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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極間に有機化合物を含む膜（以下、「有機化合物層」と記す）を設けた素子に電界を加えることで、蛍光又は燐光が得られる発光素子を用いた発光装置及びその作製方法に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源を指す。また、発光素子にコネクター、例えばFPC（Flexible printed circuit）もしくはTAB（Tape Automated Bonding）テープもしくはTCP（Tape Carrier Package）が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG（Chip On Glass）方式によりIC（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
本発明でいう発光素子とは、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機化合物層中で再結合して、励起状態の分子（以下、「分子励起子」と記す）を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
【０００３】
このような発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
【０００４】
また、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
【０００５】
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
【０００６】
ところで、イーストマン・コダック社のＴａｎｇらは、素子の特性向上のために、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層し、正孔と電子がそれぞれ陽極、陰極よりバランス良く注入される構造とし、しかも有機層の膜厚を２００ｎｍ以下とすることで、１０Ｖ以下の印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ2と外部量子効率１％の実用化に充分な高輝度、高効率を得ることに成功している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
Appl.Phys.Lett.,51,913(1987)
【０００８】
なお、この高効率素子において、Ｔａｎｇらは基本的に絶縁体と見なされる有機化合物に対して、金属電極から電子を注入する際に問題となるエネルギー障壁を低下させるため、仕事関数の小さいＭｇ（マグネシウム）を使用したが、Ｍｇは酸化しやすく不安定であることと、有機表面への接着性に乏しいことから、比較的安定で、しかも有機表面への密着性に優れたＡｇ（銀）と共蒸着により合金化させたものを用いていた。
【０００９】
さらに、凸版印刷株式会社のグループは、Ｍｇより更に仕事関数の小さいＬｉ（リチウム）を用い、Ａｌ（アルミニウム）と合金化することにより安定化させ、陰極として用いることによりＭｇ合金を用いた素子より低い駆動電圧と高い発光輝度を達成したことを報告している（例えば、非特許文献２参照。）。
【００１０】
【非特許文献２】
第５１回応用物理学会学術講演会、講演予稿集28a-pb-4,p.1040
【００１１】
上記の合金電極を背景として、より安定な陰極の開発が望まれていたが、最近になって極薄膜の絶縁層（０．５ｎｍ）としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）等の陰極バッファー層を介在させることにより、アルミニウム陰極でもＭｇ：Ａｇ等の合金を用いて形成された陰極と同等以上の発光特性が得られることが報告されている（例えば、非特許文献３参照。）。
【００１２】
【非特許文献３】
L.S.Hung,C.W.Tang and M.G.Mason:Appl.Phys.Lett.,70(2),152(1997)
【００１３】
この陰極バッファー層を設けることによる特性向上の機構は、陰極バッファー層を形成するＬｉＦが有機化合物層の電子輸送層を形成するＡｌｑ3と接して形成されたときにＡｌｑ3のエネルギーバンドを曲げ、電子注入障壁が低下するためであると考えられている。
【００１４】
その他にも、発光素子の陰極に接する有機化合物層に仕事関数が４．２ｅＶ以上のアルカリ金属や、アルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属のいずれか一つ以上からなる金属ドーピング層を形成することにより、陰極からの有機化合物層への電子注入障壁を小さくして、陰極からの電子の注入性を向上させるという技術も報告されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−２７０１７１号公報
【００１６】
以上のようにして、陽極、陰極及び有機化合物層からなる発光素子において、電極からのキャリアの注入性を向上させる工夫をすることで、発光素子の素子特性の向上が図られている。
【００１７】
その他にも、発光素子の陽極と接する正孔輸送層に電子受容性の材料をドーピングすることにより、正孔の注入性の向上に伴うキャリア密度の増加と、導電性を増加させることができ、これにより低電圧の駆動が可能になるという報告がされている（例えば、非特許文献４参照。）。
【００１８】
【非特許文献４】
J.Blochwitz, M.Pfeiffer, T.Fritz, and K.Leo:Applied.Physics.Letters.,73,6,729(1998)
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アクティブマトリクス型の発光装置において、有機化合物層と陰極との間に上述したような陰極バッファー層や金属ドーピング層を設けて、発光素子の素子特性向上を図ろうとすると、陰極からの注入性が向上する一方で、陰極バッファー層や金属ドーピング層の一部に含まれるアルカリ金属およびアルカリ土類金属が拡散してドリフトするため、発光素子と接続されたＴＦＴに影響を与え、その特性が低下するという問題が生じる。すなわち、発光素子としての特性が向上する一方で、ＴＦＴ特性が低下するという問題が生じる。
【００２０】
また、電子受容性の材料をドーピングすることにより正孔の注入性の向上に伴うキャリア密度の増加と、導電性を増加させることができる一方で、アクセプター（電子受容体）として機能する有機化合物は、電荷移動錯体を形成する可能性がある。そして、この電荷移動錯体が発光層との界面に存在する場合には、発光層において生じたキャリアの再結合によるエネルギーが、非発光性の電荷移動錯体に移動して、消光してしまうという問題が生じる。このことは、電子供与性の材料をドーピングすることにより電子の注入性を向上させるドナー（電子供与体）に関しても同様のことが言える。
【００２１】
そこで、本発明では、これまで用いられてきたアルカリ金属やアルカリ土類金属といったＴＦＴの特性に影響を与える材料を用いることなくキャリアの注入性を向上させる一方で、発光層においてキャリアの再結合により生じるエネルギーが電荷移動錯体に移動することによる発光素子の消光を防ぐ構造を有する発光素子を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、陰極に接する有機化合物層に電子供与体として機能する有機化合物（以下、ドナー性分子と示す）をドーピングすることにより、陰極と有機化合物層の間にそれぞれの最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位の間のドナー準位を形成することができるので、陰極からの電子の注入、および注入された電子の伝達を効率良く行うことができる。また、電子の移動に伴うエネルギーの余分な損失や有機化合物層自体の変質等の問題もないことから陰極材料の仕事関数に拘わらず電子の注入性を向上させると共に駆動電圧の低下を実現することができる。
【００２３】
さらに、これらのドナー性分子は拡散して、ＴＦＴの特性を低下させるという問題もないことから、アルカリ金属やアルカリ土類金属を用いた場合のようなデメリットを受けることなく発光素子の特性を向上させることができる。
【００２４】
そこで、本発明においては、有機化合物層に含まれる電子輸送層の一部にドナー性分子をドーピングすることにより電子伝達領域を形成する。なお、ここで形成される電子伝達領域は、発光素子の陰極と接して形成されるため、陰極からの電子の注入性を向上させることができると共に、ドナー性分子がドーピングされない電子輸送層を有していることから、電子伝達領域と発光層が直接接しない構造を形成することができる。
【００２５】
この構造は、ドナー性分子が電子伝達領域で電荷移動錯体を形成した場合において、電荷移動錯体が発光層との界面に存在すると、発光層でキャリアの再結合により生じるエネルギーが非発光性の電荷移動錯体に移動し、消光してしまうという問題を防ぐことができる。
【００２６】
すなわち、本発明の発光素子は、陽極と陰極との間に有機化合物層が形成される発光素子であって、有機化合物層は、発光層と、ドナー性分子を含む電子伝達領域を有し、電子伝達領域は、発光層と接することなく陰極と接して形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２７】
本発明において開示する発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、前記有機化合物層は、発光層および電子輸送層を有し、前記電子輸送層の少なくとも一部に電子伝達領域を有し、前記電子伝達領域は、前記陰極と接して形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２８】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された第１の電極と、前記第１の電極の端部を覆って形成された絶縁層と、前記第１の電極上に形成された有機化合物層と、前記有機化合物層上に形成された第２の電極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記第１の電極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層は、発光層および電子輸送層を有し、前記電子輸送層の少なくとも一部に電子伝達領域を有し、前記電子伝達領域は、前記陰極と接して形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２９】
なお、上記構成において、第１の電極が陽極であり、第２の電極が陰極である場合には、電子伝達領域は第２の電極と接して形成されるが、第１の電極が陰極であり、第２の電極が陽極で形成されている場合には、電子伝達領域は第１の電極と接して形成される。
【００３０】
なお、上記各構成において、有機化合物層は、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、ブロッキング層と、電子輸送層と、前記電子輸送層の一部に形成された電子伝達領域のうち、発光層と、電子輸送層と、電子伝達領域とを含み、電子伝達領域は、ドナー性分子を含む有機化合物からなることを特徴とする。
【００３１】
さらに、上記各構成において、正孔注入層もしくは正孔輸送層の一部にアクセプター性分子を含む正孔伝達領域が形成されていても良い。なお、正孔伝達領域が形成される場合には、陽極と接して形成し、また、正孔伝達領域と発光層とが直接接しないような構造を有する。
【００３２】
なお、本発明の発光装置は、ＴＦＴと電気的に接続された発光素子とを有するアクティブマトリクス型の発光装置に適した構成であるが、パッシブマトリクス型の発光装置においても実施することが可能である。
【００３３】
尚、本発明の発光装置から得られる発光は、一重項励起状態又は三重項励起状態のいずれか一方、またはその両者による発光を含むものとする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の発光装置の素子構造について、図１を用いて説明する。
【００３５】
図１において、陽極１０２上に有機化合物層１０３が形成され、有機化合物層１０３上に陰極１０４が形成されている。なお、陽極１０２から有機化合物層１０３に正孔が注入され、陰極１０４からは有機化合物層１０３に電子が注入される。そして、有機化合物層１０３において、正孔と電子が再結合することにより発光が得られる。
【００３６】
また、有機化合物層１０３は、正孔輸送層１１１、発光層１１２、電子輸送層１１３および電子輸送層の一部に形成される電子伝達領域１１４を少なくとも含み、正孔注入層、正孔輸送層、およびブロッキング層といったキャリアに対する機能の異なる層のいずれか一つ、もしくは複数を組み合わせて積層することにより形成される。なお、本実施の形態においては、有機化合物層１０３が正孔輸送層１１１、発光層１１２、電子輸送層１１３及び電子伝達領域１１４からなる積層構造を有する場合について説明する。
【００３７】
なお、本発明において有機化合物層において生じた光は、陽極側から出射させても良いし、陰極側から出射させても良い。なお、陽極側から出射させる場合には、陽極を透光性の材料で形成することは必須であるが、陰極を遮光性の材料で形成することにより素子特性をより向上させることができる。また、陰極側から出射させる場合には、陰極を透光性の材料で形成し、陽極を遮光性の材料で形成することが好ましい。
【００３８】
陽極１０２を形成する材料としては、陽極からの正孔の注入性を妨げないために仕事関数が４．５ｅＶ以上の仕事関数の大きい材料を用いる。なお、陽極が透光性を有する場合と遮光性を有する場合とで適した材料が異なる。
【００３９】
陽極１０２を透光性の材料で形成する場合には、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜、酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜、ＩＺＯ、および酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる材料（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）といった透明導電膜を用いて形成することができる。
【００４０】
一方、陽極１０２を遮光性の材料で形成する場合には、元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する金属元素の窒化物または炭化物である金属化合物を用いることができる。好ましくは、窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブデンを用いて形成することができる。
【００４１】
なお、これらの金属化合物は、仕事関数が４．７ｅＶ以上である。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）は、仕事関数が４．７ｅＶである。また、金属化合物は、オゾン雰囲気下における紫外線照射処理（ＵＶオゾン処理）により、仕事関数をさらに大きくすることができる。
【００４２】
次に、有機化合物層１０３が形成される。なお、有機化合物層１０３を形成する材料としては、低分子系、高分子系、もしく中分子系の公知の有機化合物を用いることができる。なお、ここでいう中分子系の有機化合物とは、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体（好ましくは分子数１０以下）、又は連鎖する分子の長さが５μｍ以下（好ましくは５０ｎｍ以下）の有機化合物のことをいう。
【００４３】
なお、本実施の形態により形成される発光素子の有機化合物層１０３には、以下に示すような有機化合物を用いることができる。
【００４４】
有機化合物層１０３は、正孔輸送性材料からなる正孔輸送層１１１、発光性材料からなる発光層１１２、電子輸送性材料からなる電子輸送層１１３、および電子輸送層の一部にドナー性分子を含む電子伝達領域１１４を積層することにより形成される。なお、本発明における有機化合物層の積層構造は、ここで示す構成に限られることはなく、その他にも正孔注入材料からなる正孔注入層や、正孔阻止性材料からなるブロッキング層（正孔阻止層）を含めた積層構造とすることも可能である。以下に好適な材料をそれぞれ列挙する。ただし、本発明の発光素子に用いる材料は、これらに限定されない。
【００４５】
正孔輸送層１１１を形成する正孔輸送材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、先に述べたＴＰＤの他、その誘導体である４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、「α−ＮＰＤ」と記す）や、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（以下、「ＴＤＡＴＡ」と記す）、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（以下、「ＭＴＤＡＴＡ」と記す）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
【００４６】
発光層１１２を形成する発光材料としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ3と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ2と示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）2と示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）2と示す）などの金属錯体の他、各種蛍光色素が有効である。また、三重項発光材料も可能であり、白金ないしはイリジウムを中心金属とする錯体が主体である。三重項発光材料としては、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）3と示す）、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）などが知られている。
【００４７】
電子輸送層１１３を形成する電子輸送材料としては、金属錯体がよく用いられ、先に述べたＡｌｑ3、Ａｌｍｑ3、ＢｅＢｑ2などの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や、混合配位子錯体であるＢＡｌｑなどが好適である。また、Ｚｎ（ＢＯＸ）2、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もある。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（以下、ＰＢＤと示す）、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（以下、ＯＸＤ−７と示す）などのオキサジアゾール誘導体、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（以下、ＴＡＺと示す）、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（以下、ｐ−ＥｔＴＡＺと示す）などのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（以下、ＢＰｈｅｎと示す）、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）などのフェナントロリン誘導体が電子輸送性を有する。
【００４８】
なお、本発明の有機化合物層１０３のうち正孔輸送層１１１、発光層１１２または電子輸送層１１３に用いる材料としては、上述した有機材料の他、一部に無機材料（具体的には、ＳｉおよびＧｅの酸化物の他、窒化炭素（ＣｘＮｙ）、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、およびランタノイド系元素のいずれかの酸化物とＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、およびＩｒのいずれかとの組み合わせた材料等）を用いることも可能である。
【００４９】
電子伝達領域１１４の形成には、以下の構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子と電子輸送性材料を用いて形成される。なお、ドナー性分子は、電子注入層に注入された電子の輸送性の向上、および電子伝達領域の導電性を向上させる点から全体の５０％以上に含まれるように形成することが望ましい。
【００５０】
【化１】
【００５１】
【化２】
【００５２】
【化３】
【００５３】
【化４】
【００５４】
【化５】
【００５５】
【化６】
【００５６】
【化７】
【００５７】
その他、有機化合物層に正孔注入層を含める場合には、正孔注入層を形成する正孔注入材料としては、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（以下、Ｈ2−Ｐｃと示す）、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）などがある。導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（以下、ＰＥＤＯＴと示す）や、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール（以下、ＰＶＫと示す）などが挙げられる。
【００５８】
さらに有機化合物層にブロッキング層を含める場合には、ブロッキング層を形成する正孔阻止材料として、上で述べたＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどが、励起エネルギーレベルが高いため有効である。
【００５９】
なお、本発明において、正孔輸送層１１１と発光層１１２とをそれぞれ形成する材料を共蒸着して、両層の界面に混合層を形成する構成とすることもできる。同様に、発光層１１２と電子輸送層１１３との界面に混合層を形成する構成とすることも可能である。
【００６０】
次に、陰極１０４が形成される。陰極１０４を形成する材料としては、陰極１０４からの電子の注入性を向上させるために仕事関数が３．８ｅＶ以下の仕事関数の小さい材料を用いる。なお、陰極１０４が透光性を有する場合には、陰極１０４の可視光に対する透過率は４０％以上であることが好ましい。一方、陰極１０４が遮光性を有する場合には、陰極を形成する膜に対する可視光の透過率が１０％未満となるように形成する。例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、等からなる単層膜や、仕事関数の小さい材料との積層膜により形成する。
【００６１】
以上により、陽極１０２、有機化合物層１０３および陰極１０４からなり、有機化合物層１０３が陰極と接する領域に電子伝達領域１１４が形成された本発明の発光素子を形成することができる。
【００６２】
なお、ここでは図示しないが、本発明においては、電子伝達領域だけでなく正孔伝達領域を形成することも可能である。なお、正孔伝達領域の形成には、以下の構造式（Ａ１）〜（Ａ４）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むアクセプター性分子と正孔輸送性材料または、正孔注入性材料を用いて形成される。なお、アクセプター性分子は、注入された正孔の輸送性の向上、および正孔伝達領域の導電性を向上させる点から全体の５０％以上に含まれるように形成することが望ましい。
【００６３】
【化８】
【００６４】
【化９】
【００６５】
【化１０】
【００６６】
【化１１】
【００６７】
［実施の形態２］
本発明により形成される発光装置における発光素子の素子構造について図２を用いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置の画素部の断面構造について示すものであり、図２（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示したものである。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続された一方の電極に対し、有機化合物層を挟んで形成された他方の電極が透光性の材料からなる陰極である場合における上方出射型の素子構造について説明する。
【００６８】
図２（Ａ）において、基板２０１上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。なお、ここでは、発光素子２１５の第１の電極２１１と電気的に接続され、発光素子２１５に供給される電流を制御する機能を有する電流制御用ＴＦＴ２２２と、電流制御用ＴＦＴ２２２のゲート電極に印加されるビデオ信号を制御するためのスイッチング用ＴＦＴ２２１を示す。
【００６９】
基板２０１としては、遮光性を有するシリコン基板を用いるが、ガラス基板や石英基板、樹脂基板、またはフレキシブルな基板材料（プラスチック）を用いても良い。また、各ＴＦＴの活性層は、少なくともチャネル形成領域２０２、ソース領域２０３、ドレイン領域２０４を備えている。
【００７０】
また、各ＴＦＴの活性層は、ゲート絶縁膜２０５で覆われ、ゲート絶縁膜２０５を介してチャネル形成領域２０２と重なるゲート電極２０６が形成されている。また、ゲート電極２０６を覆って層間絶縁膜２０８が設けられている。なお、層間絶縁膜２０８を形成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。
【００７１】
次に、層間絶縁膜２０８上に電流制御用ＴＦＴ２２２のソース領域２０３と電気的に接続された配線２０７、およびドレイン領域２０４と電気的に接続された第１の電極２１１が設けられる。なお、本実施の形態においては、第１の電極２１１は陽極となるように形成されている。そこで、第１の電極（陽極）２１１は、陽極として機能する仕事関数の大きい材料を用いる。なお、第１の電極２１１を形成する材料としては、遮光性を有し、かつ反射率の高い導電性材料を用いることが望ましい。また、電流制御用ＴＦＴ２２２は、ｐチャネル型で形成されるのが望ましい。
【００７２】
また、第１の電極（陽極）２１１の端部、および配線２０７等を覆って絶縁層２１２が形成される。次に、第１の電極（陽極）２１１上に有機化合物層２１３が形成され、その上に、陰極となる第２の電極２１４を形成することにより発光素子２１５を完成させることができる。なお、本実施の形態では、第２の電極（陰極）２１４が光透過性を有するように形成する必要があることから、第２の電極（陰極）２１４は、光（可視光）を透過する程度の膜厚で形成される。
【００７３】
本実施の形態においては、第２の電極（陰極）２１４が光透過性を有することから有機化合物層２１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第２の電極（陰極）２１４側から出射される上面出射構造となる。
【００７４】
次に、図２（Ａ）で説明した発光装置の発光素子における素子構造について図２（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成した素子構造について説明する。
【００７５】
第１の電極（陽極）２１１は、遮光性の金属化合物膜により形成される。本実施の形態において、第１の電極（陽極）２１１は、図２（Ａ）で示したように電流制御用ＴＦＴ２２２と電気的に接続された電極であり、本実施の形態においては、ＴｉＮを用いてスパッタリング法により１２０ｎｍの膜厚で形成される。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【００７６】
そして、第１の電極（陽極）２１１上に有機化合物層２１３が形成されるが、初めに陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する正孔注入層２３１が形成される。本実施の形態では、正孔注入層２３１として、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を３０ｎｍの膜厚で蒸着法（抵抗加熱法）により成膜する。
【００７７】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層２３２が形成される。ここでは４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００７８】
次に発光層２３３が形成される。本実施の形態では、発光層２３３において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層２３３は、正孔輸送性のホスト材料として４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）を用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）3と示す）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【００７９】
