(57)【要約】【課題】欠陥の少ない膜を形成することができる成膜方法を提供する。また、均質な膜を形成することができる成膜方法を提供する。また、低電圧駆動が可能な発光素子の作製方法を提供する。また、発光効率の高い発光素子の作製方法を提供する。【解決手段】基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、気化している蒸着材料に対しレーザビームを照射し、基板の表面に蒸着材料を堆積させることにより、欠陥が少なく、均質な膜を形成することができる。【選択図】図１
2007239098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料が充填された蒸発源と、
基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段と、
を内部に備えた成膜室と、
レーザビームを照射するレーザ照射手段と、
を有し、
前記レーザ照射手段は、前記基板の露出された表面を照射するように設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
蒸着材料が充填された蒸発源と、
基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段と、
を内部に備えた成膜室と、
レーザビームを照射するレーザ照射手段と、
を有し、
前記レーザ照射手段は、前記基板の露出された表面に対し略垂直にレーザビームが入射するように設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
蒸着材料が充填された蒸発源と、
基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段と、
を内部に備えた成膜室と、
レーザビームを照射するレーザ照射手段と、
を有し、
前記レーザ照射手段は、前記基板と前記蒸発源との間にレーザビームを照射するように設けられ、かつ、前記基板の露出された表面に対し略平行にレーザビームを照射するように設けられていることを特徴とする成膜装置。
【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、
前記成膜室は光導入窓を有し、
前記レーザ照射手段は、前記光導入窓を通して前記成膜室内に前記レーザビームを照射するように設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記レーザビームの波長は、前記蒸着材料に吸収される波長であることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記レーザ照射手段のレーザ光源として、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＫＧＷレーザ、ＫＹＷレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＸｅＣｌエキシマレーザ、ＸｅＦエキシマレーザから選ばれるいずれか一のレーザ発振器が適用されていることを特徴とする成膜装置。
【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、
前記レーザビームを吸収する受光板が設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
蒸着材料が充填された蒸発源と、
基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段と、
を内部に備えた成膜室と、
ランプ光を照射するランプ光源と、
を有し、
前記ランプ光源は、前記基板の露出された表面を照射するように設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記ランプ光の波長は、前記蒸着材料に吸収される波長であることを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９において、前記ランプ光源は、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプのいずれかの一のランプ光源が適用されていることを特徴とする成膜装置。
【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、
前記蒸発源が複数設けられていることを特徴とする成膜装置。
【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、
前記蒸発源に充填されている蒸着材料に対して電子ビームを照射する電子ビーム照射手段が設けられている成膜装置。
【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、
前記蒸発源に充填されている蒸着材料を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項１４】
基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、
蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、
気化している蒸着材料に対しレーザビームを照射し、
前記基板の表面に前記蒸着材料を堆積させる成膜方法。
【請求項１５】
基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、
蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、
前記基板の露出された表面に対し略垂直にレーザビームを照射することで、気化している蒸着材料にレーザビームを照射し、
前記基板の表面に前記蒸着材料を堆積させる成膜方法。
【請求項１６】
基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、
蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、
前記基板と前記蒸発源との間にレーザビームを照射するようにし、かつ、前記基板の露出された表面に対し略平行にレーザビームを照射することで、気化している蒸着材料にレーザビームを照射し、
前記基板の表面に前記蒸着材料を堆積させる成膜方法。
【請求項１７】
請求項１４乃至請求項１６のいずれか一項において、
前記レーザビームの波長は、前記蒸着材料に吸収される波長であることを特徴とする成膜方法。
【請求項１８】
基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、
蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、
気化している蒸着材料に対しランプ光を照射し、
前記基板の表面に前記蒸着材料を堆積させる成膜方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記ランプ光の波長は、前記蒸着材料に吸収される波長であることを特徴とする成膜方法。
【請求項２０】
請求項１４乃至請求項１９のいずれか一項において、
前記蒸発源に充填されている蒸着材料に対して電子ビームを照射することにより、前記蒸着材料を気化させることを特徴とする成膜方法。
【請求項２１】
請求項１４乃至請求項１９のいずれか一項において、
前記蒸発源に充填されている蒸着材料を加熱することにより、前記蒸着材料を気化させることを特徴とする成膜方法。
【請求項２２】
第１の電極を形成し、
請求項１４乃至請求項２１のいずれか一項に記載の成膜方法を用いて発光層を形成し、
第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２３】
請求項２２において、前記第１の電極を形成した後、第１の絶縁層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２４】
請求項２２または２３において、前記発光層を形成した後、第２の絶縁層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２５】
基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に蒸着膜を形成し、前記蒸着膜にレーザビームを照射した後、前記蒸着膜上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２６】
基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に蒸着膜を形成し、前記蒸着膜を加熱すると共に、レーザビームを照射した後、前記蒸着膜上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２７】
請求項２５または請求項２６において、前記第２の電極を形成した後、前記第２の電極にレーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２８】
請求項２５乃至請求項２７のいずれか一項において、前記蒸着膜の表面から前記レーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２９】
請求項２５乃至請求項２７のいずれか一項において、前記基板側から前記蒸着膜に前記レーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３０】
基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に蒸着膜を形成し、前記蒸着膜上に第２の電極を形成した後、前記第２の電極にレーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３１】
請求項２５乃至請求項３０のいずれか一項において、前記蒸着膜は発光材料を含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３２】
基板上に第１の電極を形成し、前記第１の電極上に絶縁層を形成し、前記絶縁層上に蒸着法により発光層を形成し、前記発光層にレーザビームを照射した後、前記発光層上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３３】
基板上に第１の電極を形成し、前記第１の電極上に蒸着法により発光層を形成し、前記発光層にレーザビームを照射した後、前記発光層上に絶縁層を形成し、前記絶縁層上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３４】
基板上に第１の電極を形成し、前記第１の電極上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に蒸着法により発光層を形成し、前記発光層にレーザビームを照射した後、前記発光層上に第２の絶縁層を形成し、前記２の絶縁層上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３５】
請求項３２乃至請求項３４のいずれか一項において、前記発光層にレーザビームを照射すると共に、前記発光層を加熱することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３６】
請求項３２乃至請求項３５のいずれか一項において、前記第２の電極を形成した後、前記第２の電極にレーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３７】
請求項３２乃至請求項３６のいずれか一項において、前記発光層の表面から前記レーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３８】
請求項３２乃至請求項３４のいずれか一項において、前記基板側から前記発光層に前記レーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の成膜方法及び成膜装置に関する。また、発光素子の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、蛍光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いがある。しかし、そのメカニズムは共通しており、高電界で加速された電子による母体材料又は発光中心の衝突励起により発光が得られる。このような理由のため、一般的な無機ＥＬ素子で発光を得るためには高い電界が必要であり、発光素子に数百Ｖの電圧を印加する必要がある。例えば、近年フルカラーディスプレイに必要とされる高輝度の青色発光の無機ＥＬ素子が開発されたが、１００〜２００Ｖの駆動電圧が必要である（例えば、非特許文献１）。そのため、無機ＥＬ素子は消費電力が大きく、中小型サイズのディスプレイ、例えば、携帯電話等のディスプレイには採用することが難しかった。
【０００７】
