JP4780826B2 - 電気光学装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子（半導体薄膜を用いた素子）を基板上に作り込んで形成されたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）表示装置に代表される電気光学装置及びその電気光学装置を表示ディスプレイとして有する電子装置（電子デバイス）に関する。特にそれらの作製方法に関する。本明細書では、エレクトロルミネセンスが得られる有機化合物を含む層をＥＬ層と呼ぶ。尚、有機化合物におけるミネセンスには一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（りん光）とがあり、その両者を含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）を形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型表示装置への応用開発が進められている。特に、結晶構造を有する半導体膜（例えば、ポリシリコン膜）を用いたＴＦＴは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたＴＦＴよりも電界効果移動度が高いので高速動作が可能となる。そのため、画素部に接続する駆動回路をＴＦＴで形成して、同一基板上に作り込むことが可能となっている。
【０００３】
このようなアクティブマトリクス型表示装置は、同一基板上に様々な回路や素子を作り込むことで製造コストの低減、表示装置の小型化や薄型化、歩留まりの上昇、スループットの向上など、様々な利点が得られるとして注目されている。
【０００４】
アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、各画素のそれぞれにＴＦＴでなるスイッチング素子を設け、そのスイッチング素子によって電流制御を行う駆動素子を動作させてＥＬ層（発光層）を発光させる。例えば米国特許番号５，６８４，３６５号（日本国公開公報：特開平８−２３４６８３号参照）、日本国公開公報：特開平１０−１８９２５２号に記載されたＥＬ表示装置がある。
【０００５】
これらＥＬ表示装置でカラー表示させる方法において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色を発光するＥＬ層を画素毎に配置する試みがなされている。しかしながら、ＥＬ層として一般的に用いられる材料は殆ど有機材料であり、微細加工で用いられるフォトリソグラフィーの技術をそのまま適用することは困難であった。その理由は、ＥＬ材料自体が水分に非常に弱く、現像液にも容易に溶解してしまうほど取り扱いが難しいからである。
【０００６】
このような問題を解決する技術として、ＥＬ層をインクジェット方式により形成する技術が提案されている。例えば、特開平１０−０１２３７７号公報には、インクジェット方式によりＥＬ層を形成したアクティブマトリクス型ＥＬ表示体が開示されている。また、同様な技術が、「Multicolor Pixel Patterning of Light-Emitting Polymers by Ink-jet Printing;T.Shimada et.al.,p376-379,SID 99 DIGEST」にも開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット方式では１画素毎にＥＬ層を形成することが可能となり、ＥＬ層を形成した後でパターニングをするという工程を省略することができる。しかし、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置にしても、パッシブ型ＥＬ表示装置にしても、画面サイズが大きくなり画素密度が高くなるにつれ、高い位置精度と処理速度の高速化が要求される。
【０００８】
本発明は、インクジェット方式によるＥＬ層の形成を簡便でかつ高速に処理することを目的としている。そして、動作性能及び信頼性の高い電気光学装置の作製方法、特にＥＬ表示装置の作製方法を提供することを課題とする。そして、電気光学装置の画質を向上させることにより、それを表示用ディスプレイとして有する電子装置（電子デバイス）の品質を向上させることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明はインクジェット方式でＥＬ層を形成するときに、該ＥＬ層を複数の画素に渡って連続して設ける。具体的には、ｍ行ｎ列にマトリクス状に配列された画素電極に対して、選択されたある一列または一行に対し、ＥＬ層をストライプ状に連続的に形成する。または、各画素電極に対応して長円形或いは長方形にＥＬ層を形成する。
【００１０】