さらに、ブロッキング層２３４を形成する。ブロッキング層２３５は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層２３３に注入された正孔が電子輸送層を通り抜けて陰極に到達してしまうことにより再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施の形態ではブロッキング層２３４としてバソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８０】
そして、電子輸送層２３５が形成される。なお、電子輸送層２３５は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施の形態では、電子輸送層２３５としてＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８１】
さらに、電子輸送性の材料とドナー性分子を共蒸着することにより電子伝達領域２３６を形成することができる。以上により積層構造を有する有機化合物層２１３が完成する。なお、電子伝達領域２３６は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子を用いて形成される。本実施の形態では、電子伝達領域２３６として、ドナー性分子である3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine（以下、ＴＭＢと示す）と電子輸送性の材料であるＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【００８２】
次に陰極となる第２の電極２１４が形成される。本発明において、第２の電極（陰極）２１４は有機化合物層２１３で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、第２の電極（陰極）２１４は、電子を有機化合物層２１３に注入する電極であるため仕事関数の小さい材料で形成される必要がある。そこで、本実施の形態では、アルミニウム（Ａｌ）を２０ｎｍの膜厚で形成し、第２の電極（陰極）２１４を形成する。
【００８３】
なお、本実施の形態では、陰極における透過率を４０％以上確保するために１０〜３０ｎｍ程度の極薄膜で形成することとしたが、陰極としての機能を十分有し、かつ透過率を４０％以上確保することが可能な材料であれば、必ずしも膜厚を薄くする必要はない。
【００８４】
さらに、本実施の形態の素子構造を有する発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造について図３を用いて説明する。
【００８５】
図２（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）３０１は、遮光性の金属化合物膜により形成される。しかし、第１の電極（陽極）３０１上に形成される有機化合物層３０２は、図２（Ｂ）とは異なり、正孔輸送層３０３、発光層３０４、電子輸送層３０５、および電子輸送層３０５の一部に形成された電子伝達領域３０６の積層構造からなる。なお、ここでは正孔輸送層３０３、および発光層３０４に高分子系化合物を用いた場合について説明する。
【００８６】
正孔輸送層３０３は、ＰＥＤＯＴ（poly(3,4‐ethylene dioxythiophene)）とポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）とを両方用いて形成する他、ポリアニリン（以下、ＰＡＮＩと示す）とショウノウスルホン酸（以下、ＣＳＡと示す）とを両方用いて形成することができる。なお、これらの材料は、水溶性であることから水を溶媒として作製した塗布液をスピンコート法により塗布して成膜する。なお、本実施の形態では正孔輸送層３０３としてＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【００８７】
また、発光層３０４には、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、もしくはポリフルオレン系の材料を用いることができる。
【００８８】
ポリパラフェニレンビニレン系の材料としては、オレンジ色の発光が得られるポリパラフェニレンビニレン(poly(p-phenylene vinylene))（以下、ＰＰＶと示す）、ポリ（２−（２'−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）(poly[2-(2'-ethylhexoxy)-5-methoxy-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＭＥＨ−ＰＰＶと示す）、緑色の発光が得られるポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１,４−フェニレンビニレン）(poly[2-(dialkoxyphenyl)-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＲＯＰｈ−ＰＰＶと示す）等を用いることができる。
【００８９】
ポリパラフェニレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene))（以下、ＲＯ−ＰＰＰと示す）、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dihexoxy-1,4-phenylene))等を用いることができる。
【００９０】
また、ポリチオフェン系の材料としては、赤色発光が得られるポリ（３−アルキルチオフェン）(poly(3-alkylthiophene))（以下、ＰＡＴと示す）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(poly(3-hexylthiophene))（以下、ＰＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）(poly(3-cyclohexylthiophene))（以下、ＰＣＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))（以下、ＰＣＨＭＴと示す）、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）(poly(3,4-dicyclohexylthiophene))（以下、ＰＤＣＨＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］(poly[3-(4octylphenyl)-thiophene])（以下、ＰＯＰＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］(poly[3-(4-octylphenyl)-2,2-bithiophene])（以下、ＰＴＯＰＴと示す）等を用いることができる。
【００９１】
さらに、ポリフルオレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）(poly(9,9-dialkylfluorene)（以下、ＰＤＡＦと示す）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）(poly(9,9-dioctylfluorene)（以下、ＰＤＯＦと示す）等を用いることができる。
【００９２】
なお、これらの材料は、有機溶媒に溶解させた溶液を塗布法により塗布して形成する。なお、ここで用いる有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等である。
【００９３】
なお、本実施の形態では、発光層３０４としてＰＰＶをトルエンに溶解させて作製した塗布液をスピンコート法、またはインクジェット法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。
【００９４】
次に、発光層３０４上に電子輸送層３０５を形成する。なお、ここでは電子輸送層３０５を形成する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ3を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【００９５】
さらに電子輸送層３０５を形成する電子輸送性の材料とドナー性分子との共蒸着により形成される電子伝達領域３０６を形成することにより積層構造を有する有機化合物層３０２が完成する。なお、ここでも図２（Ｂ）と同様に電子伝達領域３０６としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより形成する。
【００９６】
最後に第２の電極（陰極）３０７が形成され、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２の電極（陰極）３０７は、図２（Ｂ）で説明した場合と同様に２０ｎｍのＡｌの積層により形成される。
【００９７】
［実施の形態３］
本実施の形態では、実施の形態２で示した発光装置とは発光素子の素子構造が異なるものについて図４を用いて説明する。なお、図４（Ａ）は発光装置の画素部の断面構造であり、図４（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示したものである。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続された一方の電極に対し、有機化合物層を挟んで形成された他方の電極が透光性の材料からなる陽極である場合における上方出射型の素子構造について説明する。
【００９８】
なお、本実施の形態における発光装置も実施の形態２と同様に電流制御用ＴＦＴ４２２及びスイッチング用ＴＦＴ４２１を基板４０１上に有しているが、本実施の形態の場合には電流制御用ＴＦＴ４２２はｎチャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ましい。
【００９９】
電流制御用ＴＦＴ４２２及びスイッチング用ＴＦＴ４２１を覆って形成された層間絶縁膜４０８上には、電流制御用ＴＦＴ４２２のソース領域４０３と電気的に接続された配線４０７、およびドレイン領域４０４と電気的に接続された第１の電極４１１が設けられている。なお、本実施の形態においては、第１の電極４１１は陰極となるように形成されている。そこで、第１の電極（陰極）４１１は、陰極として機能する仕事関数の小さい材料を用いる。なお、第１の電極（陰極）４１１を形成する材料としては、遮光性を有し、かつ反射率の高い導電性材料を用いることが望ましい。
【０１００】
また、第１の電極（陰極）４１１上に有機化合物層４１３が形成され、その上に、陽極となる第２の電極４１４を形成することにより発光素子４１５を完成させることができる。なお、本実施の形態では、第２の電極（陽極）４１４が光透過性を有するように形成する必要があることから、第２の電極（陽極）４１４は、光（可視光）を透過する透明導電膜で形成される。
【０１０１】
本実施の形態においては、第２の電極（陽極）４１４に透明導電膜を用いることから有機化合物層４１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第２の電極（陽極）４１４側から出射される上面出射構造となる。なお、本実施の形態においては、第１の電極（陰極）４１１を遮光性の材料で形成することが望ましい。
【０１０２】
次に、図４（Ａ）で説明した発光装置の発光素子における素子構造について図４（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成した素子構造について説明する。
【０１０３】
第１の電極（陰極）４１１は、遮光性の導電膜により形成される。本実施の形態において、第１の電極（陰極）４１１は、図４（Ａ）で示したように電流制御用ＴＦＴ４２２と電気的に接続された電極であり、本実施の形態においては１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌにより形成される。なお、ここでの成膜には蒸着法を用いる。
【０１０４】
そして、第１の電極（陰極）４１１上に有機化合物層４１３が形成されるが、初めに電子伝達領域４３１形成される。なお、電子伝達領域４３１は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子と、次に形成される電子輸送層４３２を形成する電子輸送性の材料を共蒸着することにより形成される。本実施の形態では、電子伝達領域４３１としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【０１０５】
次に、電子の輸送性を高める機能を有する電子輸送層４３２が形成される。電子輸送層４３２は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施の形態では、電子輸送層４３２としてＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１０６】
次に、ブロッキング層４３３を形成する。ブロッキング層４３３は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層４３４に注入された正孔が電子輸送層４３２を通り抜けて第１の電極（陰極）４１１に到達してしまった場合に再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施の形態ではブロッキング層４３３としてＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１０７】
次に発光層４３４が形成される。本実施の形態では、発光層４３４において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層４３４は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）3と共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【０１０８】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層４３５が形成される。ここではα−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１０９】
最後に正孔注入層４３６を形成することにより積層構造を有する有機化合物層４１３が完成する。なお、正孔注入層４３６は、陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する。本実施の形態においては、正孔注入層４３６として、Ｃｕ−Ｐｃを３０ｎｍの膜厚で成膜して形成する。なお、蒸着法を用いて形成する。
【０１１０】
次に陽極となる第２の電極４１４が形成される。本発明において、第２の電極（陽極）４１４は有機化合物層４１３で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、第２の電極（陽極）４１４は、正孔を有機化合物層４１３に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施の形態では、第２の電極（陽極）４１４を形成する材料として、ＩＴＯ膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる材料等）を用いて第２の電極（陽極）４１４を形成することもできる。
【０１１１】
さらに、本実施の形態の素子構造を有する発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造について図５を用いて説明する。
【０１１２】
図４（Ｂ）と同様に第１の電極（陰極）５０１は、遮光性の導電膜により形成される。しかし、第１の電極（陰極）５０１上に形成される有機化合物層５０２は、図４（Ｂ）とは異なり、電子伝達領域５０３、電子輸送層５０４、発光層５０５、および正孔輸送層５０６との積層構造からなる。なお、ここでは発光層５０５、および正孔輸送層５０６に高分子系化合物を用いた場合について説明する。
【０１１３】
第１の電極（陰極）５０１に電子伝達領域５０３が形成される。ここでは、図４（Ｂ）において説明したのと同様に電子伝達領域５０３としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【０１１４】
次に、電子伝達領域５０３の上に電子輸送層５０４を形成する。なお、ここでは電子輸送層５０４を形成する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ3を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１１５】
次に、発光層５０５としてＰＰＶをトルエンに溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。
【０１１６】
次に正孔輸送層５０６を形成することにより積層構造を有する有機化合物層５０２が完成する。なお、本実施の形態では、ＰＥＤＯＴとＰＳＳとを水に溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して成膜する。なお、本実施の形態では正孔輸送層５０６を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１１７】
最後に第２の電極（陽極）５０７が形成され、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２の電極（陽極）５０７は、図４（Ｂ）で示した場合と同様に酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により成膜して形成する。
【０１１８】
［実施の形態４］
本実施の形態では、実施の形態２または実施の形態３で示した発光装置とは発光素子の素子構造が異なるものについて図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は発光装置の画素部の断面構造であり、図６（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示したものである。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続された電極が透光性の材料からなる陽極である場合における下方出射型の素子構造について説明する。
【０１１９】
なお、本実施の形態における発光装置も実施の形態２及び実施の形態３と同様に電流制御用ＴＦＴ６２２及びスイッチング用ＴＦＴ６２１を基板６０１上に有しているが、本実施の形態の場合には電流制御用ＴＦＴ６２２はｐチャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ましい。
【０１２０】
電流制御用ＴＦＴ６２２及びスイッチング用ＴＦＴ６２１を覆って形成された層間絶縁膜６０８上には、電流制御用ＴＦＴ６２２のソース領域６０３と電気的に接続された配線６０７、およびドレイン領域６０４と電気的に接続された第１の電極６１１が設けられている。なお、本実施の形態においては、第１の電極６１１は陽極となるように形成されている。そこで、第１の電極（陽極）６１１は、陽極として機能する仕事関数の大きい材料を用いる。なお、第１の電極（陽極）６１１を形成する材料としては、透光性を有する導電性材料を用いることが望ましい。
【０１２１】
また、基板６０１としては、透光性を有する基板としてガラス基板を用いるが、石英基板を用いても良い。
【０１２２】
また、第１の電極（陽極）６１１上に有機化合物層６１３が形成され、その上に、陰極となる第２の電極６１４を形成することにより発光素子６１５を完成させることができる。なお、本実施の形態では、第１の電極（陽極）６１１が光透過性を有するように形成する必要があることから、第１の電極（陽極）６１１は、光（可視光）を透過する透明導電膜で形成される。なお、第２の電極（陰極）６１４は、遮光性の材料により形成されることが望ましい。
【０１２３】
本実施の形態においては、第１の電極（陽極）６１１に透明導電膜を用いることから有機化合物層６１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第１の電極（陽極）６１１側から出射される下面出射構造となる。
【０１２４】
次に、図６（Ａ）で説明した発光装置の発光素子における素子構造について図６（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成した素子構造について説明する。
【０１２５】
第１の電極（陽極）６１１は、透光性の透明導電膜により形成される。本実施の形態において、第１の電極（陽極）６１１は、図６（Ａ）で示したように電流制御用ＴＦＴ６２２と電気的に接続された電極であり、本実施の形態では、第１の電極（陽極）６１１を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用い、スパッタリング法により１００ｎｍの膜厚で形成される。
【０１２６】
そして、第１の電極（陽極）６１１上に有機化合物層６１３が形成されるが、初めに陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する正孔注入層６３１が形成される。本実施の形態では、正孔注入層６３１として、Ｃｕ−Ｐｃを３０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１２７】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層６３２が形成される。ここではα−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１２８】
次に発光層６３３が形成される。本実施の形態では、発光層６３３において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層６３３は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）3と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【０１２９】
さらに、ブロッキング層６３４を形成する。ブロッキング層６３４は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層６３３に注入された正孔が電子輸送層を通り抜けて陰極に到達してしまった場合に再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施の形態ではブロッキング層６３４としてＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１３０】
そして、電子輸送層６３５が形成される。なお、電子輸送層６３５は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施の形態では、電子輸送層６３５としてＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１３１】
さらに、電子輸送性の材料とドナー性分子を共蒸着することにより電子伝達領域６３６を形成することができ、以上により積層構造を有する有機化合物層６１３が完成する。なお、電子伝達領域６３６は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子と電子輸送性の材料を共蒸着することにより形成される。本実施の形態では、電子伝達領域６３６としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【０１３２】
次に陰極となる第２の電極６１４が形成される。本発明において、第２の電極（陰極）６１４は、電子を有機化合物層６１３に注入する電極であるため仕事関数の小さい材料で形成される必要がある。そこで、本実施の形態では１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌからなる第２の電極（陰極）６１４を形成する。なお、ここでの成膜には蒸着法を用いる。
【０１３３】
さらに、本実施の形態の素子構造を有する発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造について図７を用いて説明する。
【０１３４】
図６（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）７０１は、透光性の透明導電膜により形成される。しかし、第１の電極（陽極）７０１上に形成される有機化合物層７０２は、正孔輸送層７０３、発光層７０４、電子輸送層７０５、および電子伝達領域７０６との積層構造からなる。なお、ここでは正孔輸送層７０３、および発光層７０４に高分子系化合物を用いた場合について説明する。
【０１３５】
第１の電極（陽極）７０１上に正孔輸送層７０３が形成される。ここでは、正孔輸送層７０３としてＰＥＤＯＴとＰＳＳとを水に溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して成膜する。なお、本実施の形態では正孔輸送層７０３を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３６】
次に、正孔輸送層７０３の上に発光層７０４を形成する。なお、ここでは発光層７０４としてＰＡＴをトルエンに溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。
【０１３７】
次に、発光層７０４の上に電子輸送層７０５を形成する。なお、ここでは電子輸送層７０５を形成する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ3を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３８】
次に電子伝達領域７０６を形成が形成される。ここでは、図６（Ｂ）において説明したのと同様に電子伝達領域７０６としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより形成する。
【０１３９】
最後に第２の電極（陰極）７０７が形成され、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２の電極（陰極）７０７は、図６（Ｂ）で示したのと同様に１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌにより形成される。
【０１４０】
［実施の形態５］
次に、本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように陽極となる第１の電極８０２と有機化合物層８０３とが接する領域に正孔伝達領域８０５を有し、陰極となる第２の電極８０４と有機化合物層８０３とが接する領域に電子伝達領域８０９を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１４１】
図８（Ｂ）には、実施の形態２で説明した上方出射型の発光素子において、さらに陽極である第１の電極８０２と有機化合物層８０３とが接する領域に正孔伝達領域８２１を有する構造である。
【０１４２】
すなわち、第１の電極（陽極）８０２上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域８２１が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１４３】
そして、正孔伝達領域８２１上には、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着することにより形成された正孔輸送層８２２が形成される。
【０１４４】
なお、正孔輸送層８２２上には、図２（Ｂ）で示したのと同様にして発光層８２３、ブロッキング層８２４、電子輸送層８２５、および電子伝達領域８２６が形成され、積層構造を有する有機化合物層８０３が形成される。
【０１４５】
最後にＡｌを２０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陰極）８０４が形成され、正孔伝達領域８２１、および電子伝達領域８２６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１４６】
次に、図９（Ａ）には、実施の形態３で説明した上方出射型の発光素子において、さらに陽極である第２の電極９０４と有機化合物層９０３とが接する領域に正孔伝達領域９１６を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１４７】
