(57)【要約】【課題】色変換層を用いて発光装置において効率が高く、また、駆動電圧が低い発光装置を提供することを課題とする。【解決手段】上記課題を解決する為の構成の一つは、一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機化合物とを含む層を有する発光素子と、前記発光素子から発する光を吸収し、前記光の波長より長い波長の光を発する色変換層とを有し、前記有機化合物を含む層の一部に、正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物とを含む複合材料を有するバッファ層が含まれており、前記バッファ層の膜厚を発光効率が高くなるように決定した発光装置である。【選択図】図１
2007019487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機化合物とを含む層を有する発光素子と、
前記発光素子から発する光を吸収し、前記光の波長より長い波長の光を発する色変換層とを有し、
前記有機化合物を含む層の一部に正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層が含まれていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機化合物とを含む層を有する発光素子と、
前記発光素子から発する光を吸収し、前記光の波長より長い波長の光を発する色変換層とを有し、
前記有機化合物を含む層の一部に、正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物とを含む複合材料を有するバッファ層が含まれており、
前記バッファ層の膜厚は、発光効率が高くなるように決定されたことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記一対の電極は、一方が反射率の高い電極であり、他方が透明電極であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記反射率の高い電極は、発光層から発する光に対する反射率が７０％以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機化合物とを含む層を有する発光素子と、
前記発光素子から発する光を吸収し、前記光の波長より長い波長の光を発する色変換層とを有し、
前記有機化合物を含む層は、少なくとも発光層と、正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層が含まれており、
前記発光層における発光領域と、前記発光層を基準として前記バッファ層が形成されている方の電極との光学的距離Ｌは前記バッファ層の厚さによって調節されていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、前記発光領域と前記電極との光学的距離Ｌは前記発光素子が発する光の極大波長をλとすると、Ｌ＝（２ｍ−１）λ／４を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、前記発光層を基準として前記バッファ層が形成されている方の電極は高い反射率を有する材料よりなり、他方の電極は透明導電材料よりなることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記金属化合物は、遷移金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記金属化合物は、周期表における４〜８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記金属化合物は、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物及びルテニウム酸化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記バッファ層に電子を発生する機能を有する層がバッファ層における陽極として機能する層側に設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記色変換層は、青色領域の光を吸収して赤色領域の蛍光を発する物質を有する材料を用いて形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記色変換層は、青色領域の光を吸収して緑色領域の蛍光を発する物質を有する材料を用いて形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記色変換層は、光を取り出す側の基板と前記発光素子との間に設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記色変換層は、透明導電材料よりなる前記電極に接して形成されることを特徴する発光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５に記載の発光装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流を流すことで発光する発光素子を用いた発光装置に関する。特に発光素子に有機材料を含む層を有し、色変換層を用いることによってフルカラー表示を実現した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料を含む層を一対の電極間に有し、当該電極間に電流を流すことで発光する発光素子を用いた発光装置の開発が進められている。このような発光装置は他の薄型表示装置と呼ばれる表示装置と比較して薄型軽量化に有利であり、自発光であるため視認性も良く、応答速度も速い。また、消費電力も潜在的には非常に小さくできる可能性があり、次世代の表示装置として盛んに開発が進められ、一部実用化もされている。
【０００３】
このような発光装置をフルカラー表示とするためにはいくつかの方法がある。一つは赤、緑、青の発光を呈する材料を、マスクを用い塗り分けてそれぞれの発光を示す発光素子を作製する方法、一つは白色発光を呈する発光素子に赤、緑、青のカラーフィルターを組み合わせて３色を得る方法、もう一つは波長が短い単色光を、色変換層を通して必要な色に変換する方法である。これらはそれぞれ便宜的に塗り分け法、カラーフィルター（ＣＦ）法、色変換法と呼ばれている。
【０００４】
これら３つの方法にはそれぞれメリットもデメリットもあるが、このうち、色変換法に関しては、発光素子から発する発光色が１色であるため、発光層の塗り分けが必要ないことが大きなメリットであるといえる。また、単純に発光スペクトルの一部をカットするＣＦ法と比較して、色変換法は色変換層により光の吸収、励起、発光の経過を用いて所望の発光を得るため効率が良いとされている。
【０００５】
しかし、３色各々を発光素子から直接発光させる塗り分け法と比較するとその効率はまだまだ低く、さらなる効率の向上を目指して研究がなされている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３５９０７６号公報
【特許文献２】特表２００２−５２０８０１号公報
【０００６】
これら特許文献に記載の方法はいずれも、発光素子外に形成した誘電体ミラーによる微小共振構造を用いて、光の指向性を改善し色変換層に入射する光の量を増やしたり（特許文献１）、色変換層の吸収ピークに発光ピークをあわせこんだり（特許文献２）し、効率の向上を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、特許文献２のように微小共振構造を発光素子外に設けた場合、発光素子から発光した光が微小共振構造にたどり着くまでに透明導電膜よりなる電極を通過しなければならず、その際の光の損失が効率を下げてしまう。
【０００８】
そこで本発明では色変換層を用いた発光装置において、より効率の高い発光装置を提供することを課題とする。
【０００９】
また、発光素子内の一対の電極間に挟まれる有機材料を含む層は非常に薄く、薄い故に導電性の低い材料であっても現実的な駆動電圧範囲内で素子の駆動を行うことができている。しかし、発光素子内に共振構造を作製する場合、該有機材料を含む層の光学膜厚は発光波長程度（４５０〜６５０ｎｍ）となり、屈折率を１．７とした場合の実際の膜厚は２６５ｎｍ〜３８０ｎｍ程度となるため、駆動電圧は大きく上昇してしまうと考えられる。
【００１０】
そこで、本発明では、色変換層を用いて発光装置において効率が高く、且つ駆動電圧が低い発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機化合物とを含む層を有する発光素子と、前記発光素子から発する光を吸収し、前記光の波長より長い波長の光を発する色変換層とを有し、前記有機化合物を含む層の一部に正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層が含まれていることを特徴とする発光装置である。
【００１２】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機化合物とを含む層を有する発光素子と、前記発光素子から発する光を吸収し、前記光の波長より長い波長の光を発する色変換層とを有し、前記有機化合物を含む層の一部に、正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物とを含む複合材料を有するバッファ層が含まれており、前記バッファ層の膜厚は発光効率が高くなるように決定されたことを特徴とする発光装置である。発光効率が高められたかを検証するには、前記バッファ層を有する発光素子と前記バッファ層を有さない発光素子の電流効率を比較するとよい。前記バッファ層を有する発光素子の電流効率が大きければ、発光効率が高められているとみなすことができる。
【００１３】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、上記構成において、前記一対の電極のいずれか一方は高い反射率を有する材料よりなり、他方は透明導電材料よりなることを特徴とする発光装置である。
【００１４】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた有機化合物とを含む層を有する発光素子と、前記発光素子から発する光を吸収し、前記光の波長より長い波長の光を発する色変換層とを有し、前記有機化合物を含む層は、少なくとも発光層と、正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層が含まれており、前記発光層における発光領域と、前記発光層を基準として前記バッファ層が形成されている方の電極との光学的距離Ｌは前記バッファ層の厚さによって調節されていることを特徴とする発光装置である。
【００１５】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、上記構成において、前記発光領域と前記電極との光学的距離Ｌは前記発光素子が発する光の極大波長をλとすると、Ｌ＝（２ｍ−１）λ／４を満たすことを特徴とする発光装置である。
【００１６】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、上記構成において、前記発光層を基準として前記バッファ層が形成されている方の電極は高い反射率を有する材料よりなり、他方の電極は透明導電材料よりなることを特徴とする発光装置である。
【００１７】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、上記構成において、前記金属化合物は、遷移金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする発光装置である。
【００１８】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、上記構成において、前記金属化合物は、周期表における４〜８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする発光装置である。
【００１９】
上記課題を解決する為の本発明の構成の一つは、上記構成において、前記金属化合物は、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物及びルテニウム酸化物であることを特徴とする発光装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明を用いることによって色変換層を用いた発光装置において、より効率の高い発光装置を提供することができる。また、色変換層を用いた発光装置において効率が高く、且つ駆動電圧が低い発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１（Ａ）に本発明の発光装置の構成の一例を示す。図１（Ａ）はアクティブマトリクス型の発光装置の画素部における断面図の一部である。図１（Ａ）に示した本発明の発光装置は基板１００、下地絶縁膜１０１、半導体層１０２、ゲート絶縁膜１０３、ゲート電極１０４、層間絶縁膜１０５、接続部１０６、発光素子の第１の電極１０７、隔壁１０８、有機化合物を含む層１０９、発光素子の第２の電極１１０、色変換層（緑）１１１、色変換層（赤）１１２、対向基板１１３の構成を含む。なお、図１では、シール材を省略した。
【００２３】
発光素子は、発光素子の第１の電極１０７と第２の電極１１０との間に有機化合物を含む層１０９が挟まれている部分に形成される。発光素子は第１の電極１０７と電気的に接触する接続部１０６を介して半導体層１０２、ゲート絶縁膜１０３、ゲート電極１０４よりなる薄膜トランジスタに接続され、発光の制御がなされる。また、本実施の形態において、第１の電極１０７は反射率の高い材料により形成された反射電極とし、第２の電極１１０は透光性を有する導電材料により形成された透明電極とし、第２の電極１１０の方向から光を射出する構成となっている。