無機ＥＬ素子を作製する方法として、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法（ＥＢ蒸着法）等が挙げられる。これらの方法により無機ＥＬ素子を作製した場合、一度蒸発する過程を経るため、蒸発する前の材料の組成とは異なる状態で蒸発し、膜となる際に再度結合すると考えられる。よって、成膜された膜内には、未結合手が多数存在すると考えられる。未結合手が多数存在すると、無機ＥＬ素子内のキャリアがトラップされ、駆動電圧が上昇する、発光効率が低下するという問題がある。
【非特許文献１】ジャパニーズ  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）、１９９９年、Ｖｏｌ．３８、ｐ．Ｌ１２９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、欠陥の少ない膜を形成することができる成膜方法を提供することを課題とする。また、均質な膜を形成することができる成膜方法を提供することを課題とする。
【０００９】
また、本発明は、欠陥の少ない膜を形成することができる成膜装置を提供することを課題とする。また、均質な膜を形成することができる成膜装置を提供することを課題とする。
【００１０】
また、本発明は、低電圧駆動が可能な発光素子の作製方法を提供することを課題とする。また、発光効率の高い発光素子の作製方法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】
本発明者らは、蒸着法により膜を形成する際に、気化している物質にレーザビームまたはランプ光を照射しながら該物質を成膜することにより、課題を解決することができることを見出した。
【００１２】
よって、本発明の一は、蒸着材料が充填された蒸発源と、基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段とを内部に備えた成膜室と、レーザビームを照射するレーザ照射手段とを有し、レーザ照射手段は、前記基板の露出された表面を照射するように設けられていることを特徴とする成膜装置である。
【００１３】
また、本発明の一は、蒸着材料が充填された蒸発源と、基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段とを内部に備えた成膜室と、レーザビームを照射するレーザ照射手段とを有し、レーザ照射手段は、基板の露出された表面に対し略垂直にレーザビームが入射するように設けられていることを特徴とする成膜装置である。
【００１４】
また、本発明の一は、蒸着材料が充填された蒸発源と、基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段とを内部に備えた成膜室と、レーザビームを照射するレーザ照射手段とを有し、レーザ照射手段は、基板と蒸発源との間にレーザビームを照射するように設けられ、かつ、基板の露出された表面に対し略平行にレーザビームを照射するように設けられていることを特徴とする成膜装置である。
【００１５】
上記構成において、レーザビームは、線状のレーザビームであることが好ましい。線状のレーザビームであることにより、レーザビームをスキャンするもしくは基板をスキャンすることにより、広い面積の基板を処理することができる。
【００１６】
上記構成において、成膜室は光導入窓を有し、レーザ照射手段は、光導入窓を通して成膜室内にレーザビームを照射するように設けられていることを好ましい。つまり、成膜室にはレーザビームを透過する光導入窓を設置し、またレーザビーム照射手段は成膜室の外に設置し、レーザビームが光導入窓を透過して成膜室内を照射するような構成が好ましい。このような構成とすることで、成膜室の構成が複雑になることがなく、従来用いられている成膜室をそのまま転用できるというメリットがある。
【００１７】
上記構成において、レーザビームの波長は、蒸着材料が吸収できる波長であることを特徴とする。蒸着する材料が複数である場合（すなわち共蒸着である場合）には、レーザビームの波長はその複数の蒸着材料のいずれかに吸収される波長であればよい。
【００１８】
また、レーザ照射手段のレーザ光源として、具体的には、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＫＧＷレーザ、ＫＹＷレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＸｅＣｌエキシマレーザ、ＸｅＦエキシマレーザ等を挙げることができる。
【００１９】
また、上述した本発明の成膜装置において、光導入窓以外の窓を成膜室に設ける場合は、窓の外側にレーザビームを吸収する受光板を設けると、安全性が高まるため好ましい。
【００２０】
また、本発明の一は、蒸着材料が充填された蒸発源と、基板の表面の少なくとも一部を露出させ保持する基板保持手段と、を内部に備えた成膜室と、ランプ光を照射するランプ光源と、を有し、ランプ光源は、基板の露出された表面を照射するように設けられていることを特徴とする成膜装置である。
【００２１】
上記構成において、ランプ光源の波長は、蒸着材料に吸収される波長であることが好ましい。また、ランプ光源としては、具体的には、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ等を挙げることができる。
【００２２】
なお、本発明の成膜方法は、複数の蒸着材料を同時に気化させ、それら複数の蒸着材料が混合された膜を形成する共蒸着時において特に有効であるため、本発明の成膜装置においては、蒸発源が複数設けられていてもよい。
【００２３】
また、蒸発源に充填されている蒸着材料を気化する方法としては、蒸着材料に対して電子ビームを照射する方法、蒸着材料を加熱する方法等を用いることができる。よって、上述した成膜装置において、蒸発源に充填されている蒸着材料に対して電子ビームを照射する電子ビーム照射手段、または蒸発源に充填されている蒸着材料を加熱する加熱手段が設けられていることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の一は、基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、気化している蒸着材料に対しレーザビームを照射し、基板の表面に前記蒸着材料を堆積させる成膜方法である。
【００２５】
また、本発明の一は、基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、基板の露出された表面に対し略垂直にレーザビームを照射することで、気化している蒸着材料にレーザビームを照射し、基板の表面に蒸着材料を堆積させる成膜方法である。
【００２６】
また、本発明の一は、基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、基板と蒸発源との間にレーザビームを照射するようにし、かつ、基板の露出された表面に対し略平行にレーザビームを照射することで、気化している蒸着材料にレーザビームを照射し、基板の表面に前記蒸着材料を堆積させる成膜方法である。
【００２７】
上記構成において、レーザビームの波長は、蒸着材料に吸収される波長であることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の一は、基板の表面の少なくとも一部を露出させるように基板保持手段に基板を固定し、蒸着材料が充填された蒸発源から蒸着材料を気化させ、気化している蒸着材料に対しランプ光を照射し、基板の表面に蒸着材料を堆積させる成膜方法である。
【００２９】
上記構成において、ランプ光の波長は、蒸着材料に吸収される波長であることが好ましい。
【００３０】
なお、本発明の成膜方法は、複数の蒸着材料を同時に気化させ、それら複数の蒸着材料が混合された膜を形成する共蒸着時において特に有効である。
【００３１】
また、蒸発源に充填されている蒸着材料を気化する方法としては、蒸着材料に対して電子ビームを照射する方法、蒸着材料を加熱する方法等を用いることができる。
【００３２】
また、上記の成膜方法は、発光素子を作製する際に用いることができる。よって、第１の電極を形成し、上記の成膜方法を用いて発光層を形成し、第２の電極を形成することで発光素子を作製することができる。なお、第１の電極を形成した後に、第１の絶縁層を形成する工程を追加してもよい。また、発光層を形成した後に、第２の絶縁層を形成する工程を追加してもよい。
【００３３】
また、本発明の一は、基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に蒸着膜を形成し、蒸着膜にレーザビームを照射した後、蒸着膜上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法である。
【００３４】
また、本発明の一は、基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に蒸着膜を形成し、蒸着膜を加熱すると共にレーザビームを照射した後、蒸着膜上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法である。
【００３５】
なお、上記発明の一において、第２の電極を形成した後、第２の電極に再びレーザビームを照射してもよい。
【００３６】
また、蒸着膜の表面からレーザビームを照射してもよい。また、基板側から蒸着膜にレーザビームを照射してもよい。
【００３７】
また、本発明の一は、基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に蒸着膜を形成し、蒸着膜上に第２の電極を形成した後、第２の電極にレーザビームを照射することを特徴とする発光素子の作製方法である。
【００３８】
なお、上記発明の一において、蒸着膜は発光材料を含む。
【００３９】
また、本発明の一は、基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に絶縁層を形成し、絶縁層上に蒸着法により発光層を形成し、発光層にレーザビームを照射した後、発光層上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法である。
【００４０】
また、本発明の一は、基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に蒸着法により発光層を形成し、発光層にレーザビームを照射した後、発光層上に絶縁層を形成し、絶縁層上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法である。
【００４１】
また、本発明の一は、基板上に第１の電極を形成し、第１の電極上に第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に蒸着法により発光層を形成し、発光層にレーザビームを照射した後、発光層上に第２の絶縁層を形成し、２の絶縁層上に第２の電極を形成することを特徴とする発光素子の作製方法である。
【００４２】
なお、発光層を加熱すると共に、発光層にレーザビームを照射してもよい。
【００４３】
また、第２の電極を形成した後、第２の電極にレーザビームを照射してもよい。
【００４４】
また、発光層の表面からレーザビームを照射してもよい。また、基板側から発光層にレーザビームを照射してもよい。
【００４５】
また、レーザビームの波長は、発光層の蒸着材料が吸収できる波長であることが好ましい。
【００４６】
また、発光層または蒸着膜を形成する方法としては、蒸着材料に電子ビームを照射して蒸着材料を気化させて堆積する方法、蒸着材料を加熱して気化させて堆積する方法等を用いることができる。
【発明の効果】
【００４７】
蒸着法により膜を形成する際に、気化している物質にレーザビームまたはランプ光を照射しながら該物質を成膜する手段を設けることで、蒸着材料の未結合手を再結合させることができ、歪みや欠陥の少ない膜を形成することができる成膜装置とすることができる。
【００４８】
蒸着法により膜を形成する際に、基板の被成膜面にレーザビームまたはランプ光を照射する手段を設けることで、蒸着材料の未結合手を再結合させることができ、薄膜の形成表面の未結合手を低減することができ、歪みや欠陥の少ない膜を形成することができる成膜装置とすることができる。
【００４９】
また本発明を実施することにより、歪みや欠陥の少ない膜を形成することができる成膜装置が得られる。また、均質な膜を形成することができる成膜装置が得られる。
【００５０】
さらに、本発明の成膜方法や成膜装置を発光素子の作製に適用することで、低駆動電圧の発光素子を得ることができる。また、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【００５１】
また、第１の電極上の蒸着膜にレーザビームを照射することにより、歪みや欠陥の少ない発光層を有する発光素子を作製することができる。また、均質な膜を有する発光素子を作製することができる。
【００５２】