なお、Ａｌを１１０ｎｍの膜厚で成膜して形成された第１の電極９０２上には、図４（Ｂ）で示したのと同様にして電子伝達領域９１１、電子輸送層９１２、ブロッキング層９１３、発光層９１４、および正孔輸送層９１５が形成される。
【０１４８】
そして、正孔輸送層９１５上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域９１６が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１４９】
最後にＩＴＯを１２０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陽極）９０４が形成され、電子伝達領域９１１、および正孔伝達領域９１６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１５０】
次に、図９（Ｂ）には、実施の形態４で説明した下方出射型の発光素子において、さらに陽極である第１の電極９２２と有機化合物層９２３とが接する領域に正孔伝達領域９３１を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１５１】
すなわちＩＴＯを１２０ｎｍの膜厚で成膜して形成された第１の電極（陽極）９２２上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域９３１が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１５２】
そして、正孔伝達領域９３１上には、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着することにより形成された正孔輸送層９３２が形成される。
【０１５３】
なお、正孔輸送層９３２上には、図６（Ｂ）で示したのと同様にして発光層９３３、ブロッキング層９３４、電子輸送層９３５、および電子伝達領域９３６が形成され、積層構造を有する有機化合物層９２３が形成される。
【０１５４】
最後にＡｌを１１０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陰極）９２４が形成され、正孔伝達領域９３１、および電子伝達領域９３６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１５５】
［実施の形態６］
本実施の形態では、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製し、さらに、画素部にはＴＦＴと電気的に接続された発光素子を形成して、素子基板を作製する方法について図１０〜図１３を用いて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態２で示した素子構造を有する発光素子を形成する。
【０１５６】
まず、基板６００上に下地絶縁膜６０１を形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。
【０１５７】
基板６００としては、ガラス基板（＃１７３７）を用い、下地絶縁膜６０１としては、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を５０nm（好ましくは１０〜２００nm）形成する。次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸（１／１００希釈）で除去する。次いでプラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層形成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ4で非晶質構造を有する半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎｍの厚さ（好ましくは２５〜８０ｎｍ）で形成する。
【０１５８】
本実施の形態では下地膜６０１を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ1-XＧｅX（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すればよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連続成膜してもよい。
【０１５９】
次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸化膜を形成する。次いで、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％に希釈したガス流量３０ｓｃｃｍ、ドーズ量２×１０12／ｃｍ2で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
【０１６０】
次いで、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【０１６１】
次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
【０１６２】
次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。用いるレーザーは、連続発振またはパルス発振の固体レーザーまたは気体レーザーまたは金属レーザーが望ましい。なお、前記固体レーザーとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー等があり、前記気体レーザーとしては、連続発振または、パルス発振のエキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、ＣＯ2レーザー等があり、前記金属レーザーとしては、連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザー、銅蒸気レーザー、金蒸気レーザーが挙げられる。また、レーザー光を非線形光学素子によって第２高調波、第３高調波に変換して用いてもよい。なお、パルス発振のレーザーを用いる場合には、繰り返し周波数１０Hz〜１０KHz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜１５００ｍＪ／ｃｍ2に集光し、５０〜９８％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度３９３ｍＪ／ｃｍ2でレーザー光の照射を大気中で行う。また、連続発振のレーザーを用いる場合には、エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは、０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザー光に対して相対的にステージを動かして照射すればよい。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。
【０１６３】
また、レーザー光の照射により形成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、第２のレーザー光の照射を窒素雰囲気、或いは真空中で行い、半導体膜表面を平坦化してもよい。その場合にも上述したような連続発振またはパルス発振の固体レーザーまたは気体レーザーまたは金属レーザーを用いることができる。このレーザー光（第２のレーザー光）も同様に非線形光学素子によって第２高調波、第３高調波に変換して用いてもよい。第２のレーザー光のエネルギー密度は、第１のレーザー光のエネルギー密度より大きくするのが好ましい。
【０１６４】
なお、ここでのレーザー光の照射は、酸化膜を形成して後のスパッタ法による成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜への希ガス元素の添加を防止する上でも、ゲッタリング効果を増大させる上でも非常に重要である。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。
【０１６５】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施の形態のスパッタ法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（ｓｃｃｍ）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングする。
【０１６６】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【０１６７】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１６８】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【０１６９】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１７０】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜６０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。なお、ゲート絶縁膜６０７としては、Ｓｉをターゲットとしたスパッタリング法で形成された酸化珪素膜と窒化珪素膜とからなる積層膜や、プラズマＣＶＤ法により形成された酸化窒化珪素膜や、酸化珪素膜を用いることができる。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
【０１７１】
次いで、図１０（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜６０９とを積層形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層する。
【０１７２】
第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、Ａｇ：Ｐｄ：Ｃｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【０１７３】
次に、図１０（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク６１０〜６１３を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【０１７４】
本実施の形態では、基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。この後、レジストからなるマスク６１０〜６１３を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１７５】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。
【０１７６】
こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層６１５〜６１８（第１の導電層６１５ａ〜６１８ａと第２の導電層６１５ｂ〜６１８ｂ）を形成する。ゲート絶縁膜となる絶縁膜６０７は、１０〜２０ｎｍ程度エッチングされ、第１の形状の導電層６１５〜６１８で覆われない領域が薄くなったゲート絶縁膜６２０となる。
【０１７７】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に７００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを２５秒行った。基板側（試料ステージ）にも１０WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であり、絶縁膜６２０であるＳｉＯＮに対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯＮに対するＷの選択比は６．８３である。このようにエッチングガス用ガスにＳＦ6を用いた場合、絶縁膜６２０との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。本実施の形態では絶縁膜６２０において約８ｎｍしか膜減りが起きない。
【０１７８】
この第２のエッチング処理によりＷのテーパー角は７０°となった。この第２のエッチング処理により第２の導電層６２１ｂ〜６２４ｂを形成する。一方、第１の導電層は、ほとんどエッチングされず、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａとなる。なお、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａは、第１の導電層６１５ａ〜６１８ａとほぼ同一サイズである。実際には、第１の導電層の幅は、第２のエッチング処理前に比べて約０．３μｍ程度、即ち線幅全体で０．６μｍ程度後退する場合もあるがほとんどサイズに変化がない。
【０１７９】
また、２層構造に代えて、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造とした場合、第１のエッチング処理における第１のエッチング条件としては、ＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行えばよく、第１のエッチング処理における第２のエッチング条件としては、ＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行えばよく、第２のエッチング処理としてはＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行えばよい。
【０１８０】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行って図１１（Ａ）の状態を得る。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第１の導電層及び第２の導電層６２１〜６２４がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域６２６〜６２９が形成される。第１の不純物領域６２６〜６２９には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。ここでは、第１の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ--領域とも呼ぶ。
【０１８１】
なお、本実施の形態ではレジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ったが、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行ってもよい。
【０１８２】
次いで、図１１（Ｂ）に示すようにレジストからなるマスク６３１〜６３３を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク６３１は駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク６３２は画素部のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域とを保護するマスクである。
【０１８３】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２の導電層６２１ｂをマスクとして各半導体層に不純物領域が自己整合的に形成される。勿論、マスク６３１〜６３３で覆われた領域には添加されない。こうして、第２の不純物領域６３４、６３５と、第３の不純物領域６３７が形成される。第２の不純物領域６３４、６３５には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。ここでは、第２の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ+領域とも呼ぶ。
【０１８４】
また、第３の不純物領域は第１の導電層により第２の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。なお、第３の不純物領域は、テーパー形状である第１の導電層の部分を通過させてドーピングを行うため、テーパ−部の端部に向かって不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここでは、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ-領域とも呼ぶ。また、マスク６３２で覆われた領域は、第２のドーピング処理で不純物元素が添加されず、第１の不純物領域６３８となる。
【０１８５】
次いで、レジストからなるマスク６３１〜６３３を除去した後、新たにレジストからなるマスク６３９、６４０を形成して図１１（Ｃ）に示すように第３のドーピング処理を行う。
【０１８６】
駆動回路において、上記第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層および保持容量を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域６４１、６４２及び第５の不純物領域６４３、６４４を形成する。
【０１８７】
また、第４の不純物領域６４１、６４２には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第４の不純物領域６４１、６４２には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域（ｎ--領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ+領域とも呼ぶ。
【０１８８】
また、第５の不純物領域６４３、６４４は第２の導電層６２２ａ、６２４ａのテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ-領域とも呼ぶ。
【０１８９】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層６２１〜６２４はＴＦＴのゲート電極となる。
【０１９０】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１９１】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
【０１９２】
また、本実施の形態では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１９３】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜６４５を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う（図１２（Ａ））。なお、第１の層間絶縁膜６４５は、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化酸化珪素膜と窒化珪素膜からなる積層構造としても良い。この工程は第１の層間絶縁膜６４５に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施の形態では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１９４】
次いで、第１の層間絶縁膜６４５上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜６４６を形成する。本実施の形態では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成する。
【０１９５】
さらに、第２の層間絶縁膜６４６上に層間絶縁膜の内部から発生する酸素などの脱ガスや水分等が放出されるのを防ぐためにバリア膜６４７を形成する。バリア膜６４７を形成する材料としては、具体的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜の他、窒化炭素や、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いて、０．２〜１μｍの膜厚で形成することができるが、本実施の形態では、窒化珪素からなるバリア膜をスパッタリング法により０．３μｍの膜厚で形成する。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【０１９６】
次いで、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施の形態では複数のエッチング処理を順次行う。本実施の形態では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングする。
【０１９７】
そして、各高濃度不純物領域６３４、６３５、６４１、６４２とそれぞれ電気的に接続する配線６５０〜６５６と、陽極となる第１の電極６５７を形成する。本実施の形態では、遮光性の導電性材料を用いて形成する。具体的には、元素周期律の第４族、第５族または６族に属する元素からなる導電性の窒化物、酸化物、炭化物、ホウ化物、珪化物を用いることができるが、ここでは、窒化チタン（ＴｉＮ）を用い、５００ｎｍの膜厚に成膜した後、これをパターニングして配線６５０〜６５６および第１の電極（陽極）６５７を形成する。
【０１９８】
なお、本実施の形態におけるパターニングの際のエッチング条件は、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を４０／４０（ｓｃｃｍ）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
【０１９９】
なお、本実施の形態では、第１の電極（陽極）６５７は配線形成と同時に形成され、高濃度不純物領域６４２との配線を兼ねて形成される。
【０２００】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２を有する駆動回路７０５と、ｎチャネル型ＴＦＴからなるスイッチング用ＴＦＴ７０３、ｐチャネル型ＴＦＴからなる電流制御用ＴＦＴ７０４とを有する画素部７０６を同一基板上に形成することができる（図１２（Ｃ））。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０２０１】
画素部７０６において、スイッチング用ＴＦＴ７０３（ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０３、ゲート電極を形成する導電層６２３の外側に形成される第１の不純物領域（ｎ--領域）６３８とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３５を有している。
【０２０２】
また、画素部７０６において、電流制御用ＴＦＴ７０４（ｐチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０４、ゲート電極を形成する導電層６２４の一部と絶縁膜を介して重なる第５の不純物領域（ｐ--領域）６４４とソース領域、またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域（ｐ+領域）６４２を有している。
【０２０３】
また、駆動回路７０５において、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１はチャネル形成領域５０１、ゲート電極を形成する導電層６２１の一部と絶縁膜を介して重なる第３の不純物領域（ｎ-領域）６３７とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３４を有している。
【０２０４】
また、駆動回路７０５において、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域５０２、ゲート電極を形成する導電層６２２の一部と絶縁膜を介して重なる第５不純物領域（ｐ-領域）６４３と、ソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域（ｐ+領域）６４１を有している。
【０２０５】
これらのＴＦＴ７０１、７０２を適宜組み合わせてシフトレジスタ回路、バッファー回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成し、駆動回路７０５を形成すればよい。例えば、ＣＭＯＳ回路を形成する場合には、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１とｐチャネル型ＴＦＴ７０２を相補的に接続して形成すればよい。
【０２０６】
なお、信頼性が最優先とされる回路には、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造であるｎチャネル型ＴＦＴ７０１の構造が適している。
【０２０７】
なお、駆動回路７０５におけるＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ）は、高い駆動能力（オン電流：Ｉｏｎ）およびホットキャリア効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させることが要求されていることから本実施の形態では、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効である構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０２０８】
これに対して、画素部７０６におけるスイッチング用ＴＦＴ７０３は、低いオフ電流（Ｉｏｆｆ）が要求されていることから、本実施の形態ではオフ電流を低減するためのＴＦＴ構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重ならない領域（ＬＤＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０２０９】
次に絶縁膜を１μｍの厚さに成膜する。なお、本実施の形態においては、絶縁膜を形成する材料として酸化珪素からなる膜を用いているが、場合によっては、窒化珪素および酸化窒化珪素といった珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることもできる。
【０２１０】
この絶縁膜の第１の電極（陽極）６５７と重なる位置に開口部を形成して、絶縁層６５８を形成する（図１３（Ａ））。
【０２１１】
具体的には、感光性アクリルを用いて１μｍの絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ−法によりパターニングを行った後で、エッチング処理を行うことにより絶縁層６５８を形成する。
【０２１２】
次に、絶縁層６５８の開口部において露出している第１の電極（陽極）６５７上に有機化合物層６５９を蒸着法により形成する（図１３（Ａ））。なお、有機化合物層６５９は、実施の形態２で示した素子構造と同様の積層を行うことにより形成することができる。
【０２１３】
ここでは、１画素しか示していないが、本実施の形態において画素部に複数形成される各画素には赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物層のうちのいずれかが形成され、フルカラー化が可能となることから、３種類の発光色を示す有機化合物層を形成する有機化合物の組み合わせについて、図１４により説明する。
【０２１４】
なお、図１４（Ａ）に示す発光素子は、第１の電極（陽極）１４０１、有機化合物層１４０２、及び第２の電極（陰極）１４０３からなり、有機化合物層１４０２は、正孔輸送層１４０４、発光層１４０５、ブロッキング層１４０６、電子輸送層１４０７、および電子伝達領域１４０８の積層構造を有している。なお、赤色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１４（Ｂ）に示し、緑色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１４（Ｃ）に示し、青色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１４（Ｄ）にそれぞれ示す。
【０２１５】
はじめに、赤色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１４０４は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層１４０５は、発光性の有機化合物である、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）をホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）であるＣＢＰと共に共蒸着させて３０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層１４０６は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚に成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ3とを共蒸着して５ｎｍの膜厚で形成することにより赤色発光の有機化合物層を形成する。