【００２４】
本実施の形態において、発光素子から発する光は近紫外領域〜青緑領域の光である。発光素子からの発光を発光装置外部に射出する際に、色変換層（緑）１１１、色変換層（赤）１１２を介して緑や赤の光を射出し、青色の光は、色変換層を介さず発光装置外部に射出することで、赤、緑、青の３色の光を得ることができる。色変換層はある波長帯の光を吸収し、吸収した波長の光より波長の長い波長帯の光を発する層である。
【００２５】
また、有機化合物を含む層１０９は図２（Ａ）に示したような積層構造を有している。なお、図２（Ａ）の第１の電極４００は図１（Ａ）の第１の電極１０７、図２（Ａ）の第２の電極４０３は図１（Ａ）の第２の電極１１０に相当する。また、図２（Ａ）におけるバッファ層４０１と発光層４０２の積層が図１（Ａ）における有機化合物を含む層１０９に相当する。即ち、有機化合物を含む層１０９はバッファ層４０１と発光層４０２との積層からなる。また、バッファ層は反射電極である第１の電極１０７側に設けられる。
【００２６】
まず、発光層４０２について説明する。発光層４０２は少なくとも発光物質を含む層を有する単層もしくは積層構造よりなる層である。発光層４０２の詳しい積層構造については図３（Ａ）〜（Ｄ）に示した。図３（Ａ）〜（Ｄ）において、４１０が正孔注入性を有する材料で形成した正孔注入層、４１１が正孔輸送性を有する材料を用いた正孔輸送層、４１２が電子輸送性を有する材料を用いた電子輸送層、４１３が電子注入性を有する材料を用いた電子注入層を表す。また、４２０、４２２、４２４、４２６は発光物質を含む層、４２１、４２３、４２５は発光領域を表している。なお、これらの層の他に電子と正孔が発光物質を含む層において効率よく再結合することが出来るようにする為のブロッキング層等、他の機能を有する層が形成されていても良い。
【００２７】
正孔注入層４１０、正孔輸送層４１１、電子輸送層４１２、電子注入層４１３は各々設けても設けなくとも良く、また、複数の機能を同時に有する層として形成しても良い。なお、バッファ層４０１と発光物質を含む層４２０、４２２、４２４、４２６は離れて形成されていることが望ましい。
【００２８】
発光物質を含む層の構成としては大きく分けて２種類の構成が挙げられる。すなわち、一つは発光物質（ドーパント）が当該発光物質よりバンドギャップの大きい材料（ホスト）中に分散されてなるホスト−ゲスト型、もう一つは発光物質のみで構成された型である。本発明はそのどちらの構成も適用することができる。
【００２９】
続いてバッファ層４０１について説明する。バッファ層４０１は、その厚みを調節することにより反射電極で反射され戻ってくる光の光路長を調節する役割を有する。反射電極で反射され、戻ってきた光は直接発光素子外部に射出する光と干渉を起こす。バッファ層の４０１の厚みを調節し、直接発光素子外部に射出する光と反射電極で反射され戻ってくる光の位相を合わせることによって発光を増幅し、同じ電流を流した場合により大きな輝度を得ることができるようになる。すなわち、発光効率を向上させることができるようになる。
【００３０】
また、光の位相を合わせることはある特定の波長においてなされるため、色純度も向上する。すなわち、発光層の発光スペクトルがシャープになる。したがって、色変換層の吸収スペクトルに、該発光スペクトルを合わせこむことで、色変換層は発光層からの発光を効率よく吸収することができる。その結果、発光効率を向上させることができる。
【００３１】
また、バッファ層４０１は正孔輸送性を有する有機化合物と金属化合物との複合材料によって形成される。金属化合物としては、遷移金属の酸化物や窒化物が望ましく、４〜８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物がさらに望ましい。その中でもバナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物及びルテニウム酸化物は好適である。正孔輸送性を有する有機化合物としては４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）等のアリールアミノ基を有する有機材料や、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等も用いることができる。
【００３２】
また、下記一般式（１）で表されるような有機材料も正孔輸送性を有する有機化合物として好適に用いることができ、その具体例としては３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）等を挙げることができる。この構造を有する有機化合物を用いた第１の複合材料は熱的安定性に優れ、信頼性が良い。
【００３３】
【化１】
2007019487.tif 000003
（式中、Ｒ１およびＲ３は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ１は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ２は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表し、Ｒ４は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基、一般式（２）で示される置換基のいずれかを表す。）
【００３４】
【化２】
2007019487.tif 000004
（式中、Ｒ５は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ２は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ６は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表す。）
【００３５】
また、下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで示されるような有機材料も好適に用いることができる。下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで表される有機化合物の具体例としては、Ｎ−（２−ナフチル）カルバゾール（略称：ＮＣｚ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＣＰＡ）、３，５−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ビフェニル（略称：ＢＣＰＢｉ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）等を挙げることができる。
【００３６】
【化３】
2007019487.tif 000005
（式中Ａｒは炭素数６〜４２の芳香族炭化水素基を表し、ｎは１〜３の自然数を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００３７】
【化４】
2007019487.tif 000006
（ただし、式中Ａｒは炭素数６〜４２の１価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００３８】
【化５】
2007019487.tif 000007
（ただし、式中Ａｒは炭素数６〜４２の２価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ４は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００３９】
【化６】
2007019487.tif 000008
（ただし、式中Ａｒは炭素数６〜４２の３価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ６は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００４０】
さらに、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、テトラセン、ルブレン、ペンタセン等の芳香族炭化水素も用いることができる。
【００４１】
バッファ層４０１は上述した金属化合物と正孔輸送性を有する有機化合物とを共蒸着することによって作製することができるが、湿式法やその他のどの方法によって形成されていても良い。なお、バッファ層４０１において有機化合物と金属化合物とは質量比で９５：５〜２０：８０、さらには９０：１０〜５０：５０であることが望ましい。
【００４２】
なお、バッファ層４０１を発光層４０２に対して陰極として機能する電極側に設ける場合は、バッファ層４０１を２層構造として形成することが好ましい。具体的には電子を発生する機能を有する層を発光層４０２に接するように設ける。電子を発生する機能を有する層は、透明導電材料や、電子輸送性を有する有機化合物と無機化合物との複合材料で形成すればよい。無機化合物としてはアルカリ金属及びアルカリ土類金属、もしくはそれらを含む酸化物や窒化物が望ましく、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リチウム酸化物、マグネシウム窒化物、カルシウム窒化物であることが好ましい。また、電子輸送性を有する有機化合物としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。
【００４３】
バッファ層４０１の厚みは発光装置の発光効率が向上するように設定される。具体的には、発光領域と反射電極との光学的距離Ｌ、目的とする波長をλとするとＬ＝（２ｍ−１）λ／４（但しｍは１以上の自然数）を満たすようにする。また、発光領域と反射電極との光学的距離Ｌは、発光層４０２とバッファ層４０１との界面から第１の電極４００までの距離をｄ１、発光層４０２と第２の電極４０３との界面から第１の電極４００までの距離をｄ２（ただし、ｄ１＜ｄ２）としたとき、ｄ１≦Ｌ≦ｄ２の範囲で規定される。材料の異なる複数の層が存在する場合は各々の光学的距離の和が上記式を満たすようにする。光学的距離は「実際の距離×波長λにおける屈折率」で算出される。
【００４４】
なお、バッファ層４０１の膜厚が非常に厚い構成であったり、バッファ層４０１の導電率が高かったりした場合、発光素子の形成密度によっては隣接する素子間でクロストークが発生してしまうことが考えられる。このような場合は、バッファ層４０１のみパターン形成し、画素毎に独立して設けるのがよい。但し、このようなクロストークは、通常の構成であればあまり問題にならない。
【００４５】
発光領域は発光物質を含む層のどこかに存在するがそれを厳密に決定することは困難である。しかし、発光物質を含む層の任意の位置を発光領域と仮定することで充分に本発明の効果を得ることができる。なお、さらに厳密に発光領域の特定を行いたい場合は以下のように発光領域の位置を見積もることによってより正確な光学調整を行うことができる。
【００４６】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は発光物質を含む層のホスト材料によって発光領域がどの位置に来るのかを示した概略図である。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）の発光物質を含む層はホスト−ゲスト型、図３（Ｄ）の発光物質を含む層は発光物質のみで形成された型を示した。
【００４７】
図３（Ａ）は発光物質を含む層４２０のホスト材料が電子輸送性の材料で形成されている場合を示した図である。この場合、発光領域４２１は、発光物質を含む層４２０の正孔輸送層４１１に近い側に形成されると考えられる。図３（Ｂ）は発光物質を含む層４２２のホスト材料が正孔輸送性の材料で形成されている場合を示した図である。この場合、発光領域４２３は発光物質を含む層４２２のホスト材料が電子輸送層４１２に近い側に形成されると考えられる。図３（Ｃ）は発光物質を含む層４２４のホスト材料がバイポーラ性の材料で形成されている場合を示した図である。この場合、発光領域４２５の位置の見積もりは困難であるので、発光物質を含む層４２４の真ん中を発光領域４２５と仮定するか、使用したホスト材料のキャリア輸送性のバランスを考慮してホスト材料の正孔輸送性が電子輸送性より高い場合は電子輸送層４１２側に、逆の場合は正孔輸送層４１１側に発光領域４２５を若干ずらして仮定すると良い。図３（Ｄ）は発光物質のみで発光物質を含む層４２６が形成されている場合を示した図である。この場合、発光物質が正孔輸送性を有していれば発光領域は電子輸送層側に、電子輸送性を有していれば発光領域は正孔輸送層側に偏ると考えられるが、図３（Ｃ）同様、発光領域位置の見積もりは困難であるので、発光物質を含む層４２６の真ん中を発光領域と仮定するか、発光物質のキャリア輸送性のバランスを考慮してホスト材料の正孔輸送性が電子輸送性より高い場合は電子輸送層４１２側に、逆の場合は正孔輸送層４１１側に発光領域４２５を若干ずらして仮定すると良い。なお、このような見積もりによらずとも、他の実験などにおいて発光領域の位置が確定している場合はそれを用いれば良い。
【００４８】
上述した複合材料は、その膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が起こらないため、バッファ層４０１として非常に好適に用いることができる。このような複合材料をバッファ層４０１とした発光素子を用いた本発明発光素子は、大幅な駆動電圧の上昇を招かずに光の光路長を制御することができ、発光効率や色純度が良く、且つ駆動電圧の低い発光装置である。
【００４９】