また、本発明の発光素子の作製方法を用いることにより、低駆動電圧の発光素子を得ることができる。また、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、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うることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す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。
【００５４】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を範疇に含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光装置にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００５５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の成膜装置の一態様について図１および図２を用いて説明する。本実施の形態で示す成膜方法および成膜装置は、レーザ光などの光を基板の被成膜面と平行な方向に照射するものである。なお、図１は該成膜装置の構成を説明する側面図、図２は同平面図であり、以下の説明では両図を参照する。
【００５６】
本実施形態で用いる成膜装置は、成膜時の温度を上げることなく、緻密な薄膜、歪みや欠陥の少ない均質な薄膜を形成することを目的として構成されている。よって、蒸発温度や耐熱温度の低い有機薄膜を堆積するのにも適した成膜装置である。
【００５７】
図１及び図２において示す成膜装置は、真空排気系に接続される成膜室１０を備えている。成膜室１０には、基板ステージ１２、蒸発源１６、真空排気系に接続する排気口１８などが備えられている。基板ステージ１２には基板やシャドーマスクが固定されるが、それらを固定する保持手段が付加されていても良い。保持手段は、基板３０を固定する基板チャック３１、被膜を形成する領域に開口部を形成したシャドーマスク３２を固定するマスクチャック３３などである。すなわち保持手段は、基板３０の一表面若しくは少なくともその一部を蒸発源に対して露出させ保持するように構成されている。基板チャック３１、マスクチャック３３は先端のツメにより、基板３０やシャドーマスク３２の端部を機械的に保持するものである。保持手段の他の構成としては、電磁的作用により基板３０やシャドーマスク３２を保持するものを適用しても良い。
【００５８】
基板ステージ１２の保持手段により、薄膜を堆積する基板３０は、概略平面状態を保って保持され、蒸発源１６と対向配置される。成膜室１０には、この基板３０と略平行にレーザビームを入射させる光導入窓１４ａが備えられている。すなわち、薄膜の堆積表面に入射しないように、成膜室１０の中にレーザビームを導入する光導入窓１４ａが備えられている。
【００５９】
成膜室１０の中に導入するレーザビームは、蒸発源１６から蒸発若しくは昇華してくる蒸着材料に作用させるために利用する。本実施の形態に示す成膜装置は、レーザビームの照射方向と蒸着材料の飛散方向とが交差するように蒸発源１６と光導入窓１４ａを配置する。勿論、光導入窓１４ａの配置は前述の関係を保つために一義的に決められるものではなく、レーザビームに対する反射板などを利用して任意に配置することができる。
【００６０】
レーザビームの波長は、蒸着材料に吸収される波長であることが好ましい。気化している蒸着材料はレーザビームを吸収し、エネルギーを得た状態となる。このとき、レーザビームは均質、高密度なエネルギーを有するため、レーザビームが照射された気化している蒸着材料は、十分なエネルギーを得ることができる。その結果、気化している蒸着材料が基板上でエネルギーを失って凍結される（固化する）過程において、エネルギーの失い方も均一となり、間隙の少ない緻密な膜が形成される。
【００６１】
また、蒸着材料は高いエネルギーを得ることにより、蒸着の際に生じた未結合手を再結合させることができ、歪みや欠陥の少ない均質な膜が形成できる。
【００６２】
この時、気化している蒸着材料が励起状態のまま（すなわち高いエネルギーを有する状態のまま）基板上に達すると、より緻密な膜が形成できるため好ましい。また、より歪みや欠陥の少ない膜が形成できるため好ましい。よって、基板とレーザビームとの距離は近い方が好ましい。例えば、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。
【００６３】
蒸着材料の飛散方向と交差するようにレーザビームを成膜室１０に導入するため、レーザビームのビーム形状は、図２で示すように、基板３０の薄膜堆積表面と平行な方向に広がっていることが好ましい。すなわち、蒸発源１６と基板ステージ１２との間に、基板３０の一表面と略平行に光を照射する。このレーザビーム照射手段は、光源２２、光学系２３を含んでいる。光源２２としてはレーザ発振器を用いることが好ましい。また、成膜室１０に備えられる光導入窓１４ａも付加的な要素として組み合わされている。そのために、光源２２から放射される光を整形する光学系２３を設けることが好ましい。光学系２３は、光源２２と光導入窓１４ａの間に設けるが、成膜室１０内に設けても良い。
【００６４】
光学系２３の構成は、一例として、レーザ光源２２側からビームエキスパンダ２４、ビームホモジナイザ２６を組み合わせたものを適用することができる。ビームエキスパンダ２４は、凹シリンドリカルレンズ３６（若しくは凹レンズ）と凸シリンドリカルレンズ３８（若しくは凸レンズ）を組み合わせたものであり、これにより、レーザ光源２２から放射されるレーザビームのビーム幅を広げることができる。好ましくは、線状のレーザビームであることが好ましい。線状のレーザビームであることにより、レーザビームをスキャンするもしくは基板をスキャンすることにより、広い面積の基板を処理することができる。また、ビームホモジナイザ２６は、例えばＴＥＭ００モードで発振してガウス分布を持つレーザビームのエネルギー密度分布を均一化するためのものである。そのため、ビームホモジナイザ２６としては、凸シリンドリカルレンズアレイ４０と凹シリンドリカルレンズアレイ４２を組み合わせたものを適用することができる。それにより、基板３０の薄膜堆積表面と平行な方向のレーザビームのエネルギー密度分布を均一化することができる。
【００６５】
レーザ光源２２としては、蒸着材料が吸収する波長のものが好ましく、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。例えば、ＹＶＯ４レーザの基本波（１．０６μｍ）、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、炭酸ガスレーザの基本波（１０．６μｍ）などを適用することができる。気体レーザとしては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザなどを適用することができる。固体レーザとしては、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＫＧＷレーザ、ＫＹＷレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザなどを適用することができる。また、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＹＶＯ４レーザなどはセラミックスレーザとも呼ばれる。金属蒸気レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ等が挙げられる。その他のレーザとしては紫外線レーザを適用することもできる。紫外線レーザの代表例としてはエキシマレーザであり、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（３５１ｎｍ）などがある。エキシマレーザは高出力であるので、高エネルギーのビームが得られる。よって、蒸着材料に対して有効に作用させることができる。
【００６６】
また、連続的にエネルギーを供給することができる点で連続発振レーザをレーザ光源２２として用いることが好ましいが、繰り返し周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザを用いることも可能である。蒸発分子が励起してから基底状態に戻るまでの時間よりもレーザのパルス間隔が短ければ、薄膜の堆積表面に連続して励起分子のフラックスを与えることができる。
【００６７】
成膜室１０に入射したレーザビームは受光板２８に照射されるようにしている。受光板２８は必須ではないが、光吸収体を用いてレーザビームの散乱を防止するようにしても良い。また、受光板２８として光反射体を用い、レーザビームを成膜室１０に再入射させても良い。その他に、光センサを設けてレーザビーム強度を検知し、レーザ光源２２の出力を制御するようにしても良い。
【００６８】
また、図１と図２において光導入窓１４ａと同等なものを複数個成膜室１０に設け、複数本のレーザビームを導入して成膜を行うようにしても良い。
【００６９】
蒸発源１６は、Ｔｉなどの金属製のボート、セラミックス製の坩堝などを用いた抵抗加熱方式、電子ビーム加熱方式などを適用することができる。またクヌーセンセルを適用して分子ビームを制御するようにしても良い。
【００７０】
複数の蒸着材料を用いて共蒸着する場合には、蒸発源１６を複数個設ければ良い。蒸発源１６と基板ステージ１２の間にはシャッタ２０を設け、蒸着材料が基板３０に飛着するタイミングを制御できるようにしても良い。成膜時における成膜室１０の圧力は蒸着が可能な圧力範囲であれば良く、減圧下に限定されない。好ましくは０．１Ｐａから０．００１Ｐａ程度とすれば良い。
【００７１】
また、基板３０に均一性良く薄膜を形成するために基板３０若しくは蒸発源１６、または基板３０と蒸発源１６の双方を移動可能に配置して、例えばラスタースキャンをするように成膜を行っても良い。このような構成にすることで、フラットパネルディスプレイのマザーガラスとして、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、第７世代の１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ、第８世代の２１６０ｍｍ×２４００ｍｍの外寸を持つガラス基板でも容易に成膜を行うことができる。
【００７２】
このように、本実施の形態に係る成膜装置を用いることにより、レーザビームを蒸発分子に照射して成膜を行うことができる。レーザビームを気化している蒸着材料に照射して成膜を行うことにより、気化している蒸着材料に高いエネルギーを与えることができ、蒸着材料の未結合手を再結合させることができる。よって、未結合手が低減された、歪みや欠陥の少ない膜を形成することができる。また緻密な膜を形成することができる。また、気化している蒸着材料が高いエネルギーを有する状態のまま基板上に達すると、より歪みや欠陥の少ない均質な膜、若しくは結晶性の良い膜が形成できるため好ましい。また、より緻密な膜が形成できるため好ましい。なお、本実施の形態では光源２２としてレーザ発振器を適用する場合を中心に説明したが、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプなどランプ光源を適用することもできる。
【００７３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、レーザ光などの光を基板の被成膜面に照射可能な成膜装置の構成について、図３と図４を用いて説明する。なお、図３は該成膜装置の構成を説明する側面図、図４は同平面図であり、本実施の形態の説明では両図を参照する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同じ要素を指すものについては同じ符号を用い、その場合における繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００７４】
本実施の形態に係る成膜装置は、成膜時の温度を高温に上げることなく良質な薄膜を堆積することを目的として構成されている。よって蒸発温度や耐熱温度の低い有機薄膜を堆積するのにも適した成膜装置である。
【００７５】
図３及び図４において示す成膜装置は、真空排気系に接続される成膜室１０を備えている。成膜室１０には、基板ステージ１２、蒸発源１６、真空排気系に接続する排気口１８などが備えられている。これらの構成は実施の形態１と同様である。
【００７６】