インクジェット方式では、インクヘッドの位置制御と、インク（ＥＬ層を形成する場合はその材料を含有する溶液）の吐出との操作を繰り返し行うことで所定のパターンを形成する。しかし、画面サイズが大きくなり、また画素密度が大きくなると、各画素電極毎に対応してＥＬ層を形成する方法では処理時間が膨大なものとなってくる。しかし、上記のようにストライプ状、または長円形或いは長方形に形成する方法は、インクヘッドを連続的に走査させることでＥＬ層の形成が可能となり処理時間を短縮することができる。
【００１１】
カラー表示のＥＬ表示装置を作製するには、赤、緑、青の各色に対応するＥＬ層をストライプ状、または長円形或いは長方形に形成すれば良い。このようなＥＬ層及びＥＬ層の作製方法は、アクティブマトリクス型であってもパッシブマトリクス型であっても適用できる。
【００１２】
さらに、本発明ではインクジェット方式で形成されたＥＬ素子からのアルカリ金属の拡散を、ＥＬ素子とＴＦＴとの間に設けた絶縁膜（パッシベーション膜）によって防止する。具体的には、ＴＦＴを覆う平坦化膜上にアルカリ金属の透過を妨げる絶縁膜を設ける。即ち、その絶縁膜中においてＥＬ表示装置の動作温度におけるアルカリ金属の拡散速度が十分に小さいものを用いれば良い。
【００１３】
好ましくは、水分及びアルカリ金属を透過せず、且つ、熱伝導率の高い（放熱効果の高い）絶縁膜を選定し、この絶縁膜をＥＬ素子に接して設けるか、さらに好ましくはそのような絶縁膜でもってＥＬ素子を囲んだ状態とする。即ち、ＥＬ素子になるべく近い位置に、水分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果があり、且つ、放熱効果をも有する絶縁膜を設け、該絶縁膜によってＥＬ素子の劣化を抑制するのである。
【００１４】
また、そのような絶縁膜を単層で用いることができない場合は、水分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱効果を有する絶縁膜とを積層して用いることもできる。さらには、水分に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、アルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱効果を有する絶縁膜とを積層して用いることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
[実施形態１]
図１は本発明の概念を説明する図である。図１（Ａ）は、基板１０１上に画素部１０２と走査線側駆動回路１０３、データ線側駆動回路１０４が設けられている構成を示している。画素部１０２にはストライプ状に分離層１０５が設けられ、各分離層の間にＥＬ層が形成されている。分離層１０５はインクジェット方式でＥＬ層を形成する場合において、隣接するＥＬ層が相互に混ざり合わないようにするために設けてある。
【００１６】
ＥＬ層１０６は、インクヘッド１０７からＥＬ材料を含む溶液を吐出して形成される。ＥＬ層の材料は特に限定されるものではないが、カラー表示を行うには赤、緑、青に対応したＥＬ層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂを設ければ良い。
【００１７】
図２は画素部にＥＬ層を形成する場合の詳細を説明する図である。図２（Ａ）では画素部１２０において、各画素に対応して電流制御用ＴＦＴ１２２とそれに接続する画素電極１２３が複数個設けられ、かつ、マトリクス状に配列され、選択されたある一列または一行の画素電極に対し、ＥＬ層１２１をストライプ状に形成する様子を示している。カラー表示を行うには赤、緑、青に対応したＥＬ層１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂを図のように設ければ良い。
【００１８】
また、画素部１２０のマトリクス状に配列された電流制御用ＴＦＴ１２５とそれに接続する画素電極１２６に対して、ＥＬ層１２４を長円形或いは長方形にＥＬ層を形成しても良い。カラー表示を行うには同様にＥＬ層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂを図のように設ける。
【００１９】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）で示した概念図の断面構造図であり、基板１０１上に走査線側駆動回路１０３、画素部１０２が形成されている様子を示している。画素部１０２には分離層１０５が形成され、各分離層の間にＥＬ層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂが形成されている。インクヘッド１０７はインクジェット方式のものであり、制御信号に応じて赤、緑、青の各色に対応したインクドット１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂが吐出される。吐出されたインクドット１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂは基板上に付着し、その後の乾燥或いは焼成工程を経てＥＬ層として機能するが、図２で示したように本発明はこのように吐出されたインクドットを基板上で連続させストライプ状、または長円状或いは長方形状に形成することに特徴がある。インクヘッドは一列または一行毎に一方向に走査させれば良いので、ＥＬ層の形成にかかる処理時間を短縮することができる。
