部の上面を示す図。
【図１６】液晶表示装置の断面を示す図。
【図１７】アクティブマトリクス基板の画素部の上面を示す図。
【図１８】アクティブマトリクス基板の断面により作製方法を示す図。
【図１９】電子機器の一例を示す図。
【図２０】電子機器の一例を示す図。
【図２１】発光装置の上面を示す図。
【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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【図２１】
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