一対の電極間に有機化合物を含む層を挟んでなる発光素子を用いた発光装置の大きな問題点の一つは発光素子の寿命、すなわち長期使用における信頼性である。発光効率が高いと、発光効率の低い発光装置と比較して小さい電流密度で同じ輝度を得ることができるため、発光装置の寿命を延ばすことができ、長期使用における信頼性が向上する。また、駆動電圧は特にモバイル機器用途での使用が有望視されている発光装置においては非常に重要なファクターである。これらのことから発光効率が高く、駆動電圧が低い本発明の発光装置は特にモバイル機器用途において非常に大きなメリットを有する。
【００５０】
本実施の形態におけるその他の構成について説明する。図１における基板１００及び対向基板１１３は薄膜トランジスタや発光素子の支持体として用いられ、その材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができるが、その他薄膜トランジスタや発光素子の支持体として用いることが出来るものであればこれら以外の材料で形成されていても良い。また、基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨されていても良い。
【００５１】
基板１００と半導体層１０２との間には下地絶縁膜が単層もしくは多層で設けられていても良い。下地絶縁膜は、基板１００中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。なお、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【００５２】
薄膜トランジスタは本発明ではトップゲート型の薄膜トランジスタの例を示したが、ボトムゲート型（逆スタガ型）など他の既存の薄膜トランジスタでも良く、本発明は発光素子を駆動するトランジスタの種類及び駆動方法によって限定されることはない。
【００５３】
層間絶縁膜１０５は薄膜トランジスタと発光素子が不要な部分において電気的に接触することを防ぐ為に設けられ、単層であっても多層であっても良い。層間絶縁膜１０５は少なくとも一層が下部の薄膜トランジスタなどにより発生した凹凸を緩和できるような自己平坦性を有する材料で形成することが好ましい。例えば、アクリル、ポリイミド、もしくはケイ素と酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基として少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）、フルオロ基、又は少なくとも水素を含む有機基及びフロオロ基を有する材料、いわゆるシロキサンなどの材料を用いることが望ましい。また、その他の材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ケイ素を含む酸化ケイ素、酸化ケイ素を含む窒化ケイ素、低誘電率材料等を用いて形成することができる。
【００５４】
発光素子の第１の電極１０７及び第２の電極１１０は金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウム−ケイ素（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウム−チタン（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム−ケイ素−銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等それらの合金、または窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化ケイ素を含有するインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の金属化合物などを用いることができるが、第１の電極１０７を発光素子が発光する際に高い電圧がかかる方の電極（陽極として機能する電極）とする場合には、その中でも、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）材料で形成されていることが好ましい。また、第１の電極１０７を発光素子が発光する際に低い電圧がかかる方の電極（陰極として機能する電極）とする場合にはその中でも、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）材料で形成されていることが好ましい。
【００５５】
なお、発光を取り出す側の電極はＩＴＯやＩＴＳＯ、ＩＺＯなどの透光性を有する導電材料で形成することが望ましい。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の薄膜を透光性を有する電極として用いることもできる。本実施の形態では発光素子の第２の電極１１０側から発光を取り出すため、第２の電極１１０を透光性を有する導電材料で形成する。また、反射電極となる電極はアルミニウムや銀などの反射率の高い導電材料（発光層から発する光に対する反射率が７０％以上）を用いることが望ましい。もちろん、反射電極としてアルミニウム、銀を使用する時は透光性を有さない程度に厚膜化して形成する。
【００５６】
有機化合物を含む層１０９は図２に示したようにバッファ層４０１と発光層４０２で構成される。バッファ層４０１の構成は前述した通りである。発光層４０２は少なくとも発光物質を含む層を含む単層もしくは積層からなる層である。
【００５７】
発光層４０２の積層構造は、図３に示したように機能分離型の積層構造が代表的である。正孔と電子が再結合する発光物質を含む層を挟んで正孔の輸送性が高い材料による層を陽極として機能する電極側に、電子の輸送性が高い材料による層を陰極側に配置することによって効率良く正孔及び電子の輸送を行うことが出来、さらに正孔及び電子が再結合する確率も高めることができる。
【００５８】
正孔注入層４１０を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。正孔注入層に用いる材料のイオン化ポテンシャルが、正孔輸送層のイオン化ポテンシャルよりも相対的に小さくなるような物質を、正孔輸送性を有する物質の中から選択することによって、正孔注入層を形成することができる。
【００５９】
正孔輸送層４１１を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等が挙げられる。また、正孔輸送層は、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。
【００６０】
また、正孔輸送層４１１を設けることによって、第１の電極１０７と発光物質を含む層との距離を離すことができ、第１の電極１０７に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層４１１は、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１０〜１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓの正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。
【００６１】
発光物質を含む層４２０、４２２、４２４、４２６として機能する層には大きく分けて２つの態様がある。一つは発光中心となる発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料（ホスト材料）からなる層に発光材料を分散して含むホスト−ゲスト型の層（４２０、４２２、４２４）と、もう一つは発光物質のみで発光層を構成する層（４２６）であるが、前者は濃度消光が起こりにくく、好ましい構成である。本発明の発光装置においては発光層から近紫外領域〜青緑領域の光を発する様な構成を選択する。このような発光材料としては、クマリン誘導体、オリゴフェニレン誘導体、オキサゾール誘導体、スチルベン誘導体、キノロン誘導体、アクリドン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体などが好適である。これらのドーパントを少量、具体的にはホスト材料に対して０．００１から５０ｗｔ％、好ましくは０．０３から２０ｗｔ％の割合で添加する。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となるホスト材料としては、テトラアリールシラン誘導体、ジナフタレン誘導体、ピレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾニトリル誘導体等などが挙げられる。
【００６２】
電子輸送層４１２を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ））、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等が挙げられる。また、電子輸送層は、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。
【００６３】
また、電子輸送層４１２を設けることによって、第２の電極１１０と発光層との距離を離すことができ、第２の電極１１０に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層４１２は、電子輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１０〜１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。
【００６４】
電子注入層４１３を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。また、無機物の他、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＡＺ、ＢｚＯｓ等の電子輸送層を形成するのに用いることのできる物質も、これらの物質の中から、電子輸送層の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層における電子親和力が電子輸送層における電子親和力よりも相対的に大きくなるような物質を電子輸送性を有する物質の中から選択することによって、電子注入層を形成することもできる。
【００６５】
発光素子の第１の電極１０７は隔壁１０８によってその端部が覆われており、隔壁１０８より第１の電極１０７が露出している部分が当該発光素子の発光領域となる。隔壁１０８は層間絶縁膜１０５の材料として挙げた材料と同様の材料を使用することができる。
【００６６】
発光素子の第１の電極１０７と薄膜トランジスタとを電気的に接続する接続部１０６はアルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデンの合金等の単層や多層で形成する。多層構造の場合例えば、薄膜トランジスタ側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンやチタン、アルミニウム、チタンもしくはチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといった積層構造等が考えられる。
【００６７】
発光装置は基板１００上に形成された上記素子を図示しないシール材を用いて対向基板１１３により外部雰囲気から封止することによって完成する。対向基板１１３には各発光素子に対応して色変換層（緑）１１１、色変換層（赤）１１２が設けられている。発光素子から発した光は当該色変換層（緑）１１１もしくは色変換層（赤）１１２に入射し、色変換層が発光素子からの光を吸収し、フォトルミネッセンスを発することで緑、赤の発光色を得ることができ、発光素子から発する青、色変換層で変換された緑、赤の３色よりなるフルカラー表示を行う発光装置を得ることができる。対向基板１１３は基板１００と同様の材料を用いることができる。
【００６８】
色変換層については、本実施の形態では青色領域の光を吸収して赤色領域の蛍光を発する物質を有する層、青色領域の光を吸収して緑色領域の蛍光を発する物質を含有する層の２種類を用いる。青色領域の光を吸収して赤色領域の蛍光を発する物質としては、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２等のローダミン系色素、シアニン系色素、１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］ピリジニウムパークロレート（ピリジン１）等のピリジン系の色素、オキサジン系色素等が挙げられる。さらに各種染料も青色領域の光を吸収して赤色領域の蛍光を発する性質を有していれば使用することができる。青色領域の光を吸収して緑色領域の蛍光を発する物質としては、例えば、クマリン６、クマリン７、クマリン３０、クマリン１５３等のクマリン系色素、ベーシックイエロー５１等のクマリン色素系染料、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド系染料などが挙げられる。さらに各種染料も青色領域の光を吸収して緑色領域の蛍光を発する性質を有していれば使用することができる。
【００６９】
色変換層を溶解、もしくは分散させる基材となる樹脂としては、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂などの透明樹脂をもちいることができる。また、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系もしくは環化ゴム系の反応性ビニル基を有する電離放射線硬化性樹脂も用いることができる。
【００７０】
以上の様な構成を有する本発明の発光装置は、バッファ層を厚く形成しても大幅な駆動電圧の上昇を招かないため、発光素子内で光の光路長を制御することで、発光効率や色純度が良く、且つ駆動電圧の低い発光装置とすることができる。
【００７１】