【００２０】
図１（Ｃ）は画素部をさらに詳細に説明する図であり、基板上に電流制御用ＴＦＴ１１０と、該電流制御用ＴＦＴ１１０に接続する画素電極１１２が設けられ、各画素電極上にＥＬ層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂが分離層１０５の間に形成されている。画素電極１１２と電流制御用ＴＦＴ１１０との間にはアルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜１１１が形成されていることが望ましい。
【００２１】
図３はインクヘッドの構成を説明する図であり、はピエゾ方式を採用した例である。図３（Ａ）で示すのはピエゾ素子（圧電素子）１３１、筐体１３２、ＥＬ形成溶液１３３である。電圧がかかるとピエゾ素子が変形し、筐体１３２も変形する。その結果、図３（Ｂ）で示すように内部のＥＬ形成溶液１３３は液滴１３４として発射される。このようにピエゾ素子にかかる電圧を制御することでＥＬ形成溶液の塗布を行う。この場合、ＥＬ形成溶液１３３は物理的な外圧によって押し出されるため、組成等になんら影響はない。
【００２２】
図４は同様に本発明の概念を説明する図であるが、基板１４１上に形成された画素部１４２には第1の分離層１４５とこれに直交する第2の分離層１４６が設けられ、ＥＬ層１４７は第1の分離層１４５と分離層１４６とに囲まれた部分に形成されている。第1の分離層１４５と第2の分離層１４６とは各画素電極に対応して設けられている。ＥＬ層はインクヘッド１４８からＥＬ材料を含むＥＬ形成溶液を吐出して形成される。カラー表示を行うには赤、緑、青に対応したＥＬ層１４８Ｒ、１４８Ｇ、１４８Ｂを設ければ良い。
【００２３】
[実施形態２]
本発明のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置について図５と図６を用いて説明する。図５に示したのは本発明であるアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の画素の断面図であり、図６（Ａ）はその上面図、図６（Ｂ）はその回路構成である。実際にはこのような画素がマトリクス状に複数配列されて画素部（画像表示部）が形成される。
【００２４】
なお、図５の断面図は図６（Ａ）に示した上面図においてＡ−Ａ’で切断した切断面を示している。ここでは図５及び図６で共通の符号を用いているので、適宜両図面を参照すると良い。
【００２５】
図５において、１１は基板、１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板１１としてはガラス基板、ガラスセラミックス基板、石英基板、シリコン基板、セラミックス基板、金属基板若しくはプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）を用いることができる。
【００２６】
また、下地膜１２は特に可動イオンを含む基板や導電性を有する基板を用いる場合に有効であるが、石英基板には設けなくても構わない。下地膜１２としては、珪素（シリコン）を含む絶縁膜を用いれば良い。なお、本明細書において「珪素を含む絶縁膜」とは、具体的には酸化珪素膜、窒化珪素膜若しくは窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙで示される）など珪素、酸素若しくは窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。
【００２７】
また、下地膜１２に放熱効果を持たせることによりＴＦＴの発熱を発散させることはＴＦＴの劣化又はＥＬ素子の劣化を防ぐためにも有効である。その場合、アルミニウム（Ａｌ）の酸化物、窒化物などＡｌを成分とする合金材料で形成しても良い。
【００２８】
画素内には二つのＴＦＴを形成している。２０１はスイッチング用素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴという）、２０２はＥＬ素子へ流す電流量を制御する電流制御用素子として機能するＴＦＴ（以下、電流制御用ＴＦＴという）であり、どちらもｎチャネル型ＴＦＴで形成されている。
【００２９】
但し、スイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、両方又はどちらか片方にｐチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。いずれにしても、電流制御用ＴＦＴに接続するＥＬ素子にかけるバイアス電圧の極性によりＴＦＴを選択すれば良い。