薄膜を堆積する基板３０は、基板ステージ１２の保持手段により概略平面状態を保って保持され、蒸発源１６と対向配置される。この基板３０にレーザビームを照射するために、光源２２、光学系２３、光導入窓１４及び偏向手段が設けられている。偏向手段はレーザビームの光軸を偏向するために用いるものであり、図３ではミラー４４とミラー４６が例示されている。すなわち、光源２２から放射されるレーザビームは、光学系２３で整形され、光導入窓１４から成膜室１０内に導入される。その際に、ミラー４４とミラー４６を用いて基板３０にレーザビームが照射されるように光路を調節している。この時、ミラー４４とミラー４６の一方若しくは双方の角度を調節することにより、例えば光学系２３で矩形に整形されたレーザビームを基板３０の成膜面に対し走査して、全面に照射することができる。好ましくは、線状のレーザビームであることが好ましい。線状のレーザビームであることにより、レーザビームをスキャンするもしくは基板をスキャンすることにより、広い面積の基板を処理することができる。
【００７７】
また、図３と図４において示す光導入窓１４と同等なものを複数個成膜室１０に設け、複数本のレーザビームを導入して成膜を行うようにしても良い。
【００７８】
成膜室１０の中に導入するレーザビームは、基板３０の成膜面に照射して、膜形成時の表面反応を促進させるように利用する。図３では、光学系２３を用いてレーザビームを整形しているが、基板３０に必要なエネルギーを供給できるのであれば、光学系２３を省略することもできる。また、レーザビーム照射手段の代わりにランプ光源４８を用いてもよい。図５にランプ光源を有する成膜装置の側面図を示す。図５に示される成膜装置は、ランプ光源４８からの光が成膜室１０内の基板３０に照射される構成を示している。ランプ光源４８としては、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプなどを適用することができる。なお、ランプ光源４８は、発光材料が吸収する波長を放射するランプを用いることが好ましい。
【００７９】
このように、本実施形態の成膜装置によれば、レーザビームを気化している蒸着材料および基板表面に照射して成膜を行うことにより、気化している蒸着材料に高いエネルギーを与えることができ、蒸着材料の未結合手を再結合させることができる。よって、未結合手が低減された、歪みや欠陥の少ない膜を形成することができる。また緻密な膜を形成することができる。また、気化している蒸着材料が高いエネルギーを有する状態のまま基板上に達することができるため、より歪みや欠陥の少ない均質な膜、若しくは結晶性の良い膜を形成することができる。また、より緻密な膜を形成することができる。また、薄膜の形成表面の未結合手を低減することができ、歪みや欠陥の少ない膜を形成することができる。
【００８０】
本実施の形態では、実施の形態１で示した構成とは異なり、蒸着材料の飛散方向と略平行にレーザビームを成膜室に導入する。すなわち、基板の表面に対して略垂直にレーザビームが照射される。よって、基板上に成膜された薄膜に対してもレーザビームが照射される構成となっている。
【００８１】
本実施の形態で示す成膜装置は、基板上に成膜された膜に対してもレーザビームが照射することができるため、高いエネルギーを得た分子がそのエネルギーを保ったまま、基板上にたどりつくことができる。よって、より緻密で、より歪みや欠陥の少ない、均質な膜を成膜することができる。また、成膜された膜の膜質を改善することもできる。なお、同様の効果を得ることができるならば、レーザビームの角度が基板に対して垂直からずれていても構わない。
【００８２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の発光素子に用いる発光材料およびその形成方法について説明する。本発明で用いる発光材料としては、母体材料及び発光中心となる少なくとも１種類以上の不純物元素で構成される材料を挙げることができる。なお、これら不純物元素は母体材料を構成する元素を含まない。
【００８３】
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【００８４】
金属イオンの内殻電子遷移を利用した発光中心として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）などを用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。
【００８５】
また、ドナー−アクセプター再結合を利用した、発光中心として、第一の不純物元素及び第二の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。
【００８６】
第一の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ケイ素（Ｓｉ）等を用いることができる。
【００８７】
第二の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等を用いることができる。
【００８８】
本発明に係る発光材料は固相反応、すなわち、母体材料及び不純物元素を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱して反応させる方法により、母体材料に不純物元素を含有させる。例えば、母体材料と、第一の不純物元素又は第一の不純物元素を含む化合物と、第二の不純物元素又は第二の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固体反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００８９】
また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第一の不純物元素と第二の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第一の不純物元素と第二の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、フッ化銅（ＣｕＦ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ）、ヨウ化銅（ＣｕＩ）、臭化銅（ＣｕＢｒ）、窒化銅（Ｃｕ３Ｎ）、リン化銅（Ｃｕ３Ｐ）、フッ化銀（ＡｇＦ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、ヨウ化銀（ＡｇＩ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）、塩化金（ＡｕＣｌ３）、臭化金（ＡｕＢｒ３）、塩化白金（ＰｔＣｌ２）等を用いることができる。
【００９０】
また、第二の不純物元素の代わりに第三の不純物元素を含んだ発光材料を用いてもよい。
【００９１】
第三の不純物元素は、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等を用いることができる。
【００９２】
これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０１〜１０ｍｏｌ％であればよく、好ましくは０．１〜５ｍｏｌ％の範囲である。
【００９３】
また、高い電気導電性を有する発光材料としては、母体材料として、上述した材料を用い、上述した第一の不純物元素及び第二の不純物元素及び第三の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０１〜１０ｍｏｌ％であればよく、好ましくは０．１〜５ｍｏｌ％の範囲である。
【００９４】
第二の不純物元素と第三の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、臭化銅（ＬｉＢｒ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）等のハロゲン化アルカリ、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等を用いることができる。
【００９５】
母体材料として、上述した材料を用い、上述した第一の不純物元素及び第二の不純物元素及び第三の不純物元素を含む発光材料を用いた発光層は、高電界により加速されたホットエレクトロンを必要とすることなく、発光することが可能である。つまり、発光素子に高電圧を印加する必要がなくなるため、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【００９６】
また、上記の発光材料に対して、さらに、不純物元素を添加することにより、発光材料の結晶系を制御することができる。結晶系を制御できる不純物としては、立方晶系のものとして、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｓｉ，Ｇｅ等を挙げることができる。また、六方晶系のものとして、ＧａＮ、ＩｎＮを挙げることができる。他にもＡｌＰ、ＡｌＮ、ＡｌＳｂ等を挙げることができる。発光材料の結晶系を制御することにより、発光効率を向上させることができる。
【００９７】
なお、本発明において、発光材料は、固相反応に限らず、母体材料に不純物元素を含有させる手法を適宜用いることができる。
【００９８】
上記の発光材料は、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法等により、成膜され、発光素子の発光層として用いることができる。これらの発光材料を成膜する際には、レーザビームまたはランプ光を照射しながら蒸着する。具体的には、実施の形態１または実施の形態２に示す成膜装置および成膜方法を用いることができる。実施の形態１または実施の形態２に示す成膜装置および成膜方法を用いることにより、蒸着の際に生じた未結合手を再結合させ、歪みや欠陥の少ない、緻密な膜質の膜を得ることができる。特に、実施の形態２に示すように蒸着方向と略平行にレーザビームやランプ光を照射することにより、成膜された膜の膜質を改善し、より歪みや欠陥の少ない、均質な膜を形成することができる。そのため、発光層のキャリアが未結合手にトラップされることを抑制することができる。よって、発光中心の衝突励起確率が向上し、発光効率を向上させることが可能となる。また、発光層のキャリアが未結合手にトラップされることを抑制することができるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【００９９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子の作製方法の一態様ついて図６を用いて説明する。
【０１００】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１と及び第２の電極１０５と、電極に接する第１の絶縁層１０２と及び第２の絶縁層１０４と、第１の絶縁層１０２と第２の絶縁層１０４との間に発光層１０３を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０５の間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【０１０１】
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、プラスチック、セラミックス、絶縁層が表面に形成された金属基板などを適宜用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。
【０１０２】
基板１００上に第１の電極を形成する。第１の電極１０１としては、種々の金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、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）、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等用いることができる。なお、第１の電極１０１または第２の電極１０５を、透光性を有する電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【０１０３】
次に、第１の電極１０１上に第１の絶縁層１０２を形成する。第１の絶縁層１０２としては、特に限定されることはないが、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。なお、本実施の形態の発光素子は、必ずしもホットエレクトロンを必要とはしないため、薄膜にすることもでき、駆動電圧を低下できる長所を有する。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【０１０４】
次に、第１の絶縁層１０２上に発光層１０３を形成する。発光層１０３は、実施の形態３で示した発光材料を含む層であり、実施の形態１または実施の形態２に示した成膜装置および成膜方法を用いて形成することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【０１０５】
次に、第２の絶縁層１０４を形成する。第２の絶縁層１０４としては、特に限定されることはないが、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。なお、本実施の形態の発光素子は、必ずしもホットエレクトロンを必要とはしないため、薄膜にすることもでき、駆動電圧を低下できる長所を有する。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【０１０６】