一対の電極間に有機化合物を含む層を挟んでなる発光素子を用いた発光装置の大きな問題点の一つは発光素子の寿命、すなわち長期使用における信頼性である。発光効率が高いと、発光効率の低い発光装置と比較して小さい電流密度で同じ輝度を得ることができるため、発光装置の寿命を延ばすことができ、長期使用における信頼性が向上する。また、駆動電圧は特にモバイル機器用途での使用が有望視されている発光装置においては非常に重要なファクターである。これらのことから発光効率が高く、駆動電圧が低い本発明の発光装置は特にモバイル機器用途において非常に大きなメリットを有する。
【００７２】
（実施の形態２）
図１（Ｂ）は図１（Ａ）と異なる構成を有する本発明の発光装置を表す図である。図１（Ｂ）に示した本発明の発光装置は、基板１５０、下地絶縁膜１５１、半導体層１５２、ゲート絶縁膜１５３、ゲート電極１５４、層間絶縁膜１５５、接続部１５６、発光素子の第１の電極１５７、隔壁１５８、有機化合物を含む層１５９、発光素子の第２の電極１６０、色変換層（緑）１６１、色変換層（赤）１６２、対向基板１６３、凹凸緩和層１６４の構成を含む。本実施の形態では、発光素子の第１の電極１５７側に発光素子が光を射出する構成のボトムエミッション型の発光装置の例を示した。本実施の形態では第１の電極１５７側から発光を取り出す為、第１の電極１５７を透光性を有する導電材料で形成し、第２の電極１６０を反射電極として反射率の高い導電材料（発光層から発する光に対する反射率が７０％以上）を用いて作製する。これらの具体的な材料については実施の形態１の記載を参照すればよい。
【００７３】
有機化合物を含む層１５９は図２（Ｂ）に示したような積層構造を有している。なお、図２（Ｂ）の第１の電極４５０は図１（Ｂ）の第１の電極１５７、図２（Ｂ）の第２の電極４５３は図１（Ｂ）の第２の電極１６０に相当する。また、図２（Ｂ）におけるバッファ層４０１と発光層４０２の積層が図１（Ｂ）における有機化合物を含む層１５９に相当する。即ち、有機化合物を含む層１５９はバッファ層４０１と発光層４０２との積層からなる。バッファ層４０１は反射電極である第２の電極１６０側に設けられる。この場合、発光領域と反射電極との光学的距離Ｌは、発光層４０２とバッファ層４０１との界面から第２の電極４５３までの距離をｄ１、発光層４０２と第１の電極４５０との界面から第２の電極４５３までの距離をｄ２（ただし、ｄ１＜ｄ２）としたとき、ｄ１≦Ｌ≦ｄ２の範囲で規定される。
【００７４】
本実施の形態では、基板１５０側から発光を取り出す構造であるため、対向基板１６３に色変換層は設けず、基板１５０上に色変換層（緑）１６１、色変換層（赤）１６２を形成する。基板上に色変換層を設けたことによって生じる凹凸がその後の素子作製に悪影響を及ぼす場合は、アクリル、ポリイミド、シロキサンなどの自己平坦性を有する材料によって凹凸緩和層１６４を設けると良い。凹凸緩和層１６４が良好な絶縁性を有し、且つ充分に基板からの不純物の拡散を抑制できる場合、下地絶縁膜１５１は設けずとも良い。
【００７５】
その他の構成及び効果については実施の形態１に記載の通りであるため説明を省略する。実施の形態１の記載を参照されたい。
【００７６】
（実施の形態３）
図４（Ａ）は図１（Ａ）と異なる構成を有する本発明の発光装置を表す図である。本実施の形態の構成は実施の形態１の構成とほとんど同じであるが、青色のカラーフィルター１１５が設けられている点が異なる。発光層からの発光を青色のカラーフィルターを介して射出することによってより色純度を高めた構成とすることができる。発光素子から発する光が青色に近い領域の波長を有するため、光のロスも比較的少ない好ましい構成である。発光素子から発する光を色変換層（緑）１１１と色変換層（赤）１１２の吸収に合わせた波長とし、カラーフィルターで青色の色純度を向上させるといった構成も好ましい構成である。なお、図４（Ａ）において、シール材は省略した。
【００７７】
１１５は近紫外領域〜青領域の光を青色の光に変換する色変換層（青）であっても良い。色変換層（青）は発光素子からの発光を効率よく色純度の高い青色とすることができる。この場合、発光素子からの発光は、得ようとする青色より波長の短いスペクトル成分を有する発光であることが必要である。
【００７８】
その他の構成及び効果については実施の形態１と同様であるので繰り返しの説明を省略する。実施の形態１の記載を参照されたい。
【００７９】
（実施の形態４）
図４（Ｂ）は図１（Ａ）と異なる構成を有する本発明の発光装置を表す図である。本実施の形態の構成は実施の形態２の構成（図１（Ｂ）参照）とほとんど同じであるが、青色のカラーフィルター１６５が設けられている点が異なる。発光層からの発光を青色のカラーフィルターを介して射出することによってより色純度を高めた構成とすることができる。発光素子から発する光が青色に近い領域の波長を有するため、光のロスも比較的少ない好ましい構成である。発光素子から発する光を色変換層（緑）１６１と色変換層（赤）１６２の吸収に合わせた波長とし、カラーフィルターで青色の色純度を向上させるといった構成も好ましい構成である。なお、図４（Ｂ）において、シール材は省略した。
【００８０】
１６５は近紫外領域〜青領域の光を青色の光に変換する色変換層（青）であっても良い。色変換層（青）は発光素子からの発光を効率よく色純度の高い青色とすることができる。この場合、発光素子からの発光は、得ようとする青色より波長の短いスペクトル成分を有する発光であることが必要である。
【００８１】
その他の構成及び効果については実施の形態２と同様であるので繰り返しの説明を省略する。実施の形態２の記載を参照されたい。
【００８２】
（実施の形態５）
図５（Ａ）に本発明の発光装置の構成の一例を示す。図５（Ａ）は順テーパー構造を有するパッシブマトリクス型の発光装置の画素部における断面図の一部である。図５（Ａ）に示した本発明の発光装置は基板２００、発光素子の第１の電極２０１、隔壁２０２、有機化合物を含む層２０３、発光素子の第２の電極２０４、色変換層（緑）２０５、色変換層（赤）２０６、対向基板２０７の構成を含む。なお、図５（Ａ）において、シール材は省略した。
【００８３】
発光素子は、発光素子の第１の電極２０１と第２の電極２０４とに有機化合物を含む層２０３が挟まれている部分に形成される。第１の電極２０１と第２の電極２０４とは互いに直交するストライプ状に形成され、交差部分に発光素子が形成される。隔壁２０２は第２の電極２０４と平行に形成され、発光素子は第１の電極２０１を同一とする他の発光素子と隔壁２０２によって絶縁されている。
【００８４】
本実施の形態において、第１の電極２０１は反射率の高い材料（発光層から発する光に対する反射率が７０％以上）により形成された反射電極とし、第２の電極２０４は透光性を有する導電材料により形成された透明電極とし、第２の電極２０４の方向から光を射出する構成となっている。これらの具体的な材料については実施の形態１を参照すればよい。
【００８５】
その他、図５（Ａ）における基板２００、隔壁２０２、有機化合物を含む層２０３、色変換層（緑）２０５、色変換層（赤）２０６、対向基板２０７は各々図１（Ａ）における基板１００、隔壁１０８、有機化合物を含む層１０９、色変換層（緑）１１１、色変換層（赤）１１２、対向基板１１３に対応し、それらの構成、材料、及び効果については実施の形態１と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。実施の形態１の記載を参照されたい。
【００８６】
（実施の形態６）
本実施の形態では実施の形態５と類似の構成について図５（Ｂ）を参照しながら説明する。図５（Ｂ）に示した本発明の発光装置は、基板２５０、発光素子の第１の電極２５１、隔壁２５２、有機化合物を含む層２５３、発光素子の第２の電極２５４、色変換層（緑）２５５、色変換層（赤）２５６、対向基板２５７の構成を含む。なお、図５（Ｂ）において、シール材は省略した。本実施の形態では発光素子の第１の電極２５１側に発光素子が光を射出する構成のボトムエミッション型の発光装置の例を示した。本実施の形態では第１の電極２５１側から発光を取り出す為、第１の電極２５１を透光性を有する導電材料で形成し、第２の電極２５４を反射電極として反射率の高い導電材料（発光層から発する光に対する反射率が７０％以上）を用いて形成する。これらの具体的な材料については実施の形態１を参照すればよい。
【００８７】
有機化合物を含む層２５３は図２（Ｂ）に示したような積層構造を有している。なお、図２（Ｂ）の第１の電極４５０は図５（Ｂ）の第１の電極２５１、図２（Ｂ）の第２の電極４５３は図５（Ｂ）の第２の電極２５４に相当する。また、図２（Ｂ）におけるバッファ層４０１と発光層４０２の積層が図５（Ｂ）における有機化合物を含む層２５３に相当する。即ち、有機化合物を含む層２５３はバッファ層４０１と発光層４０２との積層からなる。バッファ層４０１は反射電極である第２の電極２５４側に設けられる。
【００８８】
本実施の形態では、第１の電極２５１側、すなわち基板２５０側から発光を取り出す構造であるため、対向基板２５７に色変換層は設けず、基板２５０上に色変換層（緑）２５５、色変換層（赤）２５６を形成する。基板上に色変換層を設けたことによって生じる凹凸がその後の素子作製に悪影響を及ぼす場合は、図５（Ｃ）のようにアクリル、ポリイミド、シロキサンなどの自己平坦性を有する材料によって凹凸緩和層２５８を設けると良い。
【００８９】
その他の図５（Ｂ）、図５（Ｃ）における基板２５０、隔壁２５２、有機化合物を含む層２５３、色変換層（緑）２５５、色変換層（赤）２５６、対向基板２５７は各々図１（Ｂ）における基板１５０、隔壁１５８、有機化合物を含む層１５９、色変換層（緑）１６１、色変換層（赤）１６２、対向基板１６３に、図５（Ｃ）における凹凸緩和層２５８は図１（Ｂ）における凹凸緩和層１６４に対応し、それらの構成、材料及び効果については実施の形態２と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。実施の形態２の記載を参照されたい。
【００９０】
（実施の形態７）
図６（Ａ）は実施の形態５と類似の構成を有する本発明の発光装置を表す図である。本実施の形態の構成は実施の形態５に記載の構成とほとんど同じであるが、青色のカラーフィルター２０９が設けられている点が異なる。発光層からの発光を青色のカラーフィルターを介して射出することによってより色純度を高めた構成とすることができる。発光素子から発する光が青色に近い領域の波長を有するため、光のロスも比較的少ない好ましい構成である。発光素子から発する光を色変換層（緑）２０５と色変換層（赤）２０６の吸収に合わせた波長とし、カラーフィルターで青色の色純度を向上させるといった構成も好ましい構成である。なお、図６（Ａ）において、シール材は省略した。
【００９１】
２０９は近紫外領域〜青領域の光を青色の光に変換する色変換層（青）であっても良い。色変換層（青）は発光素子からの発光を効率よく色純度の高い青色とすることができる。この場合、発光素子からの発光は、得ようとする青色より波長の短いスペクトル成分を有する発光であることが必要である。
【００９２】
その他の構成、及び効果については実施の形態５と同様であるので繰り返しの説明を省略する。実施の形態５の記載を参照されたい。
【００９３】
（実施の形態８）
図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は実施の形態６と類似の構成を有する本発明の発光装置を表す図である。本実施の形態の構成は実施の形態６に記載の構成（図５（Ｂ）（Ｃ）参照）とほとんど同じであるが、青色のカラーフィルター２５９が設けられている点が異なる。発光層からの発光を青色のカラーフィルターを介して射出することによってより色純度を高めた構成とすることができる。発光素子から発する光が青色に近い領域の波長を有するため、光のロスも比較的少ない好ましい構成である。発光素子から発する光を色変換層（緑）２５５と色変換層（赤）２５６の吸収に合わせた波長とし、カラーフィルターで青色の色純度を向上させるといった構成も好ましい構成である。なお、図６（Ｂ）（Ｃ）においても、シール材は省略した。
【００９４】
２５９は近紫外領域〜青領域の光を青色の光に変換する色変換層（青）であっても良い。色変換層（青）は発光素子からの発光を効率よく色純度の高い青色とすることができる。この場合、発光素子からの発光は、得ようとする青色より波長の短いスペクトル成分を有する発光であることが必要である。
【００９５】
なお、図６（Ｂ）は図５（Ｂ）に、図６（Ｃ）は図５（Ｃ）に各々対応する。その他の構成及び効果については実施の形態６と同様であるので繰り返しの説明を省略する。実施の形態６の記載を参照されたい。
【００９６】
（実施の形態９）
図７（Ａ）に本発明の発光装置の構成の一例を示す。図７（Ａ）は逆テーパー構造を有するパッシブマトリクス型の発光装置の画素部における断面図の一部である。図７（Ａ）に示した本発明の発光装置は基板３００、発光素子の第１の電極３０１、第１の隔壁３０２、第２の隔壁３０３、有機化合物を含む層３０４、発光素子の第２の電極３０５、色変換層（緑）３０６、色変換層（赤）３０７、対向基板３０８の構成を含む。第２の隔壁３０３はその形状が底部に対して頂部の外端が外側に出ている逆テーパー形状を有している。なお、図７（Ａ）において、シール材は省略した。
【００９７】
発光素子は、発光素子の第１の電極３０１と第２の電極３０５とに有機化合物を含む層３０４が挟まれている部分に形成される。第１の電極３０１と第２の電極３０５とは互いに直交するストライプ状に形成され、交差部分に発光素子が形成される。第１の隔壁３０２及び第２の隔壁３０３は第２の電極３０５と平行に形成され、発光素子は第１の電極３０１を同一とする他の発光素子と第１の隔壁３０２、第２の隔壁３０３によって絶縁されている。また、逆テーパー形状の第２の隔壁３０３が設けられていることによって、セルフアラインで有機化合物を含む層３０４、第２の電極３０５を形成することができる。
【００９８】