【００３０】
スイッチング用ＴＦＴ２０１は、ソース領域１３、ドレイン領域１４、ＬＤＤ領域１５a〜１５d、高濃度不純物領域１６及びチャネル形成領域１７a、１７bを含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極１９a、１９b、第１層間絶縁膜２０、ソース配線２１並びにドレイン配線２２を有して形成される。
【００３１】
また、図示しないが、ゲート電極１９a、１９bは別の材料（ゲート電極１９a、１９bよりも低抵抗な材料）で形成されたゲート線によって電気的に接続されたダブルゲート構造としても良く、このような構成とすることで画面サイズの大型化に対応できる。勿論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）であっても良い。マルチゲート構造はオフ電流値を低減する上で極めて有効であり、本発明では画素のスイッチング素子２０１をマルチゲート構造とすることによりオフ電流値の低いスイッチング素子を実現している。
【００３２】
また、活性層は結晶構造を含む半導体膜で形成される。即ち、単結晶半導体膜でも良いし、多結晶半導体膜や微結晶半導体膜でも良い。また、ゲート絶縁膜１８は珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。また、ゲート電極、ソース線若しくはドレイン線はＡｌ、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）等に代表される公知の配線材料を用いることができる。
【００３３】
さらに、スイッチング用ＴＦＴ２０１においては、ＬＤＤ領域１５a〜１５dは、ゲート絶縁膜１８を介してゲート電極１７a、１７bと重ならないように設ける。このような構造はオフ電流値を低減する上で非常に効果的である。
【００３４】
なお、チャネル形成領域とＬＤＤ領域との間にオフセット領域（チャネル形成領域と同一組成の半導体層でなり、ゲート電圧が印加されない領域）を設けることはオフ電流値を下げる上でさらに好ましい。また、二つ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル形成領域の間に設けられた高濃度不純物領域がオフ電流値の低減に効果的である。
【００３５】
以上のように、マルチゲート構造のＴＦＴを画素のスイッチング素子２０１として用いることにより、十分にオフ電流値の低いスイッチング素子を実現することができる。そのため、特開平１０−１８９２５２号公報の図２のようなコンデンサーを設けなくても十分な時間（選択されてから次に選択されるまでの間）電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を維持しうる。
【００３６】
即ち、従来、有効発光面積を狭める要因となっていたコンデンサーを排除することが可能となり、有効発光面積を広くすることが可能となる。このことはＥＬ表示装置の画質を明るくできることを意味する。
【００３７】
電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域３１、ドレイン領域３２、ＬＤＤ領域３３及びチャネル形成領域３４を含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３５、第１層間絶縁膜２０、ソース配線３６並びにドレイン配線３７を有して形成される。なお、ゲート電極３５はシングルゲート構造となっているが、マルチゲート構造であっても良い。
【００３８】
図６に示すように、スイッチング用ＴＦＴのドレインは電流制御用ＴＦＴのゲートに接続されている。具体的には電流制御用ＴＦＴ２０２のゲート電極３５はスイッチング用ＴＦＴ２０１のドレイン領域１４とドレイン線（接続配線とも言える）２２を介して電気的に接続されている。また、ソース線３６は電源供給線２１２に接続される。
【００３９】
この電流制御用ＴＦＴ２０２の特徴は、チャネル幅がスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル幅よりも大きい点である。即ち、図１２に示すように、スイッチング用ＴＦＴのチャネル長をＬ１、チャネル幅をＷ１とし、電流制御用ＴＦＴのチャネル長をＬ２、チャネル幅をＷ２とした場合、Ｗ２／Ｌ２≧５×Ｗ１／Ｌ１（好ましくはＷ２／Ｌ２≧１０×Ｗ１／Ｌ１）という関係式が成り立つようにする。このため、スイッチング用ＴＦＴよりも多くの電流を容易に流すことが可能である。
【００４０】