【０２１６】
なお、ここでは赤色発光の有機化合物層として、５種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく、赤色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０２１７】
次に、緑色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１４０４は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層１４０５は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）3と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１４０６は、ブロッキング性の有機化合物であるＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で成膜し、電子輸送層１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ3とを共蒸着して５ｎｍの膜厚で形成することにより緑色発光の有機化合物を形成することができる。
【０２１８】
なお、ここでは緑色発光の有機化合物層として、４種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、緑色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０２１９】
次に、青色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、発光層１４０５は、発光性および正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１４０６は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ3とを共蒸着して５ｎｍの膜厚で形成することにより青色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０２２０】
なお、ここでは青色発光の有機化合物層として、３種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、青色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０２２１】
以上に示した有機化合物を第１の電極（陽極）上に形成することにより画素部において、赤色発光、緑色発光及び青色発光を示す有機化合物層を形成することができる。
【０２２２】
次に、図１３（Ｂ）に示すように有機化合物層６５９及び絶縁層６５８を覆って、第２の電極（陰極）６６０を形成する。なお、本実施の形態において陰極６６０は、透光性の導電膜により形成されている。具体的には、陰極６６０からの電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料で形成されることが望ましい。なお、本実施の形態において、第２の電極（陰極）６６０は、アルミニウムもしくは銀により形成する。
【０２２３】
なお、本実施の形態において、第２の電極（陰極）６６０は発光素子において生じた光を透過させる電極であることから、透光性を有する必要がある。そのため、アルミニウム膜を２０ｎｍの膜厚で成膜して第２の電極（陰極）６６０を形成する。
【０２２４】
このように極薄膜からなる第２の電極（陰極）６６０を形成することにより、光の透過性を有する電極を形成することができる。なお、仕事関数が小さく、かつ透光性の導電膜であれば、公知の他の材料を用いて第２の電極（陰極）６６０を形成することもできる。
【０２２５】
こうして図１３（Ｂ）に示すように、電流制御用ＴＦＴ７０４に電気的に接続された第１の電極（陽極）６５７と、前記第１の電極（陽極）６５７と隣り合う電極（図示せず）との隙間に形成された絶縁層６５８と、第１の電極（陽極）６５７上に形成された有機化合物層６５９と、有機化合物層６５９及び絶縁層６５８上に形成された第２の電極（陰極）６６０からなる発光素子６６１を有する素子基板を形成することができる。
【０２２６】
なお、本実施の形態において、ＴＦＴの駆動電圧は、１．２〜１０Ｖであり、好ましくは、２．５〜５．５Ｖである。
【０２２７】
また、画素部の表示が動作しているとき（動画表示の場合）には、発光素子が発光している画素により背景の表示を行い、発光素子が非発光となる画素により文字表示を行えばよいが、画素部の動画表示がある一定期間以上静止している場合（本明細書中では、スタンバイ時と呼ぶ）には、電力を節約するために表示方法が切り替わる（反転する）ようにしておくと良い。具体的には、発光素子が発光している画素により文字を表示し（文字表示ともいう）、発光素子が非発光となる画素により背景を表示（背景表示ともいう）するようにする。
【０２２８】
ここで、本実施の形態において説明した発光装置の画素部の詳細な上面構造を図１５（Ａ）に示し、回路図を図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は共通の符号を用いるので互いに参照すればよい。
【０２２９】
図１５において、基板上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ１５００は図１３のスイッチング用（ｎチャネル型）ＴＦＴ７０３を用いて形成される。従って、構造の説明はスイッチング用（ｎチャネル型）ＴＦＴ７０３の説明を参照すれば良い。また、１５０２で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ１５００のゲート電極１５０１（１５０１ａ、１５０１ｂ）を電気的に接続するゲート配線である。
【０２３０】
なお、本実施の形態ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０２３１】
また、スイッチング用ＴＦＴ１５００のソースはソース配線１５０３に接続され、ドレインはドレイン配線１５０４に接続される。また、ドレイン配線１５０４は電流制御用ＴＦＴ１５０５のゲート電極１５０６に電気的に接続される。なお、電流制御用ＴＦＴ１５０５は図１３の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４を用いて形成される。従って、構造の説明は電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良い。なお、本実施の形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０２３２】
また、電流制御用ＴＦＴ１５０５のソースは電流供給線１５０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１５０８に電気的に接続される。また、ドレイン配線１５０８は点線で示される第１の電極（陽極）１５０９に電気的に接続される。
【０２３３】
また、１５１０で示される配線は、消去用ＴＦＴ１５１１のゲート電極１５１２と電気的に接続するゲート配線である。なお、消去用ＴＦＴ１５１１のソースは、電流供給線１５０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１５０４に電気的に接続される。
【０２３４】
なお、消去用ＴＦＴ１５１１は図１３の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４と同様にして形成される。従って、構造の説明は電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良い。なお、本実施の形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０２３５】
また、１５１３で示される領域には保持容量（コンデンサ）が形成される。コンデンサ１５１３は、電流供給線１５０７と電気的に接続された半導体膜１５１４、ゲート絶縁膜と同一層の絶縁膜（図示せず）及びゲート電極１５０６との間で形成される。また、ゲート電極１５０６、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流供給線１５０７で形成される容量も保持容量として用いることが可能である。
【０２３６】
なお、図１５（Ｂ）の回路図で示す発光素子１５１５は、第１の電極（陽極）１５０９と、第１の電極（陽極）１５０９上に形成される有機化合物層（図示せず）と有機化合物層上に形成される第２の電極（陰極）（図示せず）からなる。本発明において、第１の電極（陽極）１５０９は、電流制御用ＴＦＴ１５０５のソース領域またはドレイン領域と接続している。
【０２３７】
発光素子１５１５の第２の電極（陰極）には対向電位が与えられている。また電流供給線Ｖは電源電位が与えられている。そして対向電位と電源電位の電位差は、電源電位が陽極に与えられたときに発光素子が発光する程度の電位差に常に保たれている。電源電位と対向電位は、本発明の発光装置に、外付けのＩＣ等により設けられた電源によって与えられる。なお対向電位を与える電源を、本明細書では特に対向電源１５１６と呼ぶ。
【０２３８】
［実施の形態７］
本実施の形態では、本発明のアクティブマトリクス型発光装置の外観図について図１６を用いて説明する。なお、図１６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１６０１はソース側駆動回路、１６０２は画素部、１６０３はゲート側駆動回路である。また、１６０４は封止基板、１６０５はシール剤であり、シール剤１６０５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０２３９】
なお、１６０８はソース側駆動回路１６０１及びゲート側駆動回路１６０３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）１６０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０２４０】
次に、断面構造について図１６（Ｂ）を用いて説明する。基板１６１０上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース側駆動回路１６０１と画素部１６０２が示されている。
【０２４１】
なお、ソース側駆動回路１６０１はｎチャネル型ＴＦＴ１６２３とｐチャネル型ＴＦＴ１６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０２４２】
また、画素部１６０２は電流制御用ＴＦＴ１６１１とそのドレインに電気的に接続された第１の電極１６１２を含む複数の画素により形成される。
【０２４３】
また、第１の電極１６１２の両端には絶縁層１６１３が形成され、第１の電極１６１２上には有機化合物層１６１４が形成される。さらに、有機化合物層１６１４上には第２の電極１６１６が形成される。これにより、第１の電極１６１２、有機化合物層１６１４、及び第２の電極１６１６からなる発光素子１６１８が形成される。
【０２４４】
第２の電極１６１６は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１６０８を経由してＦＰＣ１６０９に電気的に接続されている。
【０２４５】
また、基板１６１０上に形成された発光素子１６１８を封止するためにシール剤１６０５により封止基板１６０４を貼り合わせる。なお、封止基板１６０４と発光素子１６１８との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤１６０５の内側の空間１６０７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤１６０５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤１６０５はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間１６０７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させても良い。
【０２４６】
また、本実施の形態では封止基板１６０４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤１６０５を用いて封止基板１６０４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【０２４７】
以上のようにして発光素子を空間１６０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０２４８】
なお、本実施の形態の構成は、実施の形態１〜実施の形態６に示したいずれの構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２４９】
［実施の形態８］
本実施の形態では本発明の素子構造を有するパッシブ型（単純マトリクス型）の発光装置を作製した場合について説明する。説明には図１７を用いる。図１７において、１７０１はガラス基板、１７０２は金属化合物からなる第１の電極（陽極）である。本実施の形態では、金属化合物としてＴｉＮをスパッタリング法により形成する。なお、図１７では図示されていないが、複数本の陽極が紙面と平行にストライプ状に配列されている。なお、パッシブマトリクス型の発光装置においては、アクティブマトリクス型の発光装置よりも陽極材料に対して導電性が要求されるため、従来のＩＴＯよりも導電性の高い金属化合物を陽極に用いることは発光素子の駆動電圧を低下させる上で有効である。
【０２５０】
また、ストライプ状に配列された第１の電極（陽極）１７０２と交差するように絶縁材料からなるバンク１７０３が形成される。バンク１７０３は第１の電極（陽極）１７０２と接して紙面に垂直な方向に形成されている。
【０２５１】
次に、有機化合物層１７０４が形成される。有機化合物層１７０４を形成する材料としては、本明細書中で示した材料の他、発光が得られる公知の材料を用いて形成することができる。
【０２５２】
例えば、赤色発光を示す有機化合物層、緑色発光を示す有機化合物層及び青色発光を示す有機化合物層をそれぞれ形成することにより、３種類の発光を有する発光装置を形成することができる。なお、これらの有機化合物層１７０４はバンク１７０３で形成された溝に沿って形成されるため、紙面に垂直な方向にストライプ状に配列される。
【０２５３】
次に、有機化合物層１７０４上に第２の電極（陰極）１７０５が形成される。なお第２の電極（陰極）１７０５は、メタルマスクを用いて蒸着法により形成する。
【０２５４】
なお、本実施の形態では下側の第１の電極（陽極）１７０２が遮光性の材料で形成されているため、有機化合物層１７０４で発生した光は上側の第２の電極（陰極）１７０５から出射される。
【０２５５】
次に、封止基板１７０７としてガラス基板を用意する。本実施の形態の構造では透光性の材料を用いる必要があることから、ガラス基板の他、プラスチックや石英からなる基板を用いることが可能である。
【０２５６】
こうして用意した封止基板１７０７は、紫外線硬化樹脂からなるシール剤１７０８により貼り合わされる。なお、シール剤１７０８の内側１７０６は密閉された空間になっており、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充填されている。また、この密閉された空間１７０６の中に酸化バリウムに代表される吸湿剤を設けることも有効である。最後にＦＰＣ１７１１を取り付けてパッシブ型の発光装置が完成する。
【０２５７】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜実施の形態７に示した素子構造（アクティブマトリクス型）に関連するもの以外の構成を自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２５８】
［実施の形態９］
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、本発明の発光装置を用いて様々な電気器具を完成させることができる。
【０２５９】
本発明により作製した発光装置を用いて作製された電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光素子を有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気器具の具体例を図１６に示す。
【０２６０】
図１８（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。発光素子を有する発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２６１】
図１８（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２１０２に用いることにより作製される。
【０２６２】
図１８（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
【０２６３】
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。本発明により作製した発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
【０２６４】
図１８（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明により作製した発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０２６５】
図１８（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
【０２６６】
図１８（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
【０２６７】
ここで図１８（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２６８】
なお、将来的に有機材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２６９】
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０２７０】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが好ましい。
【０２７１】
以上の様に、本発明により作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、本発明の発光装置をあらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。また、本実施の形態の電気器具は実施の形態１〜実施の形態８を実施することにより作製された発光装置を用いることにより完成させることができる。
【０２７２】
［実施の形態１０］
さらに、本発明の発光装置は、図１９で示す構造とすることも可能である。なお、図１９は実施の形態４で説明した第１の電極１９１１が陽極で、第２の電極１９１４が陰極であり、第１の電極１９１１側から光を透過させる構造の場合を用いて説明することとする。
【０２７３】
第１の電極（陽極）１９１１の端部（および配線１９０７）を覆う絶縁層１９１２（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはこれらの積層などを用いることができるが、例えば、有機樹脂の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合には、図１９に示すように絶縁物の端部における曲率半径が０．２〜２μｍとなるようにし、接触面における角度が３５度以上となる曲面を持たせることが好ましい。
【０２７４】
また、有機化合物層１９１３は、極めて薄いため、第１の電極１９１１の表面は平坦であることが好ましく、例えば、第１の電極１９１１のパターニング前、またはパターニング後に化学的及び機械的に研磨する処理（代表的にはＣＭＰ技術）等により平坦化を行えばよい。また、第１の電極１９１１の表面における清浄度を向上させるため、絶縁物１９１２の形成前後に異物（ゴミなど）をクリーニングするための洗浄（ブラシ洗浄やスポンジ洗浄）を行い、ダークスポットや点欠陥の発生を低減させる。
【０２７５】
さらに、発光素子１９１５の有機化合物層１９１３に用いる材料として、先の実施の形態において示した材料の他に白色発光を示す材料を用いることができる。この場合には、蒸着法を用いて形成し、例えば第１の電極（陽極）１９１１側からＡｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を順次積層形成すればよい。なお、白色発光の場合には、カラーフィルターと組合せることにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の発光を得ることもできる。
【０２７６】
また、有機化合物層１９１３上には第２の電極（陰極）１９１４が形成されるが、その方法としては、蒸着法（抵抗加熱法）またはスパッタ法を用いることができる。これにより、第１の電極（陽極）１９１１、有機化合物層１９１３、及び第２の電極（陰極）１９１４からなる発光素子１９１５が形成される。
【０２７７】
さらに、発光素子１９１５の第２の電極（陰極）１９１４上に絶縁性の材料を用いてパッシベーション膜１９１６を形成することもできる。なお、この際パッシベーション膜１９１６に用いる材料としては、スパッタリング法において、Ｓｉをターゲットとして形成された窒化珪素膜の他、吸湿性の材料を窒化珪素膜により挟んで形成された積層膜を用いることができる。さらに、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）や、窒化炭素（ＣｘＮｙ）等を用いることも可能である。
【０２７８】
【発明の効果】
本発明では、有機化合物層の一部にドナー性分子を含む電子伝達領域を形成し、これを陰極と接するように形成することで、陰極と有機化合物層の間にそれぞれのＬＵＭＯ準位の中間に位置するドナー準位を形成し、陰極から注入された電子の伝達を効率良く行うことができるので、ＴＦＴを有するアクティブマトリクス型の発光装置の場合において、ＴＦＴの特性に影響を与えることなく発光素子の特性を向上させることができる。
【０２７９】
さらに、本発明では、有機化合物層に含まれる発光層と接しないようにして電子伝達領域を形成することにより、発光層においてキャリアの再結合により生じるエネルギーが、ドナー分子を含む電子伝達領域で生じる電荷移動錯体へ移動して発光素子が消光するのを防ぐことができ、発光効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図２】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図３】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図４】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図５】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図６】 下方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図７】 下方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図８】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図９】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１０】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１１】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１２】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１３】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１４】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１５】 本発明に用いることのできる回路構成を説明する図。
【図１６】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１７】 パッシブマトリクス型の発光装置を説明する図。
【図１８】 電気器具の一例を示す図。
【図１９】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【符号の説明】
１０２陽極
１０３有機化合物層
１０４陰極
１１１正孔輸送層
１１２発光層
１１３電子輸送層
１１４電子伝達領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極間に有機化合物を含む膜（以下、「有機化合物層」と記す）を設けた素子に電界を加えることで、蛍光又は燐光が得られる発光素子を用いた発光装置及びその作製方法に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源を指す。また、発光素子にコネクター、例えばFPC（Flexible printed circuit）もしくはTAB（Tape Automated Bonding）テープもしくはTCP（Tape Carrier Package）が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG（Chip On Glass）方式によりIC（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
本発明でいう発光素子とは、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機化合物層中で再結合して、励起状態の分子（以下、「分子励起子」と記す）を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
【０００３】
このような発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
【０００４】
また、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
【０００５】
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
【０００６】
ところで、イーストマン・コダック社のＴａｎｇらは、素子の特性向上のために、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層し、正孔と電子がそれぞれ陽極、陰極よりバランス良く注入される構造とし、しかも有機層の膜厚を２００ｎｍ以下とすることで、１０Ｖ以下の印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ2と外部量子効率１％の実用化に充分な高輝度、高効率を得ることに成功している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
Appl.Phys.Lett.,51,913(1987)
【０００８】
なお、この高効率素子において、Ｔａｎｇらは基本的に絶縁体と見なされる有機化合物に対して、金属電極から電子を注入する際に問題となるエネルギー障壁を低下させるため、仕事関数の小さいＭｇ（マグネシウム）を使用したが、Ｍｇは酸化しやすく不安定であることと、有機表面への接着性に乏しいことから、比較的安定で、しかも有機表面への密着性に優れたＡｇ（銀）と共蒸着により合金化させたものを用いていた。
【０００９】
さらに、凸版印刷株式会社のグループは、Ｍｇより更に仕事関数の小さいＬｉ（リチウム）を用い、Ａｌ（アルミニウム）と合金化することにより安定化させ、陰極として用いることによりＭｇ合金を用いた素子より低い駆動電圧と高い発光輝度を達成したことを報告している（例えば、非特許文献２参照。）。
【００１０】
【非特許文献２】
第５１回応用物理学会学術講演会、講演予稿集28a-pb-4,p.1040
【００１１】