本実施の形態において、第１の電極３０１は反射率の高い材料（発光層から発する光に対する反射率が７０％以上）により形成された反射電極とし、第２の電極３０５は透光性を有する導電材料により形成された透明電極とし、第２の電極３０５の方向から光を射出する構成となっている。これらの具体的な材料については実施の形態１を参照すればよい。
【００９９】
その他、図７（Ａ）における基板３００、隔壁（第１の隔壁３０２、第２の隔壁３０３）、有機化合物を含む層３０４、色変換層（緑）３０６、色変換層（赤）３０７、対向基板３０８は各々図１（Ａ）における基板１００、隔壁１０８、有機化合物を含む層１０９、色変換層（緑）１１１、色変換層（赤）１１２、対向基板１１３に対応し、それらの構成、材料、及び効果については実施の形態１と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。実施の形態１の記載を参照されたい。
【０１００】
（実施の形態１０）
本実施の形態では実施の形態９と類似の構成について図７（Ｂ）を参照しながら説明する。図７（Ｂ）に示した本発明の発光装置は、基板３５０、発光素子の第１の電極３５１、第１の隔壁３５２、第２の隔壁３５３、有機化合物を含む層３５４、発光素子の第２の電極３５５、色変換層（緑）３５６、色変換層（赤）３５７、対向基板３５８の構成を含む。第２の隔壁３５３はその形状が底部に対して頂部の外端が外側に出ている逆テーパー形状を有している。なお、図７（Ｂ）において、シール材は省略した。本実施の形態では発光素子の第１の電極３５１側に発光素子が光を射出する構成のボトムエミッション型の発光装置の例を示した。本実施の形態では第１の電極３５１側から発光を取り出す為、第１の電極３５１を透光性を有する導電材料で形成し、第２の電極３５５を反射電極として反射率の高い導電材料（発光層から発する光に対する反射率が７０％以上）を用いて形成する。これらの具体的な材料については実施の形態１を参照すればよい。
【０１０１】
有機化合物を含む層３５４は図２（Ｂ）に示したような積層構造を有している。なお、図２（Ｂ）の第１の電極４５０は図７（Ｂ）の第１の電極３５１、図２（Ｂ）の第２の電極４５３は図７（Ｂ）の第２の電極３５５に相当する。また、図２（Ｂ）におけるバッファ層４０１と発光層４０２の積層が図７（Ｂ）における有機化合物を含む層３５４に相当する。即ち、有機化合物を含む層３５４はバッファ層４０１と発光層４０２との積層からなる。バッファ層４０１は反射電極である第２の電極３５５側に設けられる。
【０１０２】
本実施の形態では、第１の電極３５１側、すなわち基板３５０側から発光を取り出す構造であるため、対向基板３５８に色変換層は設けず、基板３５０上に色変換層（緑）３５６、色変換層（赤）３５７を形成する。基板３５０上に色変換層を設けたことによって生じる凹凸がその後の素子作製に悪影響を及ぼす場合は、アクリル、ポリイミド、シロキサンなどの自己平坦性を有する材料によって凹凸緩和層３５９を設けると良い。
【０１０３】
その他の図７（Ｂ）における基板３５０、隔壁（第１の隔壁３５２、第２の隔壁３５３）、有機化合物を含む層３５４、色変換層（緑）３５６、色変換層（赤）３５７、対向基板３５８、凹凸緩和層３５９は各々図１（Ｂ）における基板１５０、隔壁１５８、有機化合物を含む層１５９、色変換層（緑）１６１、色変換層（赤）１６２、対向基板１６３、凹凸緩和層１６４に対応し、それらの構成、材料及び効果については実施の形態２と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。実施の形態２の記載を参照されたい。
【０１０４】
（実施の形態１１）
図８（Ａ）は実施の形態９と類似の構成を有する本発明の発光装置を表す図である。本実施の形態の構成は実施の形態９に記載の構成（図７（Ａ）参照）とほとんど同じであるが、青色のカラーフィルター３１０が設けられている点が異なる。発光層からの発光を青色のカラーフィルター３１０を介して射出することによってより色純度を高めた構成とすることができる。発光素子から発する光が青色に近い領域の波長を有するため、光のロスも比較的少ない好ましい構成である。発光素子から発する光を色変換層（緑）３０６と色変換層（赤）３０７の吸収に合わせた波長とし、カラーフィルターで青色の色純度を向上させるといった構成も好ましい構成である。なお、図８（Ａ）において、シール材は省略した。
【０１０５】
３１０は近紫外領域〜青領域の光を青色の光に変換する色変換層（青）であっても良い。色変換層（青）は発光素子からの発光を効率よく色純度の高い青色とすることができる。この場合、発光素子からの発光は、得ようとする青色より波長の短いスペクトル成分を有する発光であることが必要である。
【０１０６】
その他の構成及び効果については実施の形態９と同様であるので繰り返しの説明を省略する。実施の形態９の記載を参照されたい。
【０１０７】
（実施の形態１２）
図８（Ｂ）は実施の形態１０と類似の構成を有する本発明の発光装置を表す図である。本実施の形態の構成は実施の形態１０に記載の構成（図７（Ｂ）参照）とほとんど同じであるが、青色のカラーフィルター３６０が設けられている点が異なる。発光層からの発光を青色のカラーフィルター３６０を介して射出することによってより色純度を高めた構成とすることができる。発光素子から発する光が青色に近い領域の波長を有するため、光のロスも比較的少ない好ましい構成である。発光素子から発する光を色変換層（緑）３５６と色変換層（赤）３５７の吸収に合わせた波長とし、カラーフィルターで青色の色純度を向上させるといった構成も好ましい構成である。なお、図８（Ｂ）において、シール材は省略した。
【０１０８】
３６０は近紫外領域〜青領域の光を青色の光に変換する色変換層（青）であっても良い。色変換層（青）は発光素子からの発光を効率よく色純度の高い青色とすることができる。この場合、発光素子からの発光は、得ようとする青色より波長の短いスペクトル成分を有する発光であることが必要である。
【０１０９】
なお、その他の構成、及び効果については実施の形態１０と同様であるので繰り返しの説明を省略する。実施の形態１０の記載を参照されたい。
【０１１０】
（実施の形態１３）
本実施の形態では本発明の他の実施の形態について図９を参照しながら説明する。図９（Ａ）に示した本実施の形態の発光装置は、基板７００、下地膜７０１、半導体層７０２、ゲート絶縁膜７０３、ゲート電極７０４、層間絶縁膜７０５、接続部７０６、発光素子の第１の電極７０７、隔壁７０８、有機化合物を含む層７０９、発光素子の第２の電極７１０、色変換層（緑）７１１、色変換層（赤）７１２、対向基板７１３、凹凸緩和層７１４の構成を含み、基板７００、対向基板７１３の両側から発光を取り出す発光装置である。なお、図９（Ａ）において、シール材は省略した。両側から光を取り出すことから色変換層は基板７００、対向基板７１３側のどちらにも設けられている。第１の電極７０７、第２の電極７１０はどちらも透光性を有する導電材料により形成する。本実施の形態において反射電極は設けられていないが、有機化合物を含む層７０９と透光性を有する導電材料との間には大なり小なり屈折率の差が生じる為、そこで多少の反射が起こる。この反射光を利用することで色純度や発光効率の向上を実現することができる。有機化合物を含む層７０９は図９（Ｂ）に示したように、発光層４０２の両側にバッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２が設けられた構成である。バッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２の膜厚の設定方法については実施の形態１と同様である。また、陰極として機能する電極側に設置されるバッファ層は電子を発生する層との２層構造をしていることが望ましい。詳細については実施の形態１と同様である。その他の構成、材料及び効果についても実施の形態１と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。実施の形態１を参照されたい。尚、本実施の形態の要素は他の適当な実施の形態と組み合わせて用いることが可能である。
【０１１１】
（実施の形態１４）
本実施の形態では本発明の他の実施の形態について説明する。色変換層は光を吸収して光を発するため、外光が入ると発光してしまい、コントラストが悪くなってしまう場合がある。この場合は、色変換層と基板、もしくは対向基板との間に色変換層から得られる発光に合わせた波長の光を通すカラーフィルターを設けることでコントラストが向上する。また、カラーフィルターを設けることによって色純度も向上させることが可能である。本実施の形態は他の適当な実施の形態と組み合わせて用いることができる。
【０１１２】
（実施の形態１５）
本実施の形態では、本発明の発光装置の作製方法について図１０〜図１２を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１の発光装置に相当するアクティブマトリクス型で対向基板側に光を射出する発光装置を作製する例を示した。
【０１１３】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図１０（Ａ））
【０１１４】
基板５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【０１１５】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【０１１６】
下地絶縁層は基板５０の表面を高密度プラズマによって処理することによって形成しても良い。高密度プラズマは例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いることによって生成され、電子密度が１０１１〜１０１３／ｃｍ３且つ電子温度が２ｅＶ以下、イオンエネルギーが５ｅＶ以下であるものとする。このような高密度プラズマは活性種の運動エネルギーが低く、従来のプラズマ処理と比較してプラズマによるダメージが少なく、欠陥の少ない膜を形成することができる。マイクロ波を発生するアンテナから基板５０までの距離は２０〜８０ｍｍ、好ましくは２０〜６０ｍｍとすると良い。
【０１１７】
窒化性雰囲気、例えば、窒素と希ガスとを含む雰囲気下、または窒素と水素と希ガスを含む雰囲気下、またはアンモニアと希ガスを含む雰囲気下において、上記高密度プラズマ処理を行うことによって基板５０の表面を窒化することができる。基板５０としてガラス基板、石英基板またはシリコンウエハなどを用いた場合、上記高密度プラズマによる窒化処理を行った場合、基板５０表面に形成される窒化膜は窒化ケイ素を主成分とするため、第１の下地絶縁層５１ａとして利用することができる。この窒化物層の上に酸化ケイ素または酸化窒化ケイ素をプラズマＣＶＤ法により第２の下地絶縁層５１ｂを形成しても良い。
【０１１８】
また、酸化ケイ素や酸化窒化ケイ素などからなる下地絶縁層の表面に同様の高密度プラズマによる窒化処理を行うことによって、その表面に窒化膜を形成することができる。この窒化膜は基板５０からの不純物の拡散を抑制することができるが、きわめて薄く形成することができる為、その上に形成する半導体層への応力の影響が少ないので好ましい。
【０１１９】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザ結晶化して得る。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法などが使用できる。その後、５００℃で１時間の加熱処理を行い、水素出しをする。
【０１２０】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケイ素膜とし、半導体層として用いる。
【０１２１】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【０１２２】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【０１２３】
その後、図１０（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状に加工し、島状の半導体層５２を得る。この工程は半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行われる。
【０１２４】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁膜５３を形成する。ゲート絶縁膜５３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。この場合、ゲート絶縁膜５３の表面を酸化雰囲気もしくは窒化雰囲気で高密度プラズマにより処理し、酸化または窒化処理を行い緻密化しても良い。
【０１２５】
なお、ゲート絶縁膜５３を形成する前に、半導体層５２の表面に対し、高密度プラズマ処理を行って、半導体層の表面を酸化または窒化処理しても良い。このとき、基板３００の温度を３００〜４５０℃とし、酸化雰囲気または窒化雰囲気で処理することにより、その上に形成するゲート絶縁膜５３と良好な界面を形成することができる。
【０１２６】
次いで、ゲート絶縁膜５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた元素、または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ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わせも適宜選択すればよい。ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行う。
【０１２８】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層５２、ゲート絶縁膜５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジスタ７０が形成される。