なお、マルチゲート構造であるスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル長Ｌ１は、形成された二つ以上のチャネル形成領域のそれぞれのチャネル長の総和とする。図１２の場合、ダブルゲート構造であるので、二つのチャネル形成領域のそれぞれのチャネル長Ｌ１a及びＬ１bを加えたものがスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル長Ｌ１となる。
【００４１】
本発明において、チャネル長Ｌ１、Ｌ２及びチャネル幅Ｗ１、Ｗ２は特定の数値範囲に限定されるものではないが、Ｗ１は０．１〜５μm（代表的には１〜３μm）、Ｗ２は０．５〜３０μm（代表的には２〜１０μm）とするのが好ましい。この時、Ｌ１は０．２〜１８μm（代表的には２〜１５μm）、Ｌ２は０．１〜５０μm（代表的には１〜２０μm）とするのが好ましい。
【００４２】
なお、電流制御用ＴＦＴ２０２では電流が過剰に流れることを防止するためチャネル長Ｌの長さを長めに設定することが望ましい。好ましくはＷ２／Ｌ２≧３（好ましくはＷ２／Ｌ２≧５）とするとよい。望ましくはは一画素あたり０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１．５μＡ）となるようにする。
【００４３】
これらの数値範囲とすることによりＶＧＡクラスの画素数（６４０×４８０）を有するＥＬ表示装置からハイビジョンクラスの画素数（１９２０×１０８０又は１２８０×１０２４）を有するＥＬ表示装置まで、あらゆる規格を網羅することができる。また、スイッチング用ＴＦＴ２０１に形成されるＬＤＤ領域の長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。
【００４４】
また、図５に示したＥＬ表示装置は、電流制御用ＴＦＴ２０２において、ドレイン領域３２とチャネル形成領域３４との間にＬＤＤ領域３３が設けられ、且つ、ＬＤＤ領域３３がゲート絶縁膜１８を介してゲート電極３５に重なっている領域と重なっていない領域とを有する点にも特徴がある。
【００４５】
電流制御用ＴＦＴ２０２は、ＥＬ素子２０４を発光させるための電流を供給すると同時に、その供給量を制御して階調表示を可能とする。そのため、大電流を流しても劣化しないようにホットキャリア注入による劣化対策を講じておく必要がある。また、黒色を表示する際は、電流制御用ＴＦＴ２０２をオフ状態にしておくが、その際、オフ電流値が高いときれいな黒色表示ができなくなり、コントラストの低下等を招く。従って、オフ電流値も抑える必要がある。
【００４６】
ホットキャリア注入による劣化に関しては、ゲート電極に対してＬＤＤ領域が重なった構造が非常に効果的であることが知られている。しかしながら、ＬＤＤ領域全体をゲート電極に重ねてしまうとオフ電流値が増加してしまうため、本出願人はゲート電極に重ならないＬＤＤ領域を直列に設けるという新規な構造によって、ホットキャリア対策とオフ電流値対策とを同時に解決している。
【００４７】
この時、ゲート電極に重なったＬＤＤ領域の長さは０．１〜３μm（好ましくは０．３〜１．５μm）にすれば良い。長すぎては寄生容量を大きくしてしまい、短すぎてはホットキャリアを防止する効果が弱くなってしまう。また、ゲート電極に重ならないＬＤＤ領域の長さは１．０〜３．５μｍ（好ましくは１．５〜２．０μｍ）にすれば良い。長すぎると十分な電流を流せなくなり、短すぎるとオフ電流値を低減する効果が弱くなる。
【００４８】
また、上記構造においてゲート電極とＬＤＤ領域とが重なった領域では寄生容量が形成されてしまうため、ソース領域３１とチャネル形成領域３４との間には設けない方が好ましい。電流制御用ＴＦＴはキャリア（ここでは電子）の流れる方向が常に同一であるので、ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を設けておけば十分である。
【００４９】
また、流しうる電流量を多くするという観点から見れば、電流制御用ＴＦＴ２０２の活性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を厚くする（好ましくは５０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは６０〜８０ｎｍ）ことも有効である。逆に、スイッチング用ＴＦＴ２０１の場合はオフ電流値を小さくするという観点から見れば、活性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を薄くする（好ましくは２０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも有効である。
【００５０】
第１パッシベーション膜４１の膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５００ｎｍ）とすれば良い。材料としては、珪素を含む絶縁膜（特に窒化酸化珪素膜又は窒化珪素膜が好ましい）を用いることができる。このパッシベーション膜４１は形成されたＴＦＴをアルカリ金属や水分から保護する役割をもつ。最終的にＴＦＴの上方に設けられるＥＬ層にはナトリウム等のアルカリ金属が含まれている。即ち、第１パッシベーション膜４１はこれらのアルカリ金属（可動イオン）をＴＦＴ側に侵入させない保護層としても働く。