上記の合金電極を背景として、より安定な陰極の開発が望まれていたが、最近になって極薄膜の絶縁層（０．５ｎｍ）としてフッ化リチウム（ＬｉＦ）等の陰極バッファー層を介在させることにより、アルミニウム陰極でもＭｇ：Ａｇ等の合金を用いて形成された陰極と同等以上の発光特性が得られることが報告されている（例えば、非特許文献３参照。）。
【００１２】
【非特許文献３】
L.S.Hung,C.W.Tang and M.G.Mason:Appl.Phys.Lett.,70(2),152(1997)
【００１３】
この陰極バッファー層を設けることによる特性向上の機構は、陰極バッファー層を形成するＬｉＦが有機化合物層の電子輸送層を形成するＡｌｑ3と接して形成されたときにＡｌｑ3のエネルギーバンドを曲げ、電子注入障壁が低下するためであると考えられている。
【００１４】
その他にも、発光素子の陰極に接する有機化合物層に仕事関数が４．２ｅＶ以上のアルカリ金属や、アルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属のいずれか一つ以上からなる金属ドーピング層を形成することにより、陰極からの有機化合物層への電子注入障壁を小さくして、陰極からの電子の注入性を向上させるという技術も報告されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−２７０１７１号公報
【００１６】
以上のようにして、陽極、陰極及び有機化合物層からなる発光素子において、電極からのキャリアの注入性を向上させる工夫をすることで、発光素子の素子特性の向上が図られている。
【００１７】
その他にも、発光素子の陽極と接する正孔輸送層に電子受容性の材料をドーピングすることにより、正孔の注入性の向上に伴うキャリア密度の増加と、導電性を増加させることができ、これにより低電圧の駆動が可能になるという報告がされている（例えば、非特許文献４参照。）。
【００１８】
【非特許文献４】
J.Blochwitz, M.Pfeiffer, T.Fritz, and K.Leo:Applied.Physics.Letters.,73,6,729(1998)
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アクティブマトリクス型の発光装置において、有機化合物層と陰極との間に上述したような陰極バッファー層や金属ドーピング層を設けて、発光素子の素子特性向上を図ろうとすると、陰極からの注入性が向上する一方で、陰極バッファー層や金属ドーピング層の一部に含まれるアルカリ金属およびアルカリ土類金属が拡散してドリフトするため、発光素子と接続されたＴＦＴに影響を与え、その特性が低下するという問題が生じる。すなわち、発光素子としての特性が向上する一方で、ＴＦＴ特性が低下するという問題が生じる。
【００２０】
また、電子受容性の材料をドーピングすることにより正孔の注入性の向上に伴うキャリア密度の増加と、導電性を増加させることができる一方で、アクセプター（電子受容体）として機能する有機化合物は、電荷移動錯体を形成する可能性がある。そして、この電荷移動錯体が発光層との界面に存在する場合には、発光層において生じたキャリアの再結合によるエネルギーが、非発光性の電荷移動錯体に移動して、消光してしまうという問題が生じる。このことは、電子供与性の材料をドーピングすることにより電子の注入性を向上させるドナー（電子供与体）に関しても同様のことが言える。
【００２１】
そこで、本発明では、これまで用いられてきたアルカリ金属やアルカリ土類金属といったＴＦＴの特性に影響を与える材料を用いることなくキャリアの注入性を向上させる一方で、発光層においてキャリアの再結合により生じるエネルギーが電荷移動錯体に移動することによる発光素子の消光を防ぐ構造を有する発光素子を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、陰極に接する有機化合物層に電子供与体として機能する有機化合物（以下、ドナー性分子と示す）をドーピングすることにより、陰極と有機化合物層の間にそれぞれの最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位の間のドナー準位を形成することができるので、陰極からの電子の注入、および注入された電子の伝達を効率良く行うことができる。また、電子の移動に伴うエネルギーの余分な損失や有機化合物層自体の変質等の問題もないことから陰極材料の仕事関数に拘わらず電子の注入性を向上させると共に駆動電圧の低下を実現することができる。
【００２３】
さらに、これらのドナー性分子は拡散して、ＴＦＴの特性を低下させるという問題もないことから、アルカリ金属やアルカリ土類金属を用いた場合のようなデメリットを受けることなく発光素子の特性を向上させることができる。
【００２４】
そこで、本発明においては、有機化合物層に含まれる電子輸送層の一部にドナー性分子をドーピングすることにより電子伝達領域を形成する。なお、ここで形成される電子伝達領域は、発光素子の陰極と接して形成されるため、陰極からの電子の注入性を向上させることができると共に、ドナー性分子がドーピングされない電子輸送層を有していることから、電子伝達領域と発光層が直接接しない構造を形成することができる。
【００２５】
この構造は、ドナー性分子が電子伝達領域で電荷移動錯体を形成した場合において、電荷移動錯体が発光層との界面に存在すると、発光層でキャリアの再結合により生じるエネルギーが非発光性の電荷移動錯体に移動し、消光してしまうという問題を防ぐことができる。
【００２６】
すなわち、本発明の発光素子は、陽極と陰極との間に有機化合物層が形成される発光素子であって、有機化合物層は、発光層と、ドナー性分子を含む電子伝達領域を有し、電子伝達領域は、発光層と接することなく陰極と接して形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２７】
本発明において開示する発明の構成は、陽極、陰極、及び有機化合物層を有する発光装置であって、前記陽極と前記陰極との間に前記有機化合物層を有し、前記有機化合物層は、発光層および電子輸送層を有し、前記電子輸送層の少なくとも一部に電子伝達領域を有し、前記電子伝達領域は、前記陰極と接して形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２８】
さらに、他の発明の構成は、絶縁表面上に設けられたＴＦＴと、前記ＴＦＴ上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された第１の電極と、前記第１の電極の端部を覆って形成された絶縁層と、前記第１の電極上に形成された有機化合物層と、前記有機化合物層上に形成された第２の電極とを有する発光装置であって、前記ＴＦＴは、ソース領域およびドレイン領域を有し、前記第１の電極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、前記有機化合物層は、発光層および電子輸送層を有し、前記電子輸送層の少なくとも一部に電子伝達領域を有し、前記電子伝達領域は、前記陰極と接して形成されることを特徴とする発光装置である。
【００２９】
なお、上記構成において、第１の電極が陽極であり、第２の電極が陰極である場合には、電子伝達領域は第２の電極と接して形成されるが、第１の電極が陰極であり、第２の電極が陽極で形成されている場合には、電子伝達領域は第１の電極と接して形成される。
【００３０】
なお、上記各構成において、有機化合物層は、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、ブロッキング層と、電子輸送層と、前記電子輸送層の一部に形成された電子伝達領域のうち、発光層と、電子輸送層と、電子伝達領域とを含み、電子伝達領域は、ドナー性分子を含む有機化合物からなることを特徴とする。
【００３１】
さらに、上記各構成において、正孔注入層もしくは正孔輸送層の一部にアクセプター性分子を含む正孔伝達領域が形成されていても良い。なお、正孔伝達領域が形成される場合には、陽極と接して形成し、また、正孔伝達領域と発光層とが直接接しないような構造を有する。
【００３２】
なお、本発明の発光装置は、ＴＦＴと電気的に接続された発光素子とを有するアクティブマトリクス型の発光装置に適した構成であるが、パッシブマトリクス型の発光装置においても実施することが可能である。
【００３３】
尚、本発明の発光装置から得られる発光は、一重項励起状態又は三重項励起状態のいずれか一方、またはその両者による発光を含むものとする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の発光装置の素子構造について、図１を用いて説明する。
【００３５】
図１において、陽極１０２上に有機化合物層１０３が形成され、有機化合物層１０３上に陰極１０４が形成されている。なお、陽極１０２から有機化合物層１０３に正孔が注入され、陰極１０４からは有機化合物層１０３に電子が注入される。そして、有機化合物層１０３において、正孔と電子が再結合することにより発光が得られる。
【００３６】
また、有機化合物層１０３は、正孔輸送層１１１、発光層１１２、電子輸送層１１３および電子輸送層の一部に形成される電子伝達領域１１４を少なくとも含み、正孔注入層、正孔輸送層、およびブロッキング層といったキャリアに対する機能の異なる層のいずれか一つ、もしくは複数を組み合わせて積層することにより形成される。なお、本実施の形態においては、有機化合物層１０３が正孔輸送層１１１、発光層１１２、電子輸送層１１３及び電子伝達領域１１４からなる積層構造を有する場合について説明する。
【００３７】
なお、本発明において有機化合物層において生じた光は、陽極側から出射させても良いし、陰極側から出射させても良い。なお、陽極側から出射させる場合には、陽極を透光性の材料で形成することは必須であるが、陰極を遮光性の材料で形成することにより素子特性をより向上させることができる。また、陰極側から出射させる場合には、陰極を透光性の材料で形成し、陽極を遮光性の材料で形成することが好ましい。
【００３８】
陽極１０２を形成する材料としては、陽極からの正孔の注入性を妨げないために仕事関数が４．５ｅＶ以上の仕事関数の大きい材料を用いる。なお、陽極が透光性を有する場合と遮光性を有する場合とで適した材料が異なる。
【００３９】
陽極１０２を透光性の材料で形成する場合には、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜、酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜、ＩＺＯ、および酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる材料（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）といった透明導電膜を用いて形成することができる。
【００４０】
一方、陽極１０２を遮光性の材料で形成する場合には、元素周期律の第４族、第５族、又は第６族に属する金属元素の窒化物または炭化物である金属化合物を用いることができる。好ましくは、窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化モリブデン、炭化モリブデンを用いて形成することができる。
【００４１】
なお、これらの金属化合物は、仕事関数が４．７ｅＶ以上である。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）は、仕事関数が４．７ｅＶである。また、金属化合物は、オゾン雰囲気下における紫外線照射処理（ＵＶオゾン処理）により、仕事関数をさらに大きくすることができる。
【００４２】
次に、有機化合物層１０３が形成される。なお、有機化合物層１０３を形成する材料としては、低分子系、高分子系、もしく中分子系の公知の有機化合物を用いることができる。なお、ここでいう中分子系の有機化合物とは、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体（好ましくは分子数１０以下）、又は連鎖する分子の長さが５μｍ以下（好ましくは５０ｎｍ以下）の有機化合物のことをいう。
【００４３】
なお、本実施の形態により形成される発光素子の有機化合物層１０３には、以下に示すような有機化合物を用いることができる。
【００４４】
有機化合物層１０３は、正孔輸送性材料からなる正孔輸送層１１１、発光性材料からなる発光層１１２、電子輸送性材料からなる電子輸送層１１３、および電子輸送層の一部にドナー性分子を含む電子伝達領域１１４を積層することにより形成される。なお、本発明における有機化合物層の積層構造は、ここで示す構成に限られることはなく、その他にも正孔注入材料からなる正孔注入層や、正孔阻止性材料からなるブロッキング層（正孔阻止層）を含めた積層構造とすることも可能である。以下に好適な材料をそれぞれ列挙する。ただし、本発明の発光素子に用いる材料は、これらに限定されない。
【００４５】
正孔輸送層１１１を形成する正孔輸送材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、先に述べたＴＰＤの他、その誘導体である４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、「α−ＮＰＤ」と記す）や、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（以下、「ＴＤＡＴＡ」と記す）、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（以下、「ＭＴＤＡＴＡ」と記す）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
【００４６】
発光層１１２を形成する発光材料としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｍｑ3と示す）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（以下、ＢｅＢｑ2と示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（以下、ＢＡｌｑと示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＯＸ）2と示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（以下、Ｚｎ（ＢＴＺ）2と示す）などの金属錯体の他、各種蛍光色素が有効である。また、三重項発光材料も可能であり、白金ないしはイリジウムを中心金属とする錯体が主体である。三重項発光材料としては、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）3と示す）、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）などが知られている。
【００４７】
電子輸送層１１３を形成する電子輸送材料としては、金属錯体がよく用いられ、先に述べたＡｌｑ3、Ａｌｍｑ3、ＢｅＢｑ2などの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や、混合配位子錯体であるＢＡｌｑなどが好適である。また、Ｚｎ（ＢＯＸ）2、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もある。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（以下、ＰＢＤと示す）、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（以下、ＯＸＤ−７と示す）などのオキサジアゾール誘導体、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（以下、ＴＡＺと示す）、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（以下、ｐ−ＥｔＴＡＺと示す）などのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリン（以下、ＢＰｈｅｎと示す）、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）などのフェナントロリン誘導体が電子輸送性を有する。
【００４８】
なお、本発明の有機化合物層１０３のうち正孔輸送層１１１、発光層１１２または電子輸送層１１３に用いる材料としては、上述した有機材料の他、一部に無機材料（具体的には、ＳｉおよびＧｅの酸化物の他、窒化炭素（ＣｘＮｙ）、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、およびランタノイド系元素のいずれかの酸化物とＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、およびＩｒのいずれかとの組み合わせた材料等）を用いることも可能である。
【００４９】
電子伝達領域１１４の形成には、以下の構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子と電子輸送性材料を用いて形成される。なお、ドナー性分子は、電子注入層に注入された電子の輸送性の向上、および電子伝達領域の導電性を向上させる点から全体の５０％以上に含まれるように形成することが望ましい。
【００５０】
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【化７】
その他、有機化合物層に正孔注入層を含める場合には、正孔注入層を形成する正孔注入材料としては、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（以下、Ｈ2−Ｐｃと示す）、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）などがある。導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（以下、ＰＥＤＯＴと示す）や、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール（以下、ＰＶＫと示す）などが挙げられる。
【００５８】
さらに有機化合物層にブロッキング層を含める場合には、ブロッキング層を形成する正孔阻止材料として、上で述べたＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどが、励起エネルギーレベルが高いため有効である。
【００５９】
なお、本発明において、正孔輸送層１１１と発光層１１２とをそれぞれ形成する材料を共蒸着して、両層の界面に混合層を形成する構成とすることもできる。同様に、発光層１１２と電子輸送層１１３との界面に混合層を形成する構成とすることも可能である。
【００６０】
次に、陰極１０４が形成される。陰極１０４を形成する材料としては、陰極１０４からの電子の注入性を向上させるために仕事関数が３．８ｅＶ以下の仕事関数の小さい材料を用いる。なお、陰極１０４が透光性を有する場合には、陰極１０４の可視光に対する透過率は４０％以上であることが好ましい。一方、陰極１０４が遮光性を有する場合には、陰極を形成する膜に対する可視光の透過率が１０％未満となるように形成する。例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、等からなる単層膜や、仕事関数の小さい材料との積層膜により形成する。
【００６１】
以上により、陽極１０２、有機化合物層１０３および陰極１０４からなり、有機化合物層１０３が陰極と接する領域に電子伝達領域１１４が形成された本発明の発光素子を形成することができる。
【００６２】
なお、ここでは図示しないが、本発明においては、電子伝達領域だけでなく正孔伝達領域を形成することも可能である。なお、正孔伝達領域の形成には、以下の構造式（Ａ１）〜（Ａ４）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むアクセプター性分子と正孔輸送性材料または、正孔注入性材料を用いて形成される。なお、アクセプター性分子は、注入された正孔の輸送性の向上、および正孔伝達領域の導電性を向上させる点から全体の５０％以上に含まれるように形成することが望ましい。
【００６３】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
［実施の形態２］
本発明により形成される発光装置における発光素子の素子構造について図２を用いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置の画素部の断面構造について示すものであり、図２（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示したものである。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続された一方の電極に対し、有機化合物層を挟んで形成された他方の電極が透光性の材料からなる陰極である場合における上方出射型の素子構造について説明する。
【００６８】
図２（Ａ）において、基板２０１上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。なお、ここでは、発光素子２１５の第１の電極２１１と電気的に接続され、発光素子２１５に供給される電流を制御する機能を有する電流制御用ＴＦＴ２２２と、電流制御用ＴＦＴ２２２のゲート電極に印加されるビデオ信号を制御するためのスイッチング用ＴＦＴ２２１を示す。
【００６９】
基板２０１としては、遮光性を有するシリコン基板を用いるが、ガラス基板や石英基板、樹脂基板、またはフレキシブルな基板材料（プラスチック）を用いても良い。また、各ＴＦＴの活性層は、少なくともチャネル形成領域２０２、ソース領域２０３、ドレイン領域２０４を備えている。
【００７０】
また、各ＴＦＴの活性層は、ゲート絶縁膜２０５で覆われ、ゲート絶縁膜２０５を介してチャネル形成領域２０２と重なるゲート電極２０６が形成されている。また、ゲート電極２０６を覆って層間絶縁膜２０８が設けられている。なお、層間絶縁膜２０８を形成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素および窒化酸化珪素等の珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることができる。
【００７１】
次に、層間絶縁膜２０８上に電流制御用ＴＦＴ２２２のソース領域２０３と電気的に接続された配線２０７、およびドレイン領域２０４と電気的に接続された第１の電極２１１が設けられる。なお、本実施の形態においては、第１の電極２１１は陽極となるように形成されている。そこで、第１の電極（陽極）２１１は、陽極として機能する仕事関数の大きい材料を用いる。なお、第１の電極２１１を形成する材料としては、遮光性を有し、かつ反射率の高い導電性材料を用いることが望ましい。また、電流制御用ＴＦＴ２２２は、ｐチャネル型で形成されるのが望ましい。
【００７２】
また、第１の電極（陽極）２１１の端部、および配線２０７等を覆って絶縁層２１２が形成される。次に、第１の電極（陽極）２１１上に有機化合物層２１３が形成され、その上に、陰極となる第２の電極２１４を形成することにより発光素子２１５を完成させることができる。なお、本実施の形態では、第２の電極（陰極）２１４が光透過性を有するように形成する必要があることから、第２の電極（陰極）２１４は、光（可視光）を透過する程度の膜厚で形成される。
【００７３】
本実施の形態においては、第２の電極（陰極）２１４が光透過性を有することから有機化合物層２１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第２の電極（陰極）２１４側から出射される上面出射構造となる。
【００７４】
次に、図２（Ａ）で説明した発光装置の発光素子における素子構造について図２（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成した素子構造について説明する。
【００７５】
第１の電極（陽極）２１１は、遮光性の金属化合物膜により形成される。本実施の形態において、第１の電極（陽極）２１１は、図２（Ａ）で示したように電流制御用ＴＦＴ２２２と電気的に接続された電極であり、本実施の形態においては、ＴｉＮを用いてスパッタリング法により１２０ｎｍの膜厚で形成される。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【００７６】
そして、第１の電極（陽極）２１１上に有機化合物層２１３が形成されるが、初めに陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する正孔注入層２３１が形成される。本実施の形態では、正孔注入層２３１として、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を３０ｎｍの膜厚で蒸着法（抵抗加熱法）により成膜する。
【００７７】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層２３２が形成される。ここでは４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００７８】
次に発光層２３３が形成される。本実施の形態では、発光層２３３において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層２３３は、正孔輸送性のホスト材料として４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）を用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）3と示す）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【００７９】
さらに、ブロッキング層２３４を形成する。ブロッキング層２３５は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層２３３に注入された正孔が電子輸送層を通り抜けて陰極に到達してしまうことにより再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施の形態ではブロッキング層２３４としてバソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８０】
そして、電子輸送層２３５が形成される。なお、電子輸送層２３５は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施の形態では、電子輸送層２３５としてＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【００８１】
さらに、電子輸送性の材料とドナー性分子を共蒸着することにより電子伝達領域２３６を形成することができる。以上により積層構造を有する有機化合物層２１３が完成する。なお、電子伝達領域２３６は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子を用いて形成される。本実施の形態では、電子伝達領域２３６として、ドナー性分子である3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine（以下、ＴＭＢと示す）と電子輸送性の材料であるＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【００８２】
次に陰極となる第２の電極２１４が形成される。本発明において、第２の電極（陰極）２１４は有機化合物層２１３で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、第２の電極（陰極）２１４は、電子を有機化合物層２１３に注入する電極であるため仕事関数の小さい材料で形成される必要がある。そこで、本実施の形態では、アルミニウム（Ａｌ）を２０ｎｍの膜厚で形成し、第２の電極（陰極）２１４を形成する。
【００８３】
なお、本実施の形態では、陰極における透過率を４０％以上確保するために１０〜３０ｎｍ程度の極薄膜で形成することとしたが、陰極としての機能を十分有し、かつ透過率を４０％以上確保することが可能な材料であれば、必ずしも膜厚を薄くする必要はない。
【００８４】
さらに、本実施の形態の素子構造を有する発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造について図３を用いて説明する。
【００８５】
図２（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）３０１は、遮光性の金属化合物膜により形成される。しかし、第１の電極（陽極）３０１上に形成される有機化合物層３０２は、図２（Ｂ）とは異なり、正孔輸送層３０３、発光層３０４、電子輸送層３０５、および電子輸送層３０５の一部に形成された電子伝達領域３０６の積層構造からなる。なお、ここでは正孔輸送層３０３、および発光層３０４に高分子系化合物を用いた場合について説明する。