【０１２９】
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジスタを作製できるように適宜変更すればよい。
【０１３０】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性ケイ素膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくＳｉＧｅも用いることができ、ＳｉＧｅを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【０１３１】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている。
【０１３２】
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン（ＳＡＳとも表記する）は、ケイ素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的なケイ素を含む気体としては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。このケイ素を含む気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用いることでＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は１０倍〜１０００倍の範囲でケイ素を含む気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適である。
【０１３３】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしており、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の終端化剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。ＴＦＴにしたときのμ＝１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる。
【０１３４】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【０１３５】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁膜５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化ケイ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。絶縁膜（水素化膜）５９を形成した後に、水素ガスを導入して高密度プラズマ処理をすることで絶縁膜（水素化膜）５９の水素化を行っても良い。これにより当該層を緻密化することができる。また、その後４００〜４５０℃の熱処理を行って水素を放出させ、半導体層５２の水素化をすることができる。
【０１３６】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間絶縁層６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、低誘電率材料等をもちいるとよい。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図１０（Ｂ））
【０１３７】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジストマスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。（図１０（Ｃ））
【０１３８】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデンの合金等の単層でも良いが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造やチタン、アルミニウム。チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといった構造でも良い。（図１０（Ｄ））
【０１３９】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポリイミド、シロキサンなどが好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを第２の層間絶縁層６３として用いる。（図１０（Ｅ））
【０１４０】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通して接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【０１４１】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子の第１の電極６４を形成する。ここで第１の電極６４は接続部６１ａと電気的に接触している。
【０１４２】
第１の電極６４の材料としてはアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウム−ケイ素（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウム−チタン（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム−ケイ素−銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等それらの合金、または窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の金属化合物など実施の形態１に示したような導電膜により形成することができる。
【０１４３】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ）、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などの金属化合物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。本実施の形態では、対向基板側（第２の電極側）から発光を取り出すため、第１の電極は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることが好ましい。本実施の形態ではアルミニウムを第１の電極６４として用いた（図１１（Ａ））。
【０１４４】
本実施の形態では、薄膜トランジスタの接続部６１ａ及び配線６１ｂと発光素子の第１の電極６４は異なる絶縁層上に形成された構成の例を示したが、図１９のように実施の形態１のように接続部６１ａ（実施の形態１では接続部１０６）と第１の電極６４（実施の形態１では第１の電極１０７）が同じ絶縁膜上に形成される構成であっても良い。また、接続部６１ａと第１の電極６４は図１９のような形状で接触していても良い。すなわち、接続部６１ａをチタン、アルミニウム、チタンなどの積層膜で形成し、第１の電極６４側の一部を最下層のチタンが露出するように加工する。そして、その露出した最下層のチタンと第１の電極６４との接触をとる例である。
【０１４５】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び第１の電極６４を覆って有機材料もしくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層を第１の電極６４の一部が露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料としては、感光性を有する有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁６５の材料にチタンブラックやカーボンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁６５を黒くすることでブラックマトリクスとして用いても良い。隔壁６５の第１の電極に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい（図１１（Ｂ））。
【０１４６】
次に、有機化合物を含む層６６を形成し、続いて有機化合物を含む層６６を覆う第２の電極６７を形成する。これによって第１の電極６４と第２の電極６７との間に有機化合物を含む層６６を挟んでなる発光素子９３を作製することができる。対向基板側から光を射出する発光装置では第２の電極６７は透光性を有する導電材料を用い、本実施の形態ではＩＴＳＯにより第２の電極６７を形成する。
【０１４７】
また、有機化合物を含む層６６は実施の形態１で述べたように、バッファ層と発光層よりなり、バッファ層は反射電極である第１の電極６４側に形成される。バッファ層は無機材料と有機材料の共蒸着や、ゾル−ゲル法に代表される湿式法、その他の方法によって形成すればよい。発光層は、蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、ディップコート法などによって形成すればよい。発光層は実施の形態１で述べたように、各機能を有する層の積層であっても良いし、発光層の単層であっても良い。また、発光物質を含む層は実施の形態１に記載の材料を用いて近赤外領域〜青緑色領域の発光が得られるようにする。
【０１４８】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜をパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ４、Ｎ２ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【０１４９】
また、パッシベーション膜としてＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第１のパッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに形成してもよい。
【０１５０】
続いて発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止を行う。対向基板を封止に用いる場合は、図示しない絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、発光装置が完成する（図１２）。本実施の形態では対向基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止を行う。これにより発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥剤８９を分散させるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【０１５１】
対向基板９４には色変換層９１が設けられる。この色変換層９１によって発光素子９３から発した光を所望の色に変換することができる。なお、青の発光を得たい場合は色変換層９１を必ずしも設ける必要はない。
【０１５２】
なお、表示機能を有する本発明の発光装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光装置及びその駆動方法には、上記したどの駆動方法を用いてもよい。
【０１５３】
以上の様な構成を有する本発明の発光装置は、バッファ層を厚く形成しても大幅な駆動電圧の上昇を招かないため、発光素子内で光の光路長を制御することで、発光効率や色純度が良く、且つ駆動電圧の低い発光装置とすることができる。
【０１５４】
一対の電極間に有機化合物を含む層を挟んでなる発光素子を用いた発光装置の大きな問題点の一つは発光素子の寿命、すなわち長期使用における信頼性である。発光効率が高いと、発光効率の低い発光装置と比較して小さい電流密度で同じ輝度を得ることができるため、発光装置の寿命を延ばすことができ、長期使用における信頼性が向上する。また、駆動電圧は特にモバイル機器用途での使用が有望視されている発光装置においては非常に重要なファクターである。これらのことから発光効率が高く、駆動電圧が低い本発明の発光装置は特にモバイル機器用途において非常に大きなメリットを有する。
【０１５５】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と組み合わせて用いることが可能である。
【０１５６】
（実施の形態１６）
本実施の形態では本発明の半導体装置を作製する際用いることができるパターン形成方法について説明する。
【０１５７】
本実施の形態では、半導体装置の集積回路で用いられる薄膜トランジスタ、容量、配線等を形成する際、レジストを露光マスクによってパターン形成したレジストパターンを用いる例を示す。
【０１５８】
本実施の形態で用いる、回折格子パターン或いは半透過膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクについて図２０を用いて説明する。
【０１５９】
図２０（Ａ）は、露光マスクの一部を拡大した上面図である。また、図２０（Ａ）に対応する露光マスクの一部の断面図を図２０（Ｂ）に示す。図２０（Ｂ）には露光マスクと、レジストが全面に塗布形成された基板とを対応させて図示している。
【０１６０】
図２０（Ａ）において、露光マスクは、Ｃｒなどの金属膜からなる遮光部６０１ａ、６０１ｂと、補助パターンとして、半透過膜６０２が設けられた部分とが設置されている。遮光部６０１ａの幅は、ｔ１と示し、遮光部６０１ｂの幅は、ｔ２と示し、半透過膜６０２が設けられた部分の幅はＳ１と示している。遮光部６０１ａと遮光部６０１ｂとの間隔がＳ１とも言える。
【０１６１】