【００５１】
また、第１パッシベーション膜４１に放熱効果を持たせることでＥＬ層の熱劣化を防ぐことも有効である。但し、図５の構造のＥＬ表示装置は基板１１側に光が放射されるため、第１パッシベーション膜４１は透光性を有することが必要である。また、ＥＬ層として有機材料を用いる場合、酸素との結合により劣化するので、酸素を放出しやすい絶縁膜は用いないことが望ましい。
【００５２】
アルカリ金属の透過を妨げ、さらに放熱効果をもつ透光性材料としては、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ばれた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜が挙げられる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙ）に代表されるアルミニウムの窒化物、炭化珪素（ＳｉｘＣｙ）に代表される珪素の炭化物、窒化珪素（ＳｉｘＮｙ）に代表される珪素の窒化物、窒化ホウ素（ＢｘＮｙ）に代表されるホウ素の窒化物、リン化ホウ素（ＢｘＰｙ）に代表されるホウ素のリン化物を用いることが可能である。また、酸化アルミニウム（ＡｌｘＯｙ）に代表されるアルミニウムの酸化物は透光性に優れ、熱伝導率が２０Ｗｍ-1Ｋ-1であり、好ましい材料の一つと言える。これらの材料には上記効果だけでなく、水分の侵入を防ぐ効果もある。
【００５３】
上記化合物に他の元素を組み合わせることもできる。例えば、酸化アルミニウムに窒素を添加して、ＡｌＮｘＯｙで示される窒化酸化アルミニウムを用いることも可能である。この材料にも放熱効果だけでなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果がある。
【００５４】
また、特開昭６２−９０２６０号公報に記載された材料を用いることができる。即ち、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素の少なくとも一種、好ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ（イッテルビウム），Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エルビウム），Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）から選ばれた少なくとも一つの元素）を用いることもできる。これらの材料にも放熱効果だけでなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果がある。
【００５５】
また、少なくともダイヤモンド薄膜又はアモルファスカーボン膜（特にダイヤモンドに特性の近いもの、ダイヤモンドライクカーボン等と呼ばれる。）を含む炭素膜を用いることもできる。これらは非常に熱伝導率が高く、放熱層として極めて有効である。但し、膜厚が厚くなると褐色を帯びて透過率が低下するため、なるべく薄い膜厚（好ましくは５〜１００ｎｍ）で用いることが好ましい。
【００５６】
なお、第１パッシベーション膜４１の目的はあくまでアルカリ金属や水分からＴＦＴを保護することにあるので、その効果を損なうものであってはならない。従って、上記放熱効果をもつ材料からなる薄膜を単体で用いることもできるが、これらの薄膜と、アルカリ金属や水分の透過を妨げうる絶縁膜（代表的には窒化珪素膜（ＳｉｘＮｙ）や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ））とを積層することは有効である。
【００５７】
また、ＥＬ表示装置には大きく分けて四つのカラー化表示方式があり、ＲＧＢに対応した三種類のＥＬ素子を形成する方式、白色発光のＥＬ素子とカラーフィルターを組み合わせた方式、青色又は青緑発光のＥＬ素子と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣＭ）とを組み合わせた方式、陰極（対向電極）に透明電極を使用してＲＧＢに対応したＥＬ素子を重ねる方式がある。図５には一つの画素しか図示していないが、同一構造の画素が赤、緑又は青のそれぞれの色に対応して形成され、これによりカラー表示を行うことができる。これら各色のＥＬ層は公知の材料を採用すれば良い。但し、本発明は発光方式に関わらず実施することが可能であり、上記四つの全ての方式を本発明に用いることができる。
【００５８】
また、第１パッシベーション膜４１を形成したら、各ＴＦＴを覆うような形で第２層間絶縁膜（平坦化膜と言っても良い）４４を形成し、ＴＦＴによってできる段差の平坦化を行う。第２層間絶縁膜４４としては、有機樹脂膜が