次に、第２の電極１０５を形成する。第２の電極１０５としては、種々の金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、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）、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等用いることができる。なお、第１の電極１０１または第２の電極１０５を、透光性を有する電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【０１０７】
ただし、発光は、第１の電極１０１もしくは第２の電極１０５を通って外部に取り出されるため、第１の電極１０１および第２の電極１０５のうち、少なくとも一方は透光性を有する電極である必要がある。
【０１０８】
なお、図示しないが、発光層と絶縁層の間にバッファー層を設けても良い。このバッファー層はキャリアの注入を容易にする役割や、両層の混合を抑制する役割をもつ。バッファー層としては、特に限定されることはないが、例えば、発光層の母体材料であるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等、又はＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、又はハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
【０１０９】
本発明の発光素子は、歪みや欠陥の少ない発光層を有している。よって、発光効率が高く、駆動電圧の低減された発光素子を得ることができる。また、発光効率が高く、駆動電圧が低減されているため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１１１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光素子の作製方法の一態様ついて図７を用いて説明する。
【０１１２】
本実施の形態で示す発光素子は、基板２００の上に、第１の電極２０１及び第２の電極２０４と、第２の電極２０４に接する絶縁層２０３と、第１の電極２０１と絶縁層２０３との間に発光層２０２を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極２０１と、第２の電極２０４の間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【０１１３】
基板２００は発光素子の支持体として用いられる。基板２００としては、例えば、ガラス、プラスチック、セラミックス、絶縁層が表面に形成された金属基板などを適宜用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。
【０１１４】
基板２００上に第１の電極２０１を形成する。第１の電極２０１としては、種々の金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、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）、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等を用いることができる。なお、第１の電極２０１または第２の電極２０４を、透光性を有する電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【０１１５】
次に、発光層２０２を形成する。発光層２０２は、実施の形態３で示した発光材料を含む層であり、実施の形態１または実施の形態２に示した成膜装置および成膜方法を用いて形成することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【０１１６】
次に、絶縁層２０３を形成する。絶縁層２０３は、特に限定されることはないが、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。なお、本実施の形態の発光素子は、必ずしもホットエレクトロンを必要とはしないため、薄膜にすることもでき、駆動電圧を低下できる長所を有する。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【０１１７】
次に、第２の電極２０４を形成する。第２の電極２０４としては、種々の金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、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）、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等を用いることができる。なお、第１の電極２０１または第２の電極２０４を、透光性を有する電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【０１１８】
ただし、発光は、第１の電極２０１もしくは第２の電極２０４を通って外部に取り出されるため、第１の電極２０１および第２の電極２０４のうち、少なくとも一方は透光性を有する電極である必要がある。
【０１１９】
なお、図示しないが、発光層と絶縁層、又は発光層と電極の間にバッファー層を設けても良い。このバッファー層はキャリアの注入を容易にする役割や、両層の混合を抑制する役割をもつ。バッファー層としては、特に限定されることはないが、例えば、発光層の母体材料であるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等、又はＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、又はハロゲン化アルカリ金属であるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
【０１２０】
また、図７では第２の電極２０４に接するように絶縁層２０３が設けられているが、絶縁層と発光層の順番を逆にして、第１の電極２０１に接するように絶縁層２０３を設けてもよい。
【０１２１】
本発明の発光素子は、歪みや欠陥の少ない発光層を有している。よって、発光効率が高く、駆動電圧の低減された発光素子を得ることができる。また、発光効率が高く、駆動電圧が低減されているため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態４〜実施の形態５で示した方法とは異なる方法により、発光素子を作製する方法について図１２、図１６、及び図１７を用いて説明する。
【０１２３】
図１２（Ａ）に示すように、基板１１００上に第１の電極１１０１を形成し、第１の電極１１０１上に第１の絶縁層１１０２を形成し、第１の絶縁層１１０２上に発光層１１０３を形成する。
【０１２４】
基板１１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１１００としては、実施の形態４で列挙した基板１００を適宜用いることができる。
【０１２５】
基板１１００上に第１の電極１１０１を形成する。第１の電極１１０１としては、実施の形態４の第１の電極１０１と同様の材料及び作製方法を用いて形成することができる。
【０１２６】
次に、第１の絶縁層１１０２を形成する。第１の絶縁層１１０２は、実施の形態４の第１の絶縁層１０２と同様の材料及び作製方法を用いて形成することができる。
【０１２７】
発光層１１０３の形成方法としては、実施の形態３で示した発光材料を抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）により堆積して形成することができる。また、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて上記発光材料で形成される層を形成することができる。また、上記発光材料が分散された組成物をインクジェット法、スピンコート法、印刷法等を用いて塗布した後、焼成して形成することができる。発光層１１０３の膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【０１２８】
なお、図示しないが、発光層と絶縁層の間にバッファー層を設けても良い。このバッファー層はキャリアの注入を容易にし、かつ両層の混合を抑制する役割をもつ。バッファー層としては、特に限定されることはないが、例えば、発光層の母体材料であるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等、又はＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、又はハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
【０１２９】
ここでは、図１６に示すような成膜装置を用いて、基板１１００上に第１の電極１１０１を形成し、第１の電極１１０１上に第１の絶縁層１１０２を形成し、第１の絶縁層１１０２上に発光層１１０３を形成する。
【０１３０】
以下に、図１６に示す成膜装置の構成について説明する。なお、図１６は該成膜装置の構成を説明する断面図である。
【０１３１】
図１６に示す成膜装置は、真空排気系に接続される成膜室２０１０を備えている。成膜室２０１０には、基板ステージ２０１２、蒸発源２０１６、真空排気系に接続する排気口２０１８などが備えられている。基板ステージ２０１２には基板やシャドーマスクが固定されるが、それらを固定する保持手段が付加されていても良い。保持手段は、基板１１００を固定する基板チャック２０３１、被膜を形成する領域に開口部を形成したシャドーマスク２０３２を固定するマスクチャック２０３３などである。すなわち保持手段は、基板１１００の一表面若しくは少なくともその一部を蒸発源に対して露出させ保持するように構成されている。基板チャック２０３１、マスクチャック２０３３は先端のツメにより、基板１１００やシャドーマスク２０３２の端部を機械的に保持するものである。保持手段の他の構成としては、電磁的作用により基板１１００やシャドーマスク２０３２を保持するものを適用しても良い。
【０１３２】
蒸着膜を形成する基板１１００は、基板ステージ２０１２の保持手段により概略平面状態を保って保持され、蒸発源２０１６と対向配置される。
【０１３３】
蒸発源２０１６は、Ｔｉなどの金属製のボート、セラミックス製の坩堝などを用いた抵抗加熱方式、電子ビーム加熱方式などを適用することができる。またクヌーセンセルを適用して分子ビームを制御するようにしても良い。その他の構成として、レーザビームを蒸着材料に照射して気化させる蒸発源を適用しても良い。また、蒸発源を矩形にして、そこに線状に整形したレーザビームを照射して加熱するようにしても良い。
【０１３４】
複数の蒸着材料を用いて共蒸着する場合には、蒸発源２０１６を複数個設ければ良い。蒸発源２０１６と基板ステージ２０１２の間にはシャッタ２０２０を設け、蒸着材料が基板１１００に飛着するタイミングを制御できるようにしても良い。成膜時における成膜室２０１０の圧力は蒸着が可能な圧力範囲であれば良く、減圧下に限定されない。好ましくは０．１Ｐａから０．００１Ｐａ程度とすれば良い。
【０１３５】
また、基板１１００に均一性良く薄膜を形成するために基板１１００若しくは蒸発源２０１６、または基板１１００と蒸発源２０１６の双方を移動可能に配置して、例えばラスタースキャンをするように成膜を行っても良い。このような構成にすることで、フラットパネルディスプレイのマザーガラスとして、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、第７世代の１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ、第８世代の２１６０ｍｍ×２４００ｍｍの外寸を持つガラス基板でも容易に成膜を行うことができる。
【０１３６】
上記成膜装置の蒸発源２０１６に、第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３を形成する蒸着材料がそれぞれ充填された金属製のボートまたは坩堝を設置する。次に、基板１１００上に第１の電極１１０１の蒸着材料を蒸着する。次に、第１の電極１１０１上に第１の絶縁層１１０２の蒸着材料を蒸着する。次に、第１の絶縁層１１０２上に発光層１１０３の蒸着材料を蒸着する。
【０１３７】
次に、図１２（Ｂ）及び図１７に示すように、基板１１００上に形成された第１の電極、第１の絶縁層、及び発光層に、レーザビーム照射手段から射出されたレーザビーム１１０６を照射する。なお、図１７において領域１１２４ａは、レーザビームが第１の電極、第１の絶縁層、及び発光層のいずれかに照射された領域を示し、領域１１２４ｂはレーザビームが第１の電極、第１の絶縁層、及び発光層に照射されていない領域を示す。