図２０（Ｂ）において、露光マスクは、透光性の基体６００にＭｏＳｉＮからなる半透過膜６０２を設け、半透過膜６０２と積層するようにＣｒなどの金属膜からなる遮光部６０１ａ、６０１ｂを設けている。半透過膜６０２は他にＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＣｒＳｉなどを用いて形成することができる。なお、図中、５００は基板、５０１は半導体層、５０４はゲート絶縁膜、５０５は第１導電層、５０６は第２導電層、５０８は下地絶縁膜を示す。
【０１６２】
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示す露光マスクを用いてレジスト膜の露光を行うと、非露光領域６０３ａと露光領域６０３ｂが形成される。露光時には光が、遮光部の回り込みや半透過膜を通過することによって図２０（Ｂ）に示す露光領域６０３ｂが形成される。
【０１６３】
そして、現像を行うと、露光領域６０３ｂが除去されて、点線で示した非露光領域６０３ａからなるレジストパターンが得られる。
【０１６４】
また、他の露光マスクの例として、複数のスリットを有する回折格子パターン６１２を遮光部６０１ａと遮光部６０１ｂとの間に設けた露光マスクの上面図を図２０（Ｃ）に示す。図２０（Ｃ）に示す露光マスクを用いても同様に非露光領域６０３ａからなるレジストパターンが得られる。
【０１６５】
また、他の露光マスクの例として、遮光部６０１ｂと遮光部６０１ｂとの間に露光限界以下の間隔を設けた露光マスクの上面図を図２０（Ｄ）に示す。例えば、ｔ１を６μｍ、ｔ２を６μｍ、Ｓ１を１μｍとした露光マスクを用いて最適な露光条件で露光した後、実施の形態１の作製工程に従えば、２つのチャネル形成領域の間隔が２μｍ未満であるダブルゲート構造のＴＦＴを作製することができる。図２０（Ｄ）に示す露光マスクを用いても同様に非露光領域６０３ａからなるレジストパターンが得られる。
【０１６６】
このように図２０に示す方法でレジスト膜を加工すると、工程を増やさずに選択的に微細な加工ができ、多様なレジストパターンが得られる。
【０１６７】
実施の形態１５において図１９で示したような接続部６１ａはこのような方法で作製しても良い。
【０１６８】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と組み合わせて用いることが可能である。
【０１６９】
（実施の形態１７）
本実施の形態では、本発明の表示装置であるアクティブマトリクス型発光装置のパネルの外観について図１３を用いて説明する。図１３は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４００６との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルの画素部が有する構造は、実施の形態１に示したような構成である。
【０１７０】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上に対向基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とは基板４００１とシール材４００５と対向基板４００６とによって充填材４００７と共に密封されている。
【０１７１】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図１３（Ｂ）では信号線駆動回路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トランジスタ４０１０とを示す。
【０１７２】
また、発光素子４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
【０１７３】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し配線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び４０１５ｂを介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１７４】
なお、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテートを用いる事ができる。
【０１７５】
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルにＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【０１７６】
以上の様な構成を有する本発明の発光装置は、発光効率や色純度が良く、且つ駆動電圧の低い発光装置とすることができる。
【０１７７】
一対の電極間に有機化合物を含む層を挟んでなる発光素子を用いた発光装置の大きな問題点の一つは発光素子の寿命、すなわち長期使用における信頼性である。発光効率が高いと、発光効率の低い発光装置と比較して小さい電流密度で同じ輝度を得ることができるため、発光装置の寿命を延ばすことができ、長期使用における信頼性が向上する。また、駆動電圧は特にモバイル機器用途での使用が有望視されている発光装置においては非常に重要なファクターである。これらのことから発光効率が高く、駆動電圧が低い本発明の発光装置は特にモバイル機器用途において非常に大きなメリットを有する。
【０１７８】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７９】
（実施の形態１８）
本実施の形態では、実施の形態１７で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護回路及びそれらの動作について説明する。なお、実施の形態１５に示してきた断面図は駆動用ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０１８０】
図１４（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。
【０１８１】
図１４（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置された電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図１４（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図１４（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図１４（Ａ））と、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図１４（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１４（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０１８２】
図１４（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０１８３】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。上記構成を有する本発明の発光装置は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するために、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた発光装置を提供することができる。
【０１８４】
図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図１４（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０１８５】
図１４（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１４（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図１４（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１４（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０１８６】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１４（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１８７】
図１４（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図１４（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図１４（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図１４（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１８８】
駆動用ＴＦＴ１４０３を強制的にオフにする場合の画素構成の例を図１６に示す。選択ＴＦＴ１４５１、駆動用ＴＦＴ１４５３、消去ダイオード１４６１、発光素子１４５４が配置されている。選択ＴＦＴ１４５１のソースとドレインは各々、信号線１４５５と駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートに接続されている。選択ＴＦＴ１４５１のゲートは、第１ゲート線１４５７に接続されている。駆動用ＴＦＴ１４５３のソースとドレインは各々、第１電源線１４５６と発光素子１４５４に接続されている。消去ダイオード１４６１は、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートと第２ゲート線１４６７に接続されている。
【０１８９】
容量素子１４５２は、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持する役目をしている。よって、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートと電源線１４５６の間に接続されているが、これに限定されない。駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持できるように配置されていればよい。また、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート容量などを用いて、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持できる場合は、容量素子１４５２を省いても良い。
【０１９０】
動作方法としては、第１ゲート線１４５７を選択して、選択ＴＦＴ１４５１をオン状態にして、信号線１４５５から信号を容量素子１４５２に入力する。すると、その信号に応じて、駆動用ＴＦＴ１４５３の電流が制御され、第１電源線１４５６から、発光素子１４５４を通って、第２電源線１４５８に電流が流れる。
【０１９１】
信号を消去したい場合は、第２ゲート線１４６７を選択（ここでは、高い電位にする）して、消去ダイオード１４６１がオンして、第２ゲート線１４６７から駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートへ電流が流れるようにする。その結果、駆動用ＴＦＴ１４５３がオフ状態になる。すると、第１電源線１４５６から、発光素子１４５４を通って、第２電源線１４５８には、電流が流れないようになる。その結果、非点灯期間を作ることができ、点灯期間の長さを自由に制御できるようになる。
【０１９２】
信号を保持しておきたい場合は、第２ゲート線１４６７を非選択（ここでは、低い電位にする）しておく。すると、消去ダイオード１４６１がオフするので、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位は保持される。
【０１９３】
なお、消去ダイオード１４６１は、整流性がある素子であれば、なんでもよい。ＰＮ型ダイオードでもよいし、ＰＩＮ型ダイオードでもよいし、ショットキー型ダイオードでもよいし、ツェナー型ダイオードでもよい。
【０１９４】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３、１４５３の半導体膜を大きくすると好ましい。そのため、上記画素回路において、発光積層体からの光が対向基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
【０１９５】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０１９６】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられ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、パッシブマトリクス型の発光装置にも適用可能である。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。発光が発光積層体の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の発光装置を用いる透過率が高まる。
【０１９７】
続いて、図１４（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオードを設ける場合について説明する。
【０１９８】
図１５には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させている。