【００８６】
正孔輸送層３０３は、ＰＥＤＯＴ（poly(3,4‐ethylene dioxythiophene)）とポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと示す）とを両方用いて形成する他、ポリアニリン（以下、ＰＡＮＩと示す）とショウノウスルホン酸（以下、ＣＳＡと示す）とを両方用いて形成することができる。なお、これらの材料は、水溶性であることから水を溶媒として作製した塗布液をスピンコート法により塗布して成膜する。なお、本実施の形態では正孔輸送層３０３としてＰＥＤＯＴ及びＰＳＳからなる膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【００８７】
また、発光層３０４には、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、もしくはポリフルオレン系の材料を用いることができる。
【００８８】
ポリパラフェニレンビニレン系の材料としては、オレンジ色の発光が得られるポリパラフェニレンビニレン(poly(p-phenylene vinylene))（以下、ＰＰＶと示す）、ポリ（２−（２'−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）(poly[2-(2'-ethylhexoxy)-5-methoxy-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＭＥＨ−ＰＰＶと示す）、緑色の発光が得られるポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１,４−フェニレンビニレン）(poly[2-(dialkoxyphenyl)-1,4-phenylene vinylene])（以下、ＲＯＰｈ−ＰＰＶと示す）等を用いることができる。
【００８９】
ポリパラフェニレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene))（以下、ＲＯ−ＰＰＰと示す）、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dihexoxy-1,4-phenylene))等を用いることができる。
【００９０】
また、ポリチオフェン系の材料としては、赤色発光が得られるポリ（３−アルキルチオフェン）(poly(3-alkylthiophene))（以下、ＰＡＴと示す）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(poly(3-hexylthiophene))（以下、ＰＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）(poly(3-cyclohexylthiophene))（以下、ＰＣＨＴと示す）、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))（以下、ＰＣＨＭＴと示す）、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）(poly(3,4-dicyclohexylthiophene))（以下、ＰＤＣＨＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］(poly[3-(4octylphenyl)-thiophene])（以下、ＰＯＰＴと示す）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］(poly[3-(4-octylphenyl)-2,2-bithiophene])（以下、ＰＴＯＰＴと示す）等を用いることができる。
【００９１】
さらに、ポリフルオレン系の材料としては、青色発光が得られるポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）(poly(9,9-dialkylfluorene)（以下、ＰＤＡＦと示す）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）(poly(9,9-dioctylfluorene)（以下、ＰＤＯＦと示す）等を用いることができる。
【００９２】
なお、これらの材料は、有機溶媒に溶解させた溶液を塗布法により塗布して形成する。なお、ここで用いる有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、ジクロロメタン、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサン、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等である。
【００９３】
なお、本実施の形態では、発光層３０４としてＰＰＶをトルエンに溶解させて作製した塗布液をスピンコート法、またはインクジェット法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。
【００９４】
次に、発光層３０４上に電子輸送層３０５を形成する。なお、ここでは電子輸送層３０５を形成する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ3を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【００９５】
さらに電子輸送層３０５を形成する電子輸送性の材料とドナー性分子との共蒸着により形成される電子伝達領域３０６を形成することにより積層構造を有する有機化合物層３０２が完成する。なお、ここでも図２（Ｂ）と同様に電子伝達領域３０６としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより形成する。
【００９６】
最後に第２の電極（陰極）３０７が形成され、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２の電極（陰極）３０７は、図２（Ｂ）で説明した場合と同様に２０ｎｍのＡｌの積層により形成される。
【００９７】
［実施の形態３］
本実施の形態では、実施の形態２で示した発光装置とは発光素子の素子構造が異なるものについて図４を用いて説明する。なお、図４（Ａ）は発光装置の画素部の断面構造であり、図４（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示したものである。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続された一方の電極に対し、有機化合物層を挟んで形成された他方の電極が透光性の材料からなる陽極である場合における上方出射型の素子構造について説明する。
【００９８】
なお、本実施の形態における発光装置も実施の形態２と同様に電流制御用ＴＦＴ４２２及びスイッチング用ＴＦＴ４２１を基板４０１上に有しているが、本実施の形態の場合には電流制御用ＴＦＴ４２２はｎチャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ましい。
【００９９】
電流制御用ＴＦＴ４２２及びスイッチング用ＴＦＴ４２１を覆って形成された層間絶縁膜４０８上には、電流制御用ＴＦＴ４２２のソース領域４０３と電気的に接続された配線４０７、およびドレイン領域４０４と電気的に接続された第１の電極４１１が設けられている。なお、本実施の形態においては、第１の電極４１１は陰極となるように形成されている。そこで、第１の電極（陰極）４１１は、陰極として機能する仕事関数の小さい材料を用いる。なお、第１の電極（陰極）４１１を形成する材料としては、遮光性を有し、かつ反射率の高い導電性材料を用いることが望ましい。
【０１００】
また、第１の電極（陰極）４１１上に有機化合物層４１３が形成され、その上に、陽極となる第２の電極４１４を形成することにより発光素子４１５を完成させることができる。なお、本実施の形態では、第２の電極（陽極）４１４が光透過性を有するように形成する必要があることから、第２の電極（陽極）４１４は、光（可視光）を透過する透明導電膜で形成される。
【０１０１】
本実施の形態においては、第２の電極（陽極）４１４に透明導電膜を用いることから有機化合物層４１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第２の電極（陽極）４１４側から出射される上面出射構造となる。なお、本実施の形態においては、第１の電極（陰極）４１１を遮光性の材料で形成することが望ましい。
【０１０２】
次に、図４（Ａ）で説明した発光装置の発光素子における素子構造について図４（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成した素子構造について説明する。
【０１０３】
第１の電極（陰極）４１１は、遮光性の導電膜により形成される。本実施の形態において、第１の電極（陰極）４１１は、図４（Ａ）で示したように電流制御用ＴＦＴ４２２と電気的に接続された電極であり、本実施の形態においては１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌにより形成される。なお、ここでの成膜には蒸着法を用いる。
【０１０４】
そして、第１の電極（陰極）４１１上に有機化合物層４１３が形成されるが、初めに電子伝達領域４３１形成される。なお、電子伝達領域４３１は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子と、次に形成される電子輸送層４３２を形成する電子輸送性の材料を共蒸着することにより形成される。本実施の形態では、電子伝達領域４３１としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【０１０５】
次に、電子の輸送性を高める機能を有する電子輸送層４３２が形成される。電子輸送層４３２は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施の形態では、電子輸送層４３２としてＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１０６】
次に、ブロッキング層４３３を形成する。ブロッキング層４３３は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層４３４に注入された正孔が電子輸送層４３２を通り抜けて第１の電極（陰極）４１１に到達してしまった場合に再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施の形態ではブロッキング層４３３としてＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１０７】
次に発光層４３４が形成される。本実施の形態では、発光層４３４において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層４３４は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）3と共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【０１０８】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層４３５が形成される。ここではα−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１０９】
最後に正孔注入層４３６を形成することにより積層構造を有する有機化合物層４１３が完成する。なお、正孔注入層４３６は、陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する。本実施の形態においては、正孔注入層４３６として、Ｃｕ−Ｐｃを３０ｎｍの膜厚で成膜して形成する。なお、蒸着法を用いて形成する。
【０１１０】
次に陽極となる第２の電極４１４が形成される。本発明において、第２の電極（陽極）４１４は有機化合物層４１３で生じた光を透過させる電極であるので透光性を有する材料で形成される。また、第２の電極（陽極）４１４は、正孔を有機化合物層４１３に注入する電極であるため仕事関数の大きい材料で形成する必要がある。なお、本実施の形態では、第２の電極（陽極）４１４を形成する材料として、ＩＴＯ膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚に成膜して用いる。なお、仕事関数の大きい透明性の導電膜であれば、公知の他の材料（ＩＺＯ、酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる材料等）を用いて第２の電極（陽極）４１４を形成することもできる。
【０１１１】
さらに、本実施の形態の素子構造を有する発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造について図５を用いて説明する。
【０１１２】
図４（Ｂ）と同様に第１の電極（陰極）５０１は、遮光性の導電膜により形成される。しかし、第１の電極（陰極）５０１上に形成される有機化合物層５０２は、図４（Ｂ）とは異なり、電子伝達領域５０３、電子輸送層５０４、発光層５０５、および正孔輸送層５０６との積層構造からなる。なお、ここでは発光層５０５、および正孔輸送層５０６に高分子系化合物を用いた場合について説明する。
【０１１３】
第１の電極（陰極）５０１に電子伝達領域５０３が形成される。ここでは、図４（Ｂ）において説明したのと同様に電子伝達領域５０３としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【０１１４】
次に、電子伝達領域５０３の上に電子輸送層５０４を形成する。なお、ここでは電子輸送層５０４を形成する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ3を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１１５】
次に、発光層５０５としてＰＰＶをトルエンに溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。
【０１１６】
次に正孔輸送層５０６を形成することにより積層構造を有する有機化合物層５０２が完成する。なお、本実施の形態では、ＰＥＤＯＴとＰＳＳとを水に溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して成膜する。なお、本実施の形態では正孔輸送層５０６を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１１７】
最後に第２の電極（陽極）５０７が形成され、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２の電極（陽極）５０７は、図４（Ｂ）で示した場合と同様に酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜をスパッタリング法により成膜して形成する。
【０１１８】
［実施の形態４］
本実施の形態では、実施の形態２または実施の形態３で示した発光装置とは発光素子の素子構造が異なるものについて図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は発光装置の画素部の断面構造であり、図６（Ｂ）は、発光素子の素子構造について示したものである。具体的には、電流制御用ＴＦＴと電気的に接続された電極が透光性の材料からなる陽極である場合における下方出射型の素子構造について説明する。
【０１１９】
なお、本実施の形態における発光装置も実施の形態２及び実施の形態３と同様に電流制御用ＴＦＴ６２２及びスイッチング用ＴＦＴ６２１を基板６０１上に有しているが、本実施の形態の場合には電流制御用ＴＦＴ６２２はｐチャネル型ＴＦＴで形成されるのが望ましい。
【０１２０】
電流制御用ＴＦＴ６２２及びスイッチング用ＴＦＴ６２１を覆って形成された層間絶縁膜６０８上には、電流制御用ＴＦＴ６２２のソース領域６０３と電気的に接続された配線６０７、およびドレイン領域６０４と電気的に接続された第１の電極６１１が設けられている。なお、本実施の形態においては、第１の電極６１１は陽極となるように形成されている。そこで、第１の電極（陽極）６１１は、陽極として機能する仕事関数の大きい材料を用いる。なお、第１の電極（陽極）６１１を形成する材料としては、透光性を有する導電性材料を用いることが望ましい。
【０１２１】
また、基板６０１としては、透光性を有する基板としてガラス基板を用いるが、石英基板を用いても良い。
【０１２２】
また、第１の電極（陽極）６１１上に有機化合物層６１３が形成され、その上に、陰極となる第２の電極６１４を形成することにより発光素子６１５を完成させることができる。なお、本実施の形態では、第１の電極（陽極）６１１が光透過性を有するように形成する必要があることから、第１の電極（陽極）６１１は、光（可視光）を透過する透明導電膜で形成される。なお、第２の電極（陰極）６１４は、遮光性の材料により形成されることが望ましい。
【０１２３】
本実施の形態においては、第１の電極（陽極）６１１に透明導電膜を用いることから有機化合物層６１３におけるキャリアの再結合により生じた光が、第１の電極（陽極）６１１側から出射される下面出射構造となる。
【０１２４】
次に、図６（Ａ）で説明した発光装置の発光素子における素子構造について図６（Ｂ）を用いて詳細に説明する。特に、有機化合物層に低分子系化合物を用いて形成した素子構造について説明する。
【０１２５】
第１の電極（陽極）６１１は、透光性の透明導電膜により形成される。本実施の形態において、第１の電極（陽極）６１１は、図６（Ａ）で示したように電流制御用ＴＦＴ６２２と電気的に接続された電極であり、本実施の形態では、第１の電極（陽極）６１１を形成する材料として、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムに２〜２０[％]の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用い、スパッタリング法により１００ｎｍの膜厚で形成される。
【０１２６】
そして、第１の電極（陽極）６１１上に有機化合物層６１３が形成されるが、初めに陽極からの正孔の注入性を向上させる機能を有する正孔注入層６３１が形成される。本実施の形態では、正孔注入層６３１として、Ｃｕ−Ｐｃを３０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１２７】
次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層６３２が形成される。ここではα−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１２８】
次に発光層６３３が形成される。本実施の形態では、発光層６３３において、正孔と電子が再結合し、発光を生じる。なお、発光層６３３は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）3と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜する。
【０１２９】
さらに、ブロッキング層６３４を形成する。ブロッキング層６３４は、正孔阻止層とも呼ばれ、発光層６３３に注入された正孔が電子輸送層を通り抜けて陰極に到達してしまった場合に再結合に関与しない無駄な電流が流れるのを防ぐための層である。本実施の形態ではブロッキング層６３４としてＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１３０】
そして、電子輸送層６３５が形成される。なお、電子輸送層６３５は、電子受容性を有する電子輸送性の材料により形成される。本実施の形態では、電子輸送層６３５としてＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で蒸着法により成膜する。
【０１３１】
さらに、電子輸送性の材料とドナー性分子を共蒸着することにより電子伝達領域６３６を形成することができ、以上により積層構造を有する有機化合物層６１３が完成する。なお、電子伝達領域６３６は、構造式（Ｄ１）〜（Ｄ７）で示される分子骨格を少なくとも一部に含むドナー性分子と電子輸送性の材料を共蒸着することにより形成される。本実施の形態では、電子伝達領域６３６としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより成膜する。
【０１３２】
次に陰極となる第２の電極６１４が形成される。本発明において、第２の電極（陰極）６１４は、電子を有機化合物層６１３に注入する電極であるため仕事関数の小さい材料で形成される必要がある。そこで、本実施の形態では１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌからなる第２の電極（陰極）６１４を形成する。なお、ここでの成膜には蒸着法を用いる。
【０１３３】
さらに、本実施の形態の素子構造を有する発光装置において、有機化合物層に高分子系化合物と低分子系化合物とを用いて形成した場合の素子構造について図７を用いて説明する。
【０１３４】
図６（Ｂ）と同様に第１の電極（陽極）７０１は、透光性の透明導電膜により形成される。しかし、第１の電極（陽極）７０１上に形成される有機化合物層７０２は、正孔輸送層７０３、発光層７０４、電子輸送層７０５、および電子伝達領域７０６との積層構造からなる。なお、ここでは正孔輸送層７０３、および発光層７０４に高分子系化合物を用いた場合について説明する。
【０１３５】
第１の電極（陽極）７０１上に正孔輸送層７０３が形成される。ここでは、正孔輸送層７０３としてＰＥＤＯＴとＰＳＳとを水に溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して成膜する。なお、本実施の形態では正孔輸送層７０３を３０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３６】
次に、正孔輸送層７０３の上に発光層７０４を形成する。なお、ここでは発光層７０４としてＰＡＴをトルエンに溶解させて作製した塗布液をスピンコート法により塗布して、８０ｎｍの膜厚に形成する。
【０１３７】
次に、発光層７０４の上に電子輸送層７０５を形成する。なお、ここでは電子輸送層７０５を形成する材料として低分子系化合物であるＡｌｑ3を用いて蒸着法により４０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１３８】
次に電子伝達領域７０６を形成が形成される。ここでは、図６（Ｂ）において説明したのと同様に電子伝達領域７０６としてＴＭＢとＡｌｑ3とを５ｎｍの膜厚で共蒸着することにより形成する。
【０１３９】
最後に第２の電極（陰極）７０７が形成され、発光素子が完成する。なお、ここで形成される第２の電極（陰極）７０７は、図６（Ｂ）で示したのと同様に１１０ｎｍの膜厚で形成されたＡｌにより形成される。
【０１４０】
［実施の形態５］
次に、本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように陽極となる第１の電極８０２と有機化合物層８０３とが接する領域に正孔伝達領域８０５を有し、陰極となる第２の電極８０４と有機化合物層８０３とが接する領域に電子伝達領域８０９を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１４１】
図８（Ｂ）には、実施の形態２で説明した上方出射型の発光素子において、さらに陽極である第１の電極８０２と有機化合物層８０３とが接する領域に正孔伝達領域８２１を有する構造である。
【０１４２】
すなわち、第１の電極（陽極）８０２上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域８２１が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１４３】
そして、正孔伝達領域８２１上には、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着することにより形成された正孔輸送層８２２が形成される。
【０１４４】
なお、正孔輸送層８２２上には、図２（Ｂ）で示したのと同様にして発光層８２３、ブロッキング層８２４、電子輸送層８２５、および電子伝達領域８２６が形成され、積層構造を有する有機化合物層８０３が形成される。
【０１４５】
最後にＡｌを２０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陰極）８０４が形成され、正孔伝達領域８２１、および電子伝達領域８２６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１４６】
次に、図９（Ａ）には、実施の形態３で説明した上方出射型の発光素子において、さらに陽極である第２の電極９０４と有機化合物層９０３とが接する領域に正孔伝達領域９１６を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１４７】
なお、Ａｌを１１０ｎｍの膜厚で成膜して形成された第１の電極９０２上には、図４（Ｂ）で示したのと同様にして電子伝達領域９１１、電子輸送層９１２、ブロッキング層９１３、発光層９１４、および正孔輸送層９１５が形成される。
【０１４８】
そして、正孔輸送層９１５上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域９１６が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１４９】
最後にＩＴＯを１２０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陽極）９０４が形成され、電子伝達領域９１１、および正孔伝達領域９１６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１５０】
次に、図９（Ｂ）には、実施の形態４で説明した下方出射型の発光素子において、さらに陽極である第１の電極９２２と有機化合物層９２３とが接する領域に正孔伝達領域９３１を有する発光素子の素子構造について説明する。
【０１５１】
すなわちＩＴＯを１２０ｎｍの膜厚で成膜して形成された第１の電極（陽極）９２２上には、アクセプター性分子であるＴＣＮＱと正孔輸送性の材料であるα−ＮＰＤとを共蒸着することにより形成された正孔伝達領域９３１が３０ｎｍの膜厚で形成される。
【０１５２】
そして、正孔伝達領域９３１上には、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着することにより形成された正孔輸送層９３２が形成される。
【０１５３】
なお、正孔輸送層９３２上には、図６（Ｂ）で示したのと同様にして発光層９３３、ブロッキング層９３４、電子輸送層９３５、および電子伝達領域９３６が形成され、積層構造を有する有機化合物層９２３が形成される。
【０１５４】
最後にＡｌを１１０ｎｍの膜厚で成膜することにより第２の電極（陰極）９２４が形成され、正孔伝達領域９３１、および電子伝達領域９３６を有する上方出射型の発光装置を形成することができる。
【０１５５】
［実施の形態６］
本実施の形態では、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製し、さらに、画素部にはＴＦＴと電気的に接続された発光素子を形成して、素子基板を作製する方法について図１０〜図１３を用いて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態２で示した素子構造を有する発光素子を形成する。
【０１５６】
まず、基板６００上に下地絶縁膜６０１を形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。
【０１５７】
基板６００としては、ガラス基板（＃１７３７）を用い、下地絶縁膜６０１としては、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を５０nm（好ましくは１０〜２００nm）形成する。次いで、表面をオゾン水で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸（１／１００希釈）で除去する。次いでプラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層形成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ4で非晶質構造を有する半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎｍの厚さ（好ましくは２５〜８０ｎｍ）で形成する。
【０１５８】