【０１３８】
本実施の形態で用いることが可能なレーザビーム照射手段について、図１７を用いて説明する。レーザビーム照射手段は、移動台１２０１、光源１１２３、光学系１１２５、及び偏向手段１１２６が設けられている。偏向手段１１２６はレーザビームの光軸を偏向するために用いるものであり、図１７ではミラーが例示されている。すなわち、光源１１２３から放射されるレーザビームは、光学系１１２５で整形され、基板１１００上に導入される。その際に、偏向手段１１２６を用いて基板１１００にレーザビームが照射されるように光路を調節している。この時、偏向手段１１２６の角度を調節することにより、例えば光学系１１２５で矩形に整形されたレーザビームを基板１１００の成膜面に対し走査して、全面に照射することができる。また、偏向手段１１２６を固定し、移動台１２０１を矢印１１３１ａ、１１３１ｂ、１１３２ａ、１１３２ｂのいずれかの方向に移動して、成膜面にレーザビームを照射することができる。
【０１３９】
光源１１２３としてはレーザ発振器を用いることが好ましい。また、光源１１２３から放射される光を整形するために、光学系１１２５を設けることが好ましい。光学系１１２５は、光源１１２３と基板１１００の間に設ける。
【０１４０】
光学系１１２５の構成は、一例として、光源１１２３側からビームエキスパンダ、ビームホモジナイザを組み合わせたものを適用することができる。ビームエキスパンダは、凹シリンドリカルレンズ（若しくは凹レンズ）と凸シリンドリカルレンズ（若しくは凸レンズ）を組み合わせたものであり、これにより、光源１１２３から放射されるレーザビームのビーム幅を広げることができる。また、ビームホモジナイザは、例えばＴＥＭ００モードで発振してガウス分布を持つレーザビームのエネルギー密度分布を均一化するためのものである。そのため、ビームホモジナイザとしては、凸シリンドリカルレンズアレイと凹シリンドリカルレンズアレイを組み合わせたものを適用することができる。それにより、基板１１００の薄膜堆積表面と平行な方向のレーザビームのエネルギー密度分布を均一化することができる。
【０１４１】
光源１１２３として適用するレーザ発振器としては、蒸着材料が吸収することが可能な波長の光を放射可能なものが好ましく、気体レーザ、固体レーザなどを適用することができる。例えば、ＹＶＯ４レーザの基本波（１．０６μｍ）、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、炭酸ガスレーザの基本波（１０．６μｍ）などを適用することができる。気体レーザとしては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザなどを適用することができる。固体レーザとしては、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＫＧＷレーザ、ＫＹＷレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザなどを適用することができる。また、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＹＶＯ４レーザなどはセラミックスレーザとも呼ばれる。金属蒸気レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ等が挙げられる。その他のレーザとしては紫外線レーザを適用することもできる。紫外線レーザの代表例としてはエキシマレーザであり、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（３５１ｎｍ）などがある。エキシマレーザは高エネルギーで高出力が得られるので、蒸着材料に対して有効に作用させることができる。
【０１４２】
また、レーザビームは連続的にエネルギーを供給することができる点で連続発振レーザを光源１１２３として用いることが好ましいが、繰り返し周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザを用いることも可能である。蒸発分子が励起してから基底状態に戻るまでの時間よりもレーザのパルス間隔が短ければ、薄膜の堆積表面に連続して励起分子のフラックスを与えることができる。
【０１４３】
レーザビーム照射手段のいずれかに光センサを設けてレーザビーム強度を検知し、光源１１２３の出力を制御するようにしても良い。
【０１４４】
また、光源１１２３、光学系１１２５、及び偏向手段１１２６と同等なものを複数設け、複数本のレーザビームを基板１１００に同時に同じ領域に照射してもよい。また、複数本のレーザビームを基板１１００に別々に同じ領域に照射してもよい。
【０１４５】
このように、本実施の形態の成膜装置及びレーザ照射手段を用いて発光層にレーザビームを照射することより、緻密な薄膜、歪みや欠陥の少ない均質な薄膜、若しくは結晶性の良い薄膜からなる発光層を形成することができる。具体的には、蒸着の際に生じた未結合手を再結合させ、歪みや欠陥の少ない、緻密な膜質の膜を得ることができる。そのため、発光層のキャリアが未結合手にトラップされることを抑制することができる。よって、発光中心の衝突励起確率が向上し、発光効率を向上させることが可能となる。また、発光層のキャリアが未結合手にトラップされることを抑制することができるため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【０１４６】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、発光層１１０３上に、第２の絶縁層１１０４及び第２の電極１１０５を形成する。第２の絶縁層１１０４は、第１の絶縁層１１０２と同様の材料及び形成方法を用いて形成することができる。また、第２の電極１１０５としては、第１の電極１１０１同様の材料及び形成方法を用いて形成ができる。
【０１４７】
ここでは、図１６に示すような成膜装置に基板１１００を再度設置して、第２の絶縁層１１０４の蒸着材料を蒸着して発光層１１０３上に第２の絶縁層１１０４を形成した後、第２の電極１１０５の蒸着材料を蒸着して第２の絶縁層１１０４上に第２の電極１１０５を形成する。なお、発光素子の発光は、第１の電極１１０１もしくは第２の電極１１０５を通って外部に取り出されるため、第１の電極１１０１および第２の電極１１０５のうち、少なくとも一方は透光性を有する材料で形成されている必要がある。
【０１４８】
なお、図１２（Ｂ）において、基板１１００上に第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３、及び第２の絶縁層１１０４を順に形成した後、レーザビーム１１０６を照射してもよい。この後、第２の絶縁層１１０４上に第２の電極１１０５を形成する。
【０１４９】
さらには、基板１１００上に第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３、第２の絶縁層１１０４、及び第２の電極１１０５を順に形成した後、レーザビーム１１０６を照射してもよい。この場合、第２の電極１１０５は透光性を有することが好ましい。
【０１５０】
さらには、本実施の形態では、図１２（Ｂ）において、レーザビームを第２の絶縁層１１０４側から照射したが、この工程の代わりに、基板１１００を介して第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３にレーザビーム１１０６を照射してもよい。なお、この場合、基板１１００及び第１の電極１１０１は透光性を有することが好ましい。基板１１００を介して第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３にレーザビーム１１０６を照射することで、レーザビームのエネルギーによりこれらの層のいずれかが剥れることを防止することができる。
【０１５１】
さらには、第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３、第２の絶縁層１１０４、及び第２の電極１１０５のいずれか、好ましく発光層１１０３に複数回レーザビームを照射してもよい。複数回レーザビームを照射することにより、より緻密な薄膜、より歪みや欠陥の少ない均質な薄膜、若しくはより結晶性の良い薄膜を形成することができる。
【０１５２】
以上の工程により、緻密な薄膜、歪みや欠陥の少ない均質な薄膜、若しくは結晶性の良い薄膜を有する発光素子を作製することができる。また、発光効率の高い発光素子を作製することができる。
【０１５３】
（実施の形態７）
本実施の形態では、レーザビーム照射手段を有する成膜装置を用いて、発光素子を作製する工程について、図１３、図３、及び図４を用いて説明する。なお図３は成膜装置の構成を説明する側面図、図４は同平面図であり、本実施の形態の説明では両図を参照する。
【０１５４】
本実施の形態で示す発光素子の作製工程は、実施の形態３で示した成膜装置を用いる。実施の形態３で示した成膜装置は、実施の形態６で示した成膜装置にレーザビーム照射手段を有する。
【０１５５】
図３および図４に示すように、レーザビーム照射手段としては、光源２２、光学系２３、光導入窓１４及び偏向手段が設けられている。ここでは、偏向手段としてミラー４４とミラー４６が例示されている。すなわち、光源２２から放射されるレーザビームは、光学系２３で整形され、光導入窓１４から成膜室１０内に導入される。その際に、ミラー４４とミラー４６を用いて基板３０にレーザビームが照射されるように光路を調節している。この時、ミラー４４とミラー４６の一方若しくは双方の角度を調節することにより、例えば光学系２３で矩形に整形されたレーザビームを基板３０の成膜面に対し走査して、全面に照射することができる。
【０１５６】
光源２２として適用するレーザ発振器としては、実施の形態６で示す光源１１２３と同様の構成を適宜用いることができる。
【０１５７】
また、図３及び図４において示す光導入窓１４と同等なものを複数個成膜室１０に設け、複数本のレーザビームを基板に導入しても良い。
【０１５８】
本実施の形態における発光素子は、図１３（Ａ）に示すように、図３及び４に示すような成膜装置を用いて、実施の形態６と同様に、基板１１００上に第１の電極１１０１の蒸着材料を蒸着し、第１の電極１１０１上に第１の絶縁層１１０２の蒸着材料を蒸着し、第１の絶縁層１１０２上に発光層１１０３の蒸着材料を蒸着する。
【０１５９】
次に、成膜装置のシャッタ２０２０を閉じた後、図１３（Ｂ）に示すように、レーザビーム照射手段を用いて基板上に形成された第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、及び発光層１１０３のいずれか、好ましくは発光層１１０３に、レーザ発振器から射出されたレーザビーム１１０６を照射する。
【０１６０】
次に、図１３（Ｃ）に示すように、レーザビームの発振を停止した後、成膜装置のシャッタ２０２０を開いて、発光層１１０３上に、第２の絶縁層１１０４及び第２の電極１１０５の蒸着材料を順に蒸着する。
【０１６１】
なお、図３では、光学系２３を用いてレーザビームを整形しているが、基板３０に必要なエネルギーを供給できるのであれば、光学系２３を省略することもできる。また、レーザビーム照射手段の代わりにランプ光源４８を用いてもよい。例えば、図５に示す成膜装置を用いてもよい。図５に示される成膜装置は、ランプ光源４８からの光が成膜室１０内の基板３０に照射される構成を示している。
【０１６２】
なお、図１３（Ｂ）の代わりに、基板１１００上に第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３、及び第２の絶縁層１１０４を順に形成した後、レーザビーム１１０６を照射してもよい。この後、第２の絶縁層１１０４上に第２の電極１１０５を形成する。
【０１６３】
さらには、基板１１００上に第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３、第２の絶縁層１１０４、及び第２の電極１１０５を順に形成した後、レーザビーム１１０６を照射してもよい。この場合、第２の電極１１０５は透光性を有することが好ましい。
【０１６４】
さらには、偏向手段の配置を変更し、基板ステージ１２に基板３０の一部が露出する開口部を設けることで、基板３０側から第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３、第２の絶縁層１１０４、及び第２の電極１１０５にレーザビームを照射してもよい。
【０１６５】
以上の工程により、緻密な薄膜、歪みや欠陥の少ない均質な薄膜、若しくは結晶性の良い薄膜を有する発光素子を作製することができる。また、発光効率の高い発光素子を作製することができる。
【０１６６】
（実施の形態８）