【０１９９】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０２００】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０２０１】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【０２０２】
このような保護回路を有する本発明の発光装置は、当該発光装置は発光効率や色純度が良く且つ駆動電圧も低い発光装置でありまた、上記構成を有することで、発光装置としての信頼性をさらに高めることが可能となる。
【０２０３】
（実施の形態１９）
本実施の形態では、本発明の発光装置であるパッシブ型発光装置のパネルについて図１７を用いて説明する。図１７（Ａ）は実施の形態５と同じ構成の本発明の発光装置の断面図であるが、その切断方向は図５（Ａ）の断面図における切断方向と直角である方向の断面図である。図５（Ａ）と同一の符号において示された部分は同一の構成を表している。
【０２０４】
発光装置は水分などの侵入を防ぐ為に保護膜２１０が形成され、ガラス、石英、アルミナなどのセラミック材料又は合成材料などの対向基板２０７をシール用の接着剤２１１で固着する。また外部入力端子部には外部回路と接続する際に、異方性導電膜２１２を介してフレキシブルプリント配線基板２１３を用い接続をとる。保護膜２１０は、窒化ケイ素で形成するものの他、応力を低減しつつガスバリア性を高める構成として、窒化炭素と窒化ケイ素の積層体で形成しても良い。
【０２０５】
図１７（Ｂ）に、図１７（Ａ）に示すパネルに外部回路を接続して形成された、モジュールの様子を示す。モジュールは外部入力端子部１８、１９にフレキシブルプリント配線基板２５を固着して、電源回路や信号処理回路が形成された外部回路基板と電気的に接続する。また、外部回路の一つであるドライバＩＣ２８の実装方法は、ＣＯＧ法、ＴＡＢ法のどちらでも良く、図１７（Ｂ）に、外部回路の一つであるドライバＩＣ２８を、ＣＯＧ法を用いて実装している様子を示す。
【０２０６】
なおパネルとモジュールは、本発明の発光装置の一形態に相当し、共に本発明の範疇に含まれることとする。
【０２０７】
（実施の形態２０）
本発明の発光装置（モジュール）を搭載した本発明の電子機器として、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（カーオーディオコンポ等）、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Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１８に示す。
【０２０８】
図１８（Ａ）は発光装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなどがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発明の発光装置は表示部２００３の発光効率が高く、色純度が良い発光装置である。画素部にはコントラストを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、対向基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【０２０９】
図１８（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本発明の携帯電話は表示部２１０３の発光効率が高く、色純度が良い携帯電話である。
【０２１０】
図１８（Ｃ）は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。本発明のコンピュータは表示部２２０３の発光効率が高く、色純度が良いコンピュータである。図１８（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、デスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【０２１１】
図１８（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。本発明のモバイルコンピュータは表示部２３０２の発光効率が高く、色純度が良いモバイルコンピュータである。
【０２１２】
図１８（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は表示部２４０２の発光効率が高く、色純度が良い携帯型ゲーム機である。
【０２１３】
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用いることが可能である。
【０２１４】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明の発光装置の断面模式図。
【図２】発光素子の断面模式図。
【図３】発光層の断面模式図。
【図４】本発明の発光装置の断面模式図。
【図５】本発明の発光装置の断面模式図。
【図６】本発明の発光装置の断面模式図。
【図７】本発明の発光装置の断面模式図。
【図８】本発明の発光装置の断面模式図。
【図９】本発明の発光装置及び発光素子の断面模式図。
【図１０】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図１１】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図１２】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図１３】本発明の発光装置の上面模式図及び断面模式図。
【図１４】画素回路の一例を表す回路図。
【図１５】保護回路の一例を表す回路図。
【図１６】画素回路の一例を表す回路図。
【図１７】本発明の発光装置の上面模式図及び断面模式図。
【図１８】本発明の電子機器を表す模式図。
【図１９】本発明の発光装置を表す断面模式図。
【図２０】レジストパターンの作製方法を表す模式図。
【符号の説明】
【０２１６】
１８    外部入力端子部
１９    外部入力端子部
２３    対向基板
２５    フレキシブルプリント配線基板
２８    ドライバＩＣ
２９    外部回路基板
５０    基板
５１ａ    下地絶縁層
５１ｂ    下地絶縁層
５２    半導体層
５３    ゲート絶縁膜
５４    ゲート電極
５９    絶縁膜（水素化膜）
６０    層間絶縁層
６１ａ    接続部
６１ｂ    配線
６３    層間絶縁層
６４    第１の電極
６５    隔壁
６６    有機化合物を含む層
６７    第２の電極
７０    薄膜トランジスタ
８８    樹脂
８９    乾燥剤
９１    色変換層
９３    発光素子
９４    対向基板
１００    基板
１０１    下地絶縁膜
１０２    半導体層
１０３    ゲート絶縁膜
１０４    ゲート電極
１０５    層間絶縁膜
１０６    接続部
１０７    第１の電極
１０８    隔壁
１０９    有機化合物を含む層
１１０    第２の電極
１１１    色変換層（緑）
１１２    色変換層（赤）
１１３    対向基板
１１５    カラーフィルター
１５０    基板
１５１    下地絶縁膜
１５２    半導体層
１５３    ゲート絶縁膜
１５４    ゲート電極
１５５    層間絶縁膜
１５６    接続部
１５７    第１の電極
１５８    隔壁
１５９    有機化合物を含む層
１６０    第２の電極
１６１    色変換層（緑）
１６２    色変換層（赤）
１６３    対向基板
１６４    凹凸緩和層
１６５    カラーフィルター
２００    基板
２０１    第１の電極
２０２    隔壁
２０３    有機化合物を含む層
２０４    第２の電極
２０５    色変換層（緑）
２０６    色変換層（赤）
２０７    対向基板
２０９    カラーフィルター
２１０    保護膜
２１１    接着剤
２１２    異方性導電膜
２１３    フレキシブルプリント配線基板
２５０    基板
２５１    第１の電極
２５２    隔壁
２５３    有機化合物を含む層
２５４    第２の電極
２５５    色変換層（緑）
２５６    色変換層（赤）
２５７    対向基板
２５８    凹凸緩和層
２５９    カラーフィルター
３００    基板
３０１    第１の電極
３０２    隔壁
３０３    隔壁
３０４    有機化合物を含む層
３０５    第２の電極
３０６    色変換層（緑）
３０７    色変換層（赤）
３０８    対向基板
３１０    カラーフィルター
３５０    基板
３５１    第１の電極
３５２    隔壁
３５３    隔壁
３５４    有機化合物を含む層
３５５    第２の電極
３５６    色変換層（緑）
３５７    色変換層（赤）
３５８    対向基板
３５９    凹凸緩和層
３６０    カラーフィルター
４００    第１の電極
４０１    バッファ層
４０１−１    バッファ層
４０１−２    バッファ層
４０２    発光層
４０３    第２の電極
４１０    正孔注入層
４１１    正孔輸送層
４１２    電子輸送層
４１３    電子注入層
４２０    発光物質を含む層
４２１    発光領域
４２２    発光物質を含む層
４２３    発光領域
４２４    発光物質を含む層
４２５    発光領域
４２６    発光物質を含む層
４５０    第１の電極
４５３    第２の電極
５００    基板
５０１    半導体層
５０４    ゲート絶縁膜
５０５    第１導電層
５０６    第２導電層
５０８    下地絶縁膜
６００    基体
６０１ａ    遮光部
６０１ｂ    遮光部
６０２    半透過膜
６０３ａ    非露光領域
６０３ｂ    露光領域
６１２    回折格子パターン
７００    基板
７０１    下地膜
７０２    半導体層
７０３    ゲート絶縁膜
７０４    ゲート電極
７０５    層間絶縁膜
７０６    接続部
７０７    第１の電極
７０８    隔壁
７０９    有機化合物を含む層
７１０    第２の電極
７１１    色変換層（緑）
７１２    色変換層（赤）
７１３    対向基板
７１４    凹凸緩和層
１４０１    スイッチング用ＴＦＴ
１４０２    容量素子
１４０３    駆動用ＴＦＴ
１４０４    電流制御用ＴＦＴ
１４０５    発光素子
１４０６    ＴＦＴ
１４１０    信号線
１４１１    電源線
１４１２    電源線
１４１４    走査線
１４１５    走査線
１４５１    選択ＴＦＴ
１４５２    容量素子
１４５３    駆動用ＴＦＴ
１４５４    発光素子
１４５５    信号線
１４５６    電源線
１４５７    ゲート線
１４５８    電源線
１４６１    消去ダイオード
１４６７    ゲート線
１５００    画素部
１５５４    共通電位線
１５５５    共通電位線
１５６１    ダイオード
１５６２    ダイオード
２００１    筐体
２００３    表示部
２００４    スピーカー部
２１０１    本体
２１０２    筐体
２１０３    表示部
２１０４    音声入力部
２１０５    音声出力部
２１０６    操作キー
２１０８    アンテナ
２２０１    本体
２２０２    筐体
２２０３    表示部
２２０４    キーボード
２２０５    外部接続ポート
２２０６    ポインティングマウス
２３０１    本体
２３０２    表示部
２３０３    スイッチ
２３０４    操作キー
２３０５    赤外線ポート
２４０１    筐体
２４０２    表示部
２４０３    スピーカー部
２４０４    操作キー
２４０５    記録媒体挿入部
４００１    基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
４００４    走査線駆動回路
４００５    シール材
４００６    対向基板
４００７    充填材
４００８    薄膜トランジスタ
４０１０    薄膜トランジスタ
４０１１    発光素子
４０１４    引き回し配線
４０１５ａ    引き回し配線
４０１５ｂ    引き回し配線
４０１６    接続端子
４０１８    フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）
４０１９    異方性導電膜
【図１】
2007019487.tif 000009
【図２】
2007019487.tif 000010
【図３】
2007019487.tif 000011
【図４】
2007019487.tif 000012
【図５】
2007019487.tif 000013
【図６】
2007019487.tif 000014
【図７】
2007019487.tif 000015
【図８】
2007019487.tif 000016
【図９】
2007019487.tif 000017
【図１０】
2007019487.tif 000018
【図１１】
2007019487.tif 000019
【図１２】
2007019487.tif 000020
【図１３】
2007019487.tif 000021
【図１４】
2007019487.tif 000022
【図１５】
2007019487.tif 000023
【図１６】
2007019487.tif 000024
【図１７】
2007019487.tif 000025
【図１８】
2007019487.tif 000026
【図１９】
2007019487.tif 000027
【図２０】
2007019487.tif 000028