本実施の形態では下地膜６０１を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。また、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ1-XＧｅX（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により形成すればよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。また、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と半導体膜とを連続成膜してもよい。
【０１５９】
次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸化膜を形成する。次いで、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％に希釈したガス流量３０ｓｃｃｍ、ドーズ量２×１０12／ｃｍ2で非晶質シリコン膜にボロンを添加した。
【０１６０】
次いで、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【０１６１】
次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニール装置で結晶化を行ってもよい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
【０１６２】
次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。用いるレーザーは、連続発振またはパルス発振の固体レーザーまたは気体レーザーまたは金属レーザーが望ましい。なお、前記固体レーザーとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー等があり、前記気体レーザーとしては、連続発振または、パルス発振のエキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、ＣＯ2レーザー等があり、前記金属レーザーとしては、連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザー、銅蒸気レーザー、金蒸気レーザーが挙げられる。また、レーザー光を非線形光学素子によって第２高調波、第３高調波に変換して用いてもよい。なお、パルス発振のレーザーを用いる場合には、繰り返し周波数１０Hz〜１０KHz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜１５００ｍＪ／ｃｍ2に集光し、５０〜９８％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。ここでは、繰り返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度３９３ｍＪ／ｃｍ2でレーザー光の照射を大気中で行う。また、連続発振のレーザーを用いる場合には、エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは、０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザー光に対して相対的にステージを動かして照射すればよい。なお、大気中、または酸素雰囲気中で行うため、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成される。
【０１６３】
また、レーザー光の照射により形成された酸化膜を希フッ酸で除去した後、第２のレーザー光の照射を窒素雰囲気、或いは真空中で行い、半導体膜表面を平坦化してもよい。その場合にも上述したような連続発振またはパルス発振の固体レーザーまたは気体レーザーまたは金属レーザーを用いることができる。このレーザー光（第２のレーザー光）も同様に非線形光学素子によって第２高調波、第３高調波に変換して用いてもよい。第２のレーザー光のエネルギー密度は、第１のレーザー光のエネルギー密度より大きくするのが好ましい。
【０１６４】
なお、ここでのレーザー光の照射は、酸化膜を形成して後のスパッタ法による成膜の際、結晶構造を有するシリコン膜への希ガス元素の添加を防止する上でも、ゲッタリング効果を増大させる上でも非常に重要である。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。
【０１６５】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施の形態のスパッタ法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（ｓｃｃｍ）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングする。
【０１６６】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【０１６７】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１６８】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【０１６９】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層６０２〜６０５を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【０１７０】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜６０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。なお、ゲート絶縁膜６０７としては、Ｓｉをターゲットとしたスパッタリング法で形成された酸化珪素膜と窒化珪素膜とからなる積層膜や、プラズマＣＶＤ法により形成された酸化窒化珪素膜や、酸化珪素膜を用いることができる。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
【０１７１】
次いで、図１０（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜６０９とを積層形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層する。
【０１７２】
第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、Ａｇ：Ｐｄ：Ｃｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
【０１７３】
次に、図１０（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク６１０〜６１３を形成し、ゲート電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【０１７４】
本実施の形態では、基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。この後、レジストからなるマスク６１０〜６１３を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１７５】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°とすればよい。
【０１７６】
こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層６１５〜６１８（第１の導電層６１５ａ〜６１８ａと第２の導電層６１５ｂ〜６１８ｂ）を形成する。ゲート絶縁膜となる絶縁膜６０７は、１０〜２０ｎｍ程度エッチングされ、第１の形状の導電層６１５〜６１８で覆われない領域が薄くなったゲート絶縁膜６２０となる。
【０１７７】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に７００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを２５秒行った。基板側（試料ステージ）にも１０WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。第２のエッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であり、絶縁膜６２０であるＳｉＯＮに対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯＮに対するＷの選択比は６．８３である。このようにエッチングガス用ガスにＳＦ6を用いた場合、絶縁膜６２０との選択比が高いので膜減りを抑えることができる。本実施の形態では絶縁膜６２０において約８ｎｍしか膜減りが起きない。
【０１７８】
この第２のエッチング処理によりＷのテーパー角は７０°となった。この第２のエッチング処理により第２の導電層６２１ｂ〜６２４ｂを形成する。一方、第１の導電層は、ほとんどエッチングされず、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａとなる。なお、第１の導電層６２１ａ〜６２４ａは、第１の導電層６１５ａ〜６１８ａとほぼ同一サイズである。実際には、第１の導電層の幅は、第２のエッチング処理前に比べて約０．３μｍ程度、即ち線幅全体で０．６μｍ程度後退する場合もあるがほとんどサイズに変化がない。
【０１７９】
また、２層構造に代えて、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造とした場合、第１のエッチング処理における第１のエッチング条件としては、ＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行えばよく、第１のエッチング処理における第２のエッチング条件としては、ＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行えばよく、第２のエッチング処理としてはＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行えばよい。
【０１８０】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行って図１１（Ａ）の状態を得る。ドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第１の導電層及び第２の導電層６２１〜６２４がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域６２６〜６２９が形成される。第１の不純物領域６２６〜６２９には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。ここでは、第１の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ--領域とも呼ぶ。
【０１８１】
なお、本実施の形態ではレジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ったが、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行ってもよい。
【０１８２】
次いで、図１１（Ｂ）に示すようにレジストからなるマスク６３１〜６３３を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク６３１は駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク６３２は画素部のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域とを保護するマスクである。
【０１８３】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２の導電層６２１ｂをマスクとして各半導体層に不純物領域が自己整合的に形成される。勿論、マスク６３１〜６３３で覆われた領域には添加されない。こうして、第２の不純物領域６３４、６３５と、第３の不純物領域６３７が形成される。第２の不純物領域６３４、６３５には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。ここでは、第２の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ+領域とも呼ぶ。
【０１８４】
また、第３の不純物領域は第１の導電層により第２の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。なお、第３の不純物領域は、テーパー形状である第１の導電層の部分を通過させてドーピングを行うため、テーパ−部の端部に向かって不純物濃度が増加する濃度勾配を有している。ここでは、第３の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ-領域とも呼ぶ。また、マスク６３２で覆われた領域は、第２のドーピング処理で不純物元素が添加されず、第１の不純物領域６３８となる。
【０１８５】
次いで、レジストからなるマスク６３１〜６３３を除去した後、新たにレジストからなるマスク６３９、６４０を形成して図１１（Ｃ）に示すように第３のドーピング処理を行う。
【０１８６】
駆動回路において、上記第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層および保持容量を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域６４１、６４２及び第５の不純物領域６４３、６４４を形成する。
【０１８７】
また、第４の不純物領域６４１、６４２には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第４の不純物領域６４１、６４２には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域（ｎ--領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ+領域とも呼ぶ。
【０１８８】
また、第５の不純物領域６４３、６４４は第２の導電層６２２ａ、６２４ａのテーパー部と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｐ-領域とも呼ぶ。
【０１８９】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。導電層６２１〜６２４はＴＦＴのゲート電極となる。
【０１９０】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１９１】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
【０１９２】
また、本実施の形態では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１９３】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜６４５を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う（図１２（Ａ））。なお、第１の層間絶縁膜６４５は、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化酸化珪素膜と窒化珪素膜からなる積層構造としても良い。この工程は第１の層間絶縁膜６４５に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施の形態では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１９４】
次いで、第１の層間絶縁膜６４５上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜６４６を形成する。本実施の形態では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成する。
【０１９５】
さらに、第２の層間絶縁膜６４６上に層間絶縁膜の内部から発生する酸素などの脱ガスや水分等が放出されるのを防ぐためにバリア膜６４７を形成する。バリア膜６４７を形成する材料としては、具体的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）等のアルミニウム又は珪素を含む絶縁膜の他、窒化炭素や、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いて、０．２〜１μｍの膜厚で形成することができるが、本実施の形態では、窒化珪素からなるバリア膜をスパッタリング法により０．３μｍの膜厚で形成する。なお、ここで用いるスパッタリング法としては、２極スパッタ法、イオンビームスパッタ法、または対向ターゲットスパッタ法等がある。
【０１９６】
次いで、各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施の形態では複数のエッチング処理を順次行う。本実施の形態では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングする。
【０１９７】
そして、各高濃度不純物領域６３４、６３５、６４１、６４２とそれぞれ電気的に接続する配線６５０〜６５６と、陽極となる第１の電極６５７を形成する。本実施の形態では、遮光性の導電性材料を用いて形成する。具体的には、元素周期律の第４族、第５族または６族に属する元素からなる導電性の窒化物、酸化物、炭化物、ホウ化物、珪化物を用いることができるが、ここでは、窒化チタン（ＴｉＮ）を用い、５００ｎｍの膜厚に成膜した後、これをパターニングして配線６５０〜６５６および第１の電極（陽極）６５７を形成する。
【０１９８】
なお、本実施の形態におけるパターニングの際のエッチング条件は、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を４０／４０（ｓｃｃｍ）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。
【０１９９】
なお、本実施の形態では、第１の電極（陽極）６５７は配線形成と同時に形成され、高濃度不純物領域６４２との配線を兼ねて形成される。
【０２００】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２を有する駆動回路７０５と、ｎチャネル型ＴＦＴからなるスイッチング用ＴＦＴ７０３、ｐチャネル型ＴＦＴからなる電流制御用ＴＦＴ７０４とを有する画素部７０６を同一基板上に形成することができる（図１２（Ｃ））。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０２０１】
画素部７０６において、スイッチング用ＴＦＴ７０３（ｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０３、ゲート電極を形成する導電層６２３の外側に形成される第１の不純物領域（ｎ--領域）６３８とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３５を有している。
【０２０２】
また、画素部７０６において、電流制御用ＴＦＴ７０４（ｐチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域５０４、ゲート電極を形成する導電層６２４の一部と絶縁膜を介して重なる第５の不純物領域（ｐ--領域）６４４とソース領域、またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域（ｐ+領域）６４２を有している。
【０２０３】
また、駆動回路７０５において、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１はチャネル形成領域５０１、ゲート電極を形成する導電層６２１の一部と絶縁膜を介して重なる第３の不純物領域（ｎ-領域）６３７とソース領域、またはドレイン領域として機能する第２の不純物領域（ｎ+領域）６３４を有している。
【０２０４】
また、駆動回路７０５において、ｐチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域５０２、ゲート電極を形成する導電層６２２の一部と絶縁膜を介して重なる第５不純物領域（ｐ-領域）６４３と、ソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域（ｐ+領域）６４１を有している。
【０２０５】
これらのＴＦＴ７０１、７０２を適宜組み合わせてシフトレジスタ回路、バッファー回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成し、駆動回路７０５を形成すればよい。例えば、ＣＭＯＳ回路を形成する場合には、ｎチャネル型ＴＦＴ７０１とｐチャネル型ＴＦＴ７０２を相補的に接続して形成すればよい。
【０２０６】
なお、信頼性が最優先とされる回路には、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造であるｎチャネル型ＴＦＴ７０１の構造が適している。
【０２０７】
なお、駆動回路７０５におけるＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ）は、高い駆動能力（オン電流：Ｉｏｎ）およびホットキャリア効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させることが要求されていることから本実施の形態では、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効である構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０２０８】
これに対して、画素部７０６におけるスイッチング用ＴＦＴ７０３は、低いオフ電流（Ｉｏｆｆ）が要求されていることから、本実施の形態ではオフ電流を低減するためのＴＦＴ構造として、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域と重ならない領域（ＬＤＤ領域）を有するＴＦＴを用いている。
【０２０９】
次に絶縁膜を１μｍの厚さに成膜する。なお、本実施の形態においては、絶縁膜を形成する材料として酸化珪素からなる膜を用いているが、場合によっては、窒化珪素および酸化窒化珪素といった珪素を含む絶縁膜の他、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜を用いることもできる。
【０２１０】
この絶縁膜の第１の電極（陽極）６５７と重なる位置に開口部を形成して、絶縁層６５８を形成する（図１３（Ａ））。
【０２１１】
具体的には、感光性アクリルを用いて１μｍの絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ−法によりパターニングを行った後で、エッチング処理を行うことにより絶縁層６５８を形成する。
【０２１２】
次に、絶縁層６５８の開口部において露出している第１の電極（陽極）６５７上に有機化合物層６５９を蒸着法により形成する（図１３（Ａ））。なお、有機化合物層６５９は、実施の形態２で示した素子構造と同様の積層を行うことにより形成することができる。
【０２１３】
ここでは、１画素しか示していないが、本実施の形態において画素部に複数形成される各画素には赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物層のうちのいずれかが形成され、フルカラー化が可能となることから、３種類の発光色を示す有機化合物層を形成する有機化合物の組み合わせについて、図１４により説明する。
【０２１４】
なお、図１４（Ａ）に示す発光素子は、第１の電極（陽極）１４０１、有機化合物層１４０２、及び第２の電極（陰極）１４０３からなり、有機化合物層１４０２は、正孔輸送層１４０４、発光層１４０５、ブロッキング層１４０６、電子輸送層１４０７、および電子伝達領域１４０８の積層構造を有している。なお、赤色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１４（Ｂ）に示し、緑色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１４（Ｃ）に示し、青色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１４（Ｄ）にそれぞれ示す。
【０２１５】
はじめに、赤色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１４０４は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層１４０５は、発光性の有機化合物である、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）をホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）であるＣＢＰと共に共蒸着させて３０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層１４０６は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚に成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ3とを共蒸着して５ｎｍの膜厚で形成することにより赤色発光の有機化合物層を形成する。
【０２１６】
なお、ここでは赤色発光の有機化合物層として、５種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく、赤色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０２１７】
次に、緑色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１４０４は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層１４０５は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）3と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１４０６は、ブロッキング性の有機化合物であるＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で成膜し、電子輸送層１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ3とを共蒸着して５ｎｍの膜厚で形成することにより緑色発光の有機化合物を形成することができる。
【０２１８】
なお、ここでは緑色発光の有機化合物層として、４種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、緑色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０２１９】
次に、青色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、発光層１４０５は、発光性および正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１４０６は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１４０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜し、電子伝達領域１４０８をＴＭＢとＡｌｑ3とを共蒸着して５ｎｍの膜厚で形成することにより青色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０２２０】
なお、ここでは青色発光の有機化合物層として、３種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、青色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０２２１】
以上に示した有機化合物を第１の電極（陽極）上に形成することにより画素部において、赤色発光、緑色発光及び青色発光を示す有機化合物層を形成することができる。
【０２２２】
次に、図１３（Ｂ）に示すように有機化合物層６５９及び絶縁層６５８を覆って、第２の電極（陰極）６６０を形成する。なお、本実施の形態において陰極６６０は、透光性の導電膜により形成されている。具体的には、陰極６６０からの電子の注入性を向上させるために仕事関数の小さい材料で形成されることが望ましい。なお、本実施の形態において、第２の電極（陰極）６６０は、アルミニウムもしくは銀により形成する。