本実施の形態は、実施の形態６で示すレーザビーム照射手段において、所定の領域に選択的にレーザビームを照射することが可能な装置（以下、レーザビーム照射システムと示す。）を用いて、基板上に形成された第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、及び発光層１１０３に、レーザ発振器から射出されたレーザビーム１１０６を照射する例について、図１４及び図１８を用いて説明する。
【０１６７】
レーザビーム照射システムについて、図１８を用いて説明する。
【０１６８】
レーザビーム照射システム１００１は、レーザビームを照射する際の各種制御を実行するコンピュータ１００２と、レーザビームを出力するレーザ発振器１００３と、電源１００４と、レーザビームを減衰させるための光学系１００５と、レーザビームの強度を変調するための音響光学変調器１００６と、レーザビームの断面を縮小するためのレンズや光路を変更するためのミラー等で構成される光学系１００７と、Ｘ軸ステージ及びＹ軸ステージを有する移動機構１００９と、コンピュータ１００２から出力される制御データを変換するＤ／Ａ変換部１０１０と、Ｄ／Ａ変換部から出力されるアナログ電圧に応じて、音響光学変調器１００６を制御するドライバ１０１１と、移動機構１００９を駆動するための信号を出力するドライバ１０１２と、被照射物上にレーザビームの焦点を合わせるためのオートフォーカス機構１０１３とを有する（図１８参照）。レーザ発振器１００３には、図１７に示すレーザビーム照射手段の光源１１２３に示す発振器を適宜用いることができる。
【０１６９】
次に、上記構成を有するレーザビーム照射システム１００１の動作について説明する。まず、基板１０１４が移動機構１００９に装着されると、コンピュータ１００２は図外のカメラによって、レーザビームを照射する発光素子の位置を検出する。次いで、コンピュータ１００２は、検出した位置データに基づいて、移動機構１００９を移動させるための移動データを生成する。続いて、コンピュータ１００２が、ドライバ１０１１を介して音響光学変調器１００６の出力光量を制御することにより、レーザ発振器１００３から出力されたレーザビームは、光学系１００５によって減衰された後、音響光学変調器１００６によって所定の光量になるように光量が制御される。一方、音響光学変調器１００６から出力されたレーザビームは、光学系１００７で光路及びビームスポット形状を変化させ、レンズで集光した後、基板１０１４上に該レーザビーム１１０６を照射する。このとき、コンピュータ１００２が生成した移動データに従い、移動機構１００９をＸ方向及びＹ方向に移動制御する。この結果、所定の場所にレーザビームが照射される。なお、上記の記載によると、移動機構１００９を移動させてレーザビームの照射を行う例を示しているが、光学系１００７を調整することによってレーザビームをＸ方向およびＹ方向に移動させてもよい。
【０１７０】
上記のレーザビーム照射システムを用いることで、基板上に形成される画素部や、画素部内の各画素に設けられる発光素子に選択的にレーザビームを照射することができる。
【０１７１】
ここでは、複数の発光パネルが形成された基板において、レーザビーム照射システムを用いて画素部に選択的にレーザビームを照射する形態について図１４を用いて説明する。
【０１７２】
移動機構１００９に基板３０１が設置される。基板３０１には複数の発光パネル３０２が形成される。発光パネル３０２には、駆動回路３０３、３０４、画素部３０５が形成される。
【０１７３】
駆動回路３０３、３０４は、画素部に形成される発光素子の駆動を制御する回路である。駆動回路３０３、３０４は、薄膜トランジスタ、ダイオード、抵抗等の半導体素子で構成される。なお、駆動回路３０３、３０４に形成される薄膜トランジスタは、結晶性半導体膜で形成される半導体層で形成されることが好ましい。また、薄膜トランジスタの半導体層に接続する配線は、アルミニウム、チタン等の低抵抗材料で形成されることが好ましい。このような薄膜トランジスタは、電界効果移動度が高いため、高速動作が可能である。また、このような薄膜トランジスタを用いた駆動回路を有する発光パネルは、高精細な表示が可能である。
【０１７４】
一方、画素部３０５の発光素子は、駆動回路の半導体素子が形成された後に、形成される。このため、発光素子の作製工程において、レーザビームを基板全面に照射すると、薄膜トランジスタの配線にもレーザビームが照射される。アルミニウム、チタン等の低抵抗材料は、融点が比較的低いため、レーザビームが照射されることにより、配線が溶融してしまう。この結果、発光パネルの歩留まりが低下するという問題が生じる。
【０１７５】
しかしながらレーザビーム照射システムを用いることで、画素部に形成される発光素子に選択的にレーザビームを照射することが可能であり、発光素子の発光層にレーザビームを照射することができるため、歩留まりを向上させることが可能である。
【０１７６】
なお、図１４において、領域３０６はレーザビームが選択的に照射され、緻密な薄膜、歪みや欠陥の少ない均質な薄膜、若しくは結晶性の良い薄膜を有する発光素子が形成された画素部の領域を示す。一方、領域３０７は、レーザビームが照射されていない領域を示す。
【０１７７】
以上のように、発光素子を形成する工程で、発光素子を構成する第１の電極、第１の絶縁層、発光層、第２の絶縁層、第２の電極のいずれか、好ましくは発光層にレーザビームを照射する場合、レーザビーム照射システムを用いることで、選択的にレーザビームを照射することができる。このため、薄膜トランジスタで構成させる駆動回路、及び発光効率の高い発光素子で構成される画素部を有する発光パネルの歩留まりを向上させることが可能である。
【０１７８】
（実施の形態９）
実施の形態６〜実施の形態８において、基板上に形成された第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、発光層１１０３、第２の絶縁層１１０４、第２の電極１１０５のいずれか、好ましくは発光層を加熱手段により加熱しながら、レーザ発振器から射出されたレーザビーム１１０６を照射する形態について図１５を用いて説明する。
【０１７９】
図１５（Ａ）に示すように、実施の形態６と同様に、基板上に第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、及び発光層１１０３を順に形成する。
【０１８０】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、加熱手段を用いて基板を加熱しながら、基板上に形成された第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、及び発光層１１０３のいずれか、好ましくは発光層１１０３にレーザビーム１１０６を照射する。このときの加熱温度は５０〜６００℃が好ましい。加熱手段を用いて加熱しながらレーザビームを第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、及び発光層１１０３に照射することで、より緻密な薄膜、歪みや欠陥の少ない均質な薄膜、若しくは結晶性の良い薄膜を形成することが可能である。ここでは、加熱手段としてランプ光源１１０７を用いる。
【０１８１】
ランプ光源１１０７としては、実施の形態７で示すランプ光源４８を適用することができる。
【０１８２】
この後、図１５（Ｃ）に示すように、実施の形態６と同様に、発光層１１０３上に、第２の絶縁層１１０４及び第２の電極１１０５を順に形成する。
【０１８３】
なお、実施の形態７に示す成膜装置にさらにランプを設けてもよい。このような成膜装置を用いることで、ランプ光源１１０７を用いて基板を加熱しながら、基板上に形成された第１の電極１１０１、第１の絶縁層１１０２、及び発光層１１０３にレーザビーム１１０６を照射する。
【０１８４】
なお、図１５（Ｂ）においては、発光層１１０３が形成される側にランプを設けると共に、レーザビームを照射する形態を示したがこれに限定されない。例えば、基板側にランプを設け、基板側から加熱する共に、発光層側からレーザビームを照射してもよい。また、発光層側にランプを設け、発光層側から加熱する共に、基板側からレーザビームを照射してもよい。なお、この場合、基板は透光性を有する基板であることが好ましい。さらには、基板側にランプを設けると共に、基板側からレーザビームを照射してもよい。
【０１８５】
さらには、加熱手段として、ランプ光源の代わりに、ヒーターを用いてもよい。さらには、電気炉内に基板１１００を設けて、電気炉で加熱しつつレーザビームを照射してもよい。
【０１８６】
以上の工程により、緻密な薄膜、歪みや欠陥の少ない均質な薄膜、若しくは結晶性の良い薄膜を有する発光素子を作製することができる。また、発光効率の高い発光素子を作製することができる。
【０１８７】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、実施の形態６〜実施の形態９と異なる構造の発光素子の作製方法の一態様ついて図７を用いて説明する。図７に示す発光素子において、本発明の発光素子の作製方法を適用することが可能である。
【０１８８】
基板２００上に第１の電極２０１を形成する。第１の電極２０１としては、実施の形態４の第１の電極１０１と同様の作製方法を用いて形成することができる。
【０１８９】
次に、発光層２０２を形成する。発光層２０２は、実施の形態３や実施の形態６に示したものと同様な材料及び作製方法を用いて形成することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【０１９０】
発光層２０２を形成した後、実施の形態６〜実施の形態８に示すように、発光層２０２にレーザビームを照射する。または、実施の形態９に示すように、加熱しながらレーザビームを発光層２０２に照射する。
【０１９１】
次に、絶縁層２０３を形成する。実施の形態４で列挙した第２の絶縁層１０４と同様の材料及び作製方法を用いて形成することができる。
【０１９２】
次に、第２の電極２０４を形成する。実施の形態４で列挙した第２の電極１０５と同様の材料及び作製方法を用いて形成することができる。
【０１９３】
本実施の形態においても、発光は、第１の電極２０１もしくは第２の電極２０４を通って外部に取り出されるため、第１の電極２０１および第２の電極２０４のうち、少なくとも一方は透光性を有する電極である必要がある。
【０１９４】
なお、図７において、基板２００上に第１の電極２０１、発光層２０２、絶縁層２０３を順に形成した後、レーザビームを照射してもよい。この後、絶縁層２０３上に第２の電極２０４を形成する。
【０１９５】
さらには、基板２００上に第１の電極２０１、発光層２０２、絶縁層２０３、第２の電極２０４を順に形成した後、レーザビームを照射してもよい。この場合、第２の電極２０４は透光性を有することが好ましい。
【０１９６】
また、図示しないが、発光層と絶縁層、又は発光層と電極の間にバッファー層を設けても良い。このバッファー層はキャリアの注入を容易にすると共に、両層の混合を抑制する役割をもつ。バッファー層としては、特に限定されることはないが、例えば、発光層の母体材料であるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等、又はＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、又はハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
【０１９７】
また、図７では第２の電極２０４に接するように絶縁層２０３が設けられているが、絶縁層と発光層の順番を逆にして、第１の電極２０１に接するように絶縁層２０３を設けてもよい。
【０１９８】
本発明の発光素子は、歪みや欠陥の少ない発光層を有している。よって、発光効率が高く、駆動電圧の低減された発光素子を得ることができる。また、発光効率が高く、駆動電圧が低減されているため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【０１９９】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について図８を用いて説明する。
【０２００】
本実施の形態で示す発光装置は、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置である。図８には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。
【０２０１】
図８において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光材料を含む層９５５が設けられている。発光材料を含む層９５５は実施の形態３で示した発光層を有している。
【０２０２】
電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明を適用して作製した発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
【０２０３】
また、本実施の形態で示す発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。
【０２０４】