【０２２３】
なお、本実施の形態において、第２の電極（陰極）６６０は発光素子において生じた光を透過させる電極であることから、透光性を有する必要がある。そのため、アルミニウム膜を２０ｎｍの膜厚で成膜して第２の電極（陰極）６６０を形成する。
【０２２４】
このように極薄膜からなる第２の電極（陰極）６６０を形成することにより、光の透過性を有する電極を形成することができる。なお、仕事関数が小さく、かつ透光性の導電膜であれば、公知の他の材料を用いて第２の電極（陰極）６６０を形成することもできる。
【０２２５】
こうして図１３（Ｂ）に示すように、電流制御用ＴＦＴ７０４に電気的に接続された第１の電極（陽極）６５７と、前記第１の電極（陽極）６５７と隣り合う電極（図示せず）との隙間に形成された絶縁層６５８と、第１の電極（陽極）６５７上に形成された有機化合物層６５９と、有機化合物層６５９及び絶縁層６５８上に形成された第２の電極（陰極）６６０からなる発光素子６６１を有する素子基板を形成することができる。
【０２２６】
なお、本実施の形態において、ＴＦＴの駆動電圧は、１．２〜１０Ｖであり、好ましくは、２．５〜５．５Ｖである。
【０２２７】
また、画素部の表示が動作しているとき（動画表示の場合）には、発光素子が発光している画素により背景の表示を行い、発光素子が非発光となる画素により文字表示を行えばよいが、画素部の動画表示がある一定期間以上静止している場合（本明細書中では、スタンバイ時と呼ぶ）には、電力を節約するために表示方法が切り替わる（反転する）ようにしておくと良い。具体的には、発光素子が発光している画素により文字を表示し（文字表示ともいう）、発光素子が非発光となる画素により背景を表示（背景表示ともいう）するようにする。
【０２２８】
ここで、本実施の形態において説明した発光装置の画素部の詳細な上面構造を図１５（Ａ）に示し、回路図を図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は共通の符号を用いるので互いに参照すればよい。
【０２２９】
図１５において、基板上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ１５００は図１３のスイッチング用（ｎチャネル型）ＴＦＴ７０３を用いて形成される。従って、構造の説明はスイッチング用（ｎチャネル型）ＴＦＴ７０３の説明を参照すれば良い。また、１５０２で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ１５００のゲート電極１５０１（１５０１ａ、１５０１ｂ）を電気的に接続するゲート配線である。
【０２３０】
なお、本実施の形態ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０２３１】
また、スイッチング用ＴＦＴ１５００のソースはソース配線１５０３に接続され、ドレインはドレイン配線１５０４に接続される。また、ドレイン配線１５０４は電流制御用ＴＦＴ１５０５のゲート電極１５０６に電気的に接続される。なお、電流制御用ＴＦＴ１５０５は図１３の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４を用いて形成される。従って、構造の説明は電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良い。なお、本実施の形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０２３２】
また、電流制御用ＴＦＴ１５０５のソースは電流供給線１５０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１５０８に電気的に接続される。また、ドレイン配線１５０８は点線で示される第１の電極（陽極）１５０９に電気的に接続される。
【０２３３】
また、１５１０で示される配線は、消去用ＴＦＴ１５１１のゲート電極１５１２と電気的に接続するゲート配線である。なお、消去用ＴＦＴ１５１１のソースは、電流供給線１５０７に電気的に接続され、ドレインはドレイン配線１５０４に電気的に接続される。
【０２３４】
なお、消去用ＴＦＴ１５１１は図１３の電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４と同様にして形成される。従って、構造の説明は電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ７０４の説明を参照すれば良い。なお、本実施の形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０２３５】
また、１５１３で示される領域には保持容量（コンデンサ）が形成される。コンデンサ１５１３は、電流供給線１５０７と電気的に接続された半導体膜１５１４、ゲート絶縁膜と同一層の絶縁膜（図示せず）及びゲート電極１５０６との間で形成される。また、ゲート電極１５０６、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流供給線１５０７で形成される容量も保持容量として用いることが可能である。
【０２３６】
なお、図１５（Ｂ）の回路図で示す発光素子１５１５は、第１の電極（陽極）１５０９と、第１の電極（陽極）１５０９上に形成される有機化合物層（図示せず）と有機化合物層上に形成される第２の電極（陰極）（図示せず）からなる。本発明において、第１の電極（陽極）１５０９は、電流制御用ＴＦＴ１５０５のソース領域またはドレイン領域と接続している。
【０２３７】
発光素子１５１５の第２の電極（陰極）には対向電位が与えられている。また電流供給線Ｖは電源電位が与えられている。そして対向電位と電源電位の電位差は、電源電位が陽極に与えられたときに発光素子が発光する程度の電位差に常に保たれている。電源電位と対向電位は、本発明の発光装置に、外付けのＩＣ等により設けられた電源によって与えられる。なお対向電位を与える電源を、本明細書では特に対向電源１５１６と呼ぶ。
【０２３８】
［実施の形態７］
本実施の形態では、本発明のアクティブマトリクス型発光装置の外観図について図１６を用いて説明する。なお、図１６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１６０１はソース側駆動回路、１６０２は画素部、１６０３はゲート側駆動回路である。また、１６０４は封止基板、１６０５はシール剤であり、シール剤１６０５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０２３９】
なお、１６０８はソース側駆動回路１６０１及びゲート側駆動回路１６０３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）１６０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０２４０】
次に、断面構造について図１６（Ｂ）を用いて説明する。基板１６１０上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース側駆動回路１６０１と画素部１６０２が示されている。
【０２４１】
なお、ソース側駆動回路１６０１はｎチャネル型ＴＦＴ１６２３とｐチャネル型ＴＦＴ１６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０２４２】
また、画素部１６０２は電流制御用ＴＦＴ１６１１とそのドレインに電気的に接続された第１の電極１６１２を含む複数の画素により形成される。
【０２４３】
また、第１の電極１６１２の両端には絶縁層１６１３が形成され、第１の電極１６１２上には有機化合物層１６１４が形成される。さらに、有機化合物層１６１４上には第２の電極１６１６が形成される。これにより、第１の電極１６１２、有機化合物層１６１４、及び第２の電極１６１６からなる発光素子１６１８が形成される。
【０２４４】
第２の電極１６１６は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１６０８を経由してＦＰＣ１６０９に電気的に接続されている。
【０２４５】
また、基板１６１０上に形成された発光素子１６１８を封止するためにシール剤１６０５により封止基板１６０４を貼り合わせる。なお、封止基板１６０４と発光素子１６１８との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤１６０５の内側の空間１６０７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤１６０５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤１６０５はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間１６０７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させても良い。
【０２４６】
また、本実施の形態では封止基板１６０４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤１６０５を用いて封止基板１６０４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【０２４７】
以上のようにして発光素子を空間１６０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０２４８】
なお、本実施の形態の構成は、実施の形態１〜実施の形態６に示したいずれの構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２４９】
［実施の形態８］
本実施の形態では本発明の素子構造を有するパッシブ型（単純マトリクス型）の発光装置を作製した場合について説明する。説明には図１７を用いる。図１７において、１７０１はガラス基板、１７０２は金属化合物からなる第１の電極（陽極）である。本実施の形態では、金属化合物としてＴｉＮをスパッタリング法により形成する。なお、図１７では図示されていないが、複数本の陽極が紙面と平行にストライプ状に配列されている。なお、パッシブマトリクス型の発光装置においては、アクティブマトリクス型の発光装置よりも陽極材料に対して導電性が要求されるため、従来のＩＴＯよりも導電性の高い金属化合物を陽極に用いることは発光素子の駆動電圧を低下させる上で有効である。
【０２５０】
また、ストライプ状に配列された第１の電極（陽極）１７０２と交差するように絶縁材料からなるバンク１７０３が形成される。バンク１７０３は第１の電極（陽極）１７０２と接して紙面に垂直な方向に形成されている。
【０２５１】
次に、有機化合物層１７０４が形成される。有機化合物層１７０４を形成する材料としては、本明細書中で示した材料の他、発光が得られる公知の材料を用いて形成することができる。
【０２５２】
例えば、赤色発光を示す有機化合物層、緑色発光を示す有機化合物層及び青色発光を示す有機化合物層をそれぞれ形成することにより、３種類の発光を有する発光装置を形成することができる。なお、これらの有機化合物層１７０４はバンク１７０３で形成された溝に沿って形成されるため、紙面に垂直な方向にストライプ状に配列される。
【０２５３】
次に、有機化合物層１７０４上に第２の電極（陰極）１７０５が形成される。なお第２の電極（陰極）１７０５は、メタルマスクを用いて蒸着法により形成する。
【０２５４】
なお、本実施の形態では下側の第１の電極（陽極）１７０２が遮光性の材料で形成されているため、有機化合物層１７０４で発生した光は上側の第２の電極（陰極）１７０５から出射される。
【０２５５】
次に、封止基板１７０７としてガラス基板を用意する。本実施の形態の構造では透光性の材料を用いる必要があることから、ガラス基板の他、プラスチックや石英からなる基板を用いることが可能である。
【０２５６】
こうして用意した封止基板１７０７は、紫外線硬化樹脂からなるシール剤１７０８により貼り合わされる。なお、シール剤１７０８の内側１７０６は密閉された空間になっており、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充填されている。また、この密閉された空間１７０６の中に酸化バリウムに代表される吸湿剤を設けることも有効である。最後にＦＰＣ１７１１を取り付けてパッシブ型の発光装置が完成する。
【０２５７】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜実施の形態７に示した素子構造（アクティブマトリクス型）に関連するもの以外の構成を自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２５８】
［実施の形態９］
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、本発明の発光装置を用いて様々な電気器具を完成させることができる。
【０２５９】
本発明により作製した発光装置を用いて作製された電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光素子を有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気器具の具体例を図１６に示す。
【０２６０】
図１８（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２００３に用いることにより作製される。発光素子を有する発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２６１】
図１８（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２１０２に用いることにより作製される。
【０２６２】
図１８（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２２０３に用いることにより作製される。
【０２６３】
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。本発明により作製した発光装置をその表示部２３０２に用いることにより作製される。
【０２６４】
図１８（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明により作製した発光装置をこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０２６５】
図１８（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２５０２に用いることにより作製される。
【０２６６】
図１８（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２６０２に用いることにより作製される。
【０２６７】
ここで図１８（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明により作製した発光装置をその表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２６８】
なお、将来的に有機材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２６９】
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０２７０】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが好ましい。
【０２７１】
以上の様に、本発明により作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、本発明の発光装置をあらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。また、本実施の形態の電気器具は実施の形態１〜実施の形態８を実施することにより作製された発光装置を用いることにより完成させることができる。
【０２７２】
［実施の形態１０］
さらに、本発明の発光装置は、図１９で示す構造とすることも可能である。なお、図１９は実施の形態４で説明した第１の電極１９１１が陽極で、第２の電極１９１４が陰極であり、第１の電極１９１１側から光を透過させる構造の場合を用いて説明することとする。
【０２７３】
第１の電極（陽極）１９１１の端部（および配線１９０７）を覆う絶縁層１９１２（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはこれらの積層などを用いることができるが、例えば、有機樹脂の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合には、図１９に示すように絶縁物の端部における曲率半径が０．２〜２μｍとなるようにし、接触面における角度が３５度以上となる曲面を持たせることが好ましい。
【０２７４】
また、有機化合物層１９１３は、極めて薄いため、第１の電極１９１１の表面は平坦であることが好ましく、例えば、第１の電極１９１１のパターニング前、またはパターニング後に化学的及び機械的に研磨する処理（代表的にはＣＭＰ技術）等により平坦化を行えばよい。また、第１の電極１９１１の表面における清浄度を向上させるため、絶縁物１９１２の形成前後に異物（ゴミなど）をクリーニングするための洗浄（ブラシ洗浄やスポンジ洗浄）を行い、ダークスポットや点欠陥の発生を低減させる。
【０２７５】
さらに、発光素子１９１５の有機化合物層１９１３に用いる材料として、先の実施の形態において示した材料の他に白色発光を示す材料を用いることができる。この場合には、蒸着法を用いて形成し、例えば第１の電極（陽極）１９１１側からＡｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を順次積層形成すればよい。なお、白色発光の場合には、カラーフィルターと組合せることにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の発光を得ることもできる。
【０２７６】
また、有機化合物層１９１３上には第２の電極（陰極）１９１４が形成されるが、その方法としては、蒸着法（抵抗加熱法）またはスパッタ法を用いることができる。これにより、第１の電極（陽極）１９１１、有機化合物層１９１３、及び第２の電極（陰極）１９１４からなる発光素子１９１５が形成される。
【０２７７】
さらに、発光素子１９１５の第２の電極（陰極）１９１４上に絶縁性の材料を用いてパッシベーション膜１９１６を形成することもできる。なお、この際パッシベーション膜１９１６に用いる材料としては、スパッタリング法において、Ｓｉをターゲットとして形成された窒化珪素膜の他、吸湿性の材料を窒化珪素膜により挟んで形成された積層膜を用いることができる。さらに、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）や、窒化炭素（ＣｘＮｙ）等を用いることも可能である。
【０２７８】
【発明の効果】
本発明では、有機化合物層の一部にドナー性分子を含む電子伝達領域を形成し、これを陰極と接するように形成することで、陰極と有機化合物層の間にそれぞれのＬＵＭＯ準位の中間に位置するドナー準位を形成し、陰極から注入された電子の伝達を効率良く行うことができるので、ＴＦＴを有するアクティブマトリクス型の発光装置の場合において、ＴＦＴの特性に影響を与えることなく発光素子の特性を向上させることができる。
【０２７９】
さらに、本発明では、有機化合物層に含まれる発光層と接しないようにして電子伝達領域を形成することにより、発光層においてキャリアの再結合により生じるエネルギーが、ドナー分子を含む電子伝達領域で生じる電荷移動錯体へ移動して発光素子が消光するのを防ぐことができ、発光効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図２】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図３】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図４】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図５】 上方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図６】 下方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図７】 下方出射型の発光装置の素子構造を説明する図。
【図８】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図９】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１０】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１１】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１２】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１３】 本発明の発光装置の作製工程を説明する図。
【図１４】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１５】 本発明に用いることのできる回路構成を説明する図。
【図１６】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【図１７】 パッシブマトリクス型の発光装置を説明する図。
【図１８】 電気器具の一例を示す図。
【図１９】 本発明の発光装置の素子構造を説明する図。
【符号の説明】
１０２陽極
１０３有機化合物層
１０４陰極
１１１正孔輸送層
１１２発光層
１１３電子輸送層
１１４電子伝達領域
Claims (14)
- 陽極と陰極との間に発光層、正孔阻止層、及び電子輸送層が順に積層されており、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記正孔阻止層は前記電子輸送性材料と異なる正孔阻止性材料でなることを特徴とする表示装置。 - 絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられた陽極と、
前記陽極の端部を覆って設けられた絶縁層と、
前記陽極上に順に積層された発光層、正孔阻止層、及び電子輸送層と、
前記電子輸送層上に設けられた陰極と、を有する表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体膜を有し、前記陽極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記正孔阻止層は前記電子輸送性材料と異なる正孔阻止性材料でなることを特徴とする表示装置。 - 絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられた陰極と、
前記陰極の端部を覆って設けられた絶縁層と、
前記陰極上に順に積層された電子輸送層、正孔阻止層、及び発光層と、
前記発光層上に設けられた陽極と、を有する表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体膜を有し、前記陰極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記正孔阻止層は前記電子輸送性材料と異なる正孔阻止性材料でなることを特徴とする表示装置。 - 陽極と陰極との間に発光層、正孔阻止層、及び電子輸送層が順に積層されており、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記正孔阻止層はバソキュプロインでなり、且つ前記電子輸送層はトリス（８−キノリノラト）アルミニウムでなる
ことを特徴とする表示装置。 - 絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられた陽極と、
前記陽極の端部を覆って設けられた絶縁層と、
前記陽極上に順に積層された発光層、正孔阻止層、及び電子輸送層と、
前記電子輸送層上に設けられた陰極と、を有する表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体膜を有し、前記陽極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記正孔阻止層はバソキュプロインでなり、且つ前記電子輸送層はトリス（８−キノリノラト）アルミニウムでなる
ことを特徴とする表示装置。 - 絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられた陰極と、
前記陰極の端部を覆って設けられた絶縁層と、
前記陰極上に順に積層された電子輸送層、正孔阻止層、及び発光層と、
前記発光層上に設けられた陽極と、を有する表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体膜を有し、前記陰極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記正孔阻止層はバソキュプロインでなり、且つ前記電子輸送層はトリス（８−キノリノラト）アルミニウムでなる
ことを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記電子伝達領域は、前記電子輸送性材料と、前記ドナー性分子とを用いた共蒸着法により形成されたことを特徴とする表示装置。 - 陽極と陰極との間に発光層、正孔阻止層、及び電子輸送層が順に積層されており、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記電子伝達領域は、前記電子輸送性材料と、前記ドナー性分子とを用いた共蒸着法により形成され、且つ前記ドナー性分子を全体の５０％以上含み、
前記正孔阻止層は前記電子輸送性材料と異なる正孔阻止性材料でなることを特徴とする表示装置。 - 絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられた陽極と、
前記陽極の端部を覆って設けられた絶縁層と、
前記陽極上に順に積層された発光層、正孔阻止層、及び電子輸送層と、
前記電子輸送層上に設けられた陰極と、を有する表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体膜を有し、前記陽極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記電子伝達領域は、前記電子輸送性材料と、前記ドナー性分子とを用いた共蒸着法により形成され、且つ前記ドナー性分子を全体の５０％以上含み、
前記正孔阻止層は前記電子輸送性材料と異なる正孔阻止性材料でなることを特徴とする表示装置。 - 絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられた陰極と、
前記陰極の端部を覆って設けられた絶縁層と、
前記陰極上に順に積層された電子輸送層、正孔阻止層、及び発光層と、
前記発光層上に設けられた陽極と、を有する表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、ソース領域およびドレイン領域が形成された半導体膜を有し、前記陰極は、前記ソース領域または前記ドレイン領域のいずれか一方と電気的に接続され、
前記電子輸送層は、電子輸送性材料からなり、前記電子輸送層の前記陰極に接する側に、ドナー性分子を含ませて電子伝達領域を設け、その他の領域にはドナー性分子を含ませず、
前記電子伝達領域は、前記電子輸送性材料と、前記ドナー性分子とを用いた共蒸着法により形成され、且つ前記ドナー性分子を全体の５０％以上含み、
前記正孔阻止層は前記電子輸送性材料と異なる正孔阻止性材料でなることを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、
前記電子伝達領域の膜厚は５ｎｍであることを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項１１のいずれか一において、
前記電子伝達領域を除いた前記電子輸送層の膜厚は４０ｎｍであることを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項１２のいずれか一において、
前記陰極又は前記陽極は、透光性の材料からなることを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項１３のいずれか一において、
前記表示装置は、ＴＶ放送受信用、または広告表示用に用いられることを特徴とする表示装置。
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