なお、本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態４に示した発光素子の構成を適用することも可能であるし、実施の形態５に示した発光素子の構成を適用することも可能である。つまり、実施の形態１乃至実施の形態１０により作製される発光素子を適用することが可能である。また、直流駆動で動作する発光装置を作製することも可能であるし、交流駆動で動作する発光装置を作製することも可能である。
【０２０５】
（実施の形態１２）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について説明する。
【０２０６】
本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について図９を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【０２０７】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０２０８】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０２０９】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、半導体材料についても特に限定されず、無機化合物を用いてもよいし、有機化合物を用いてもよい。
【０２１０】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０２１１】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０２１２】
第１の電極６１３上には、発光材料を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は透光性を有しており、発光材料を含む層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【０２１３】
発光材料を含む層６１６は、実施の形態３で示した発光層を有している。
【０２１４】
発光素子６１８は実施の形態１乃至実施の形態１０を適宜用いて形成する。
【０２１５】
具体的には、第１の電極６１３、発光材料を含む層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。なお、発光材料を含む層６１６に含まれる発光層は、実施の形態１〜２で示した成膜装置および成膜方法を用いることが好ましい。
【０２１６】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【０２１７】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０２１８】
以上のようにして、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０２１９】
本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態４または実施の形態５で示した発光素子を有する。実施の形態４または実施の形態５で示した発光素子は、低駆動電圧で動作が可能である。また、高い発光効率を実現することができる。よって、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【０２２０】
また、本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態１乃至実施の形態１０で示した作製方法により形成した発光素子を有する。実施の形態１乃至実施の形態１０で示した作製方法により形成した発光素子は、低駆動電圧で動作が可能である。また、高い発光効率を実現することができる。よって、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【０２２１】
また、本実施の形態で示す発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。
【０２２２】
（実施の形態１３）
本実施の形態では、実施の形態１１または実施の形態１２に示す発光装置をその一部に含む本実施の形態で示す電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態４または実施の形態５で示した発光素子を有する。つまり、実施の形態１乃至実施の形態１０で示した作製方法により形成した発光素子を有する。よって、駆動電圧の低減された発光素子を有するため、消費電極の低減された電子機器を提供することが可能である。
【０２２３】
本発明を適用して作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、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表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。
【０２２４】
図１０（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態４〜５で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【０２２５】
図１０（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態４〜５で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供することができる。
【０２２６】
図１０（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態４〜５で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの外部からの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【０２２７】
図１０（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態４〜５で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの外部からの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【０２２８】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【０２２９】
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１１を用いて説明する。
【０２３０】
図１１は、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１１に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
【０２３１】
本発明を適用した発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明を適用した発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０２３２】
【図１】本発明の成膜装置を説明する図。
【図２】本発明の成膜装置を説明する図。
【図３】本発明の成膜装置を説明する図。
【図４】本発明の成膜装置を説明する図。
【図５】本発明の成膜装置を説明する図。
【図６】発光素子を説明する図。
【図７】発光素子を説明する図。
【図８】発光装置を説明する図。
【図９】発光装置を説明する図。
【図１０】電子機器を説明する図。
【図１１】電子機器を説明する図。
【図１２】本発明の発光素子の作製工程を説明する断面図である。
【図１３】本発明の発光素子の作製工程を説明する断面図である。
【図１４】本発明の発光素子の作製工程を説明する斜視図である。
【図１５】本発明の発光素子の作製工程を説明する断面図である。
【図１６】本発明に適用することが可能な成膜装置を説明する断面図である。
【図１７】本発明に適用することが可能なレーザビーム照射手段を説明する斜視図である。
【図１８】本発明に適用することが可能なレーザビーム照射システムの図である。
【符号の説明】
【０２３３】
１０    成膜室
１２    基板ステージ
１４    光導入窓
１４ａ    光導入窓
１６    蒸発源
１８    排気口
２０    シャッタ
２２    光源
２３    光学系
２４    ビームエキスパンダ
２６    ビームホモジナイザ
２８    受光板
３０    基板
３１    基板チャック
３２    シャドーマスク
３３    マスクチャック
３６    凹シリンドリカルレンズ
３８    凸シリンドリカルレンズ
４０    凸シリンドリカルレンズアレイ
４２    凹シリンドリカルレンズアレイ
４４    ミラー
４６    ミラー
４８    ランプ光源
１００    基板
１０１    第１の電極
１０２    第１の絶縁層
１０３    発光層
１０４    第２の絶縁層
１０５    第２の電極
１０６    レーザビーム
２００    基板
２０１    第１の電極
２０２    発光層
２０３    絶縁層
２０４    第２の電極
３０１    基板
３０２    発光パネル
３０３    駆動回路
３０５    画素部
３０６    領域
３０７    領域
６０１    ソース側駆動回路
６０２    画素部
６０３    ゲート側駆動回路
６０４    封止基板
６０５    シール材
６０７    空間
６０８    配線
６０９    ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０    素子基板
６１１    スイッチング用ＴＦＴ
６１２    電流制御用ＴＦＴ
６１３    第１の電極
６１４    絶縁物
６１６    発光材料を含む層
６１７    第２の電極
６１８    発光素子
６２３    ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４    ｐチャネル型ＴＦＴ
９０１    筐体
９０２    液晶層
９０３    バックライト
９０４    筐体
９０５    ドライバＩＣ
９０６    端子
９５１    基板
９５２    電極
９５３    絶縁層
９５４    隔壁層
９５５    発光材料を含む層
９５６    電極
１００１    レーザビーム照射システム
１００２    コンピュータ
１００３    レーザ発振器
１００４    電源
１００５    光学系
１００６    音響光学変調器
１００７    光学系
１００９    移動機構
１０１０    Ｄ／Ａ変換部
１０１１    ドライバ
１０１２    ドライバ
１０１３    オートフォーカス機構
１０１４    基板
１１００    基板
１１０１    第１の電極
１１０２    第１の絶縁層
１１０３    発光層
１１０４    第２の絶縁層
１１０５    第２の電極
１１０６    レーザビーム
１１０７    ランプ光源
１２０１    移動台
１１２３    光源
１１２４ａ    領域
１１２４ｂ    領域
１１２５    光学系
１１２６    偏向手段
２０１０    成膜室
２０１２    基板ステージ
２０１６    蒸発源
２０１８    排気口
２０２０    シャッタ
２０３１    基板チャック
２０３２    シャドーマスク
２０３３    マスクチャック
９１０１    筐体
９１０２    支持台
９１０３    表示部
９１０４    スピーカー部
９１０５    ビデオ入力端子
９２０１    本体
９２０２    筐体
９２０３    表示部
９２０４    キーボード
９２０５    外部接続ポート
９２０６    ポインティングマウス
９４０１    本体
９４０２    筐体
９４０３    表示部
９４０４    音声入力部
９４０５    音声出力部
９４０６    操作キー
９４０７    外部接続ポート
９４０８    アンテナ
９５０１    本体
９５０２    表示部
９５０３    筐体
９５０４    外部接続ポート
９５０５    リモコン受信部
９５０６    受像部
９５０７    バッテリー
９５０８    音声入力部
９５０９    操作キー
９５１０    接眼部
【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】
2007239098.tif 000016
【図１５】
2007239098.tif 000017
【図１６】
2007239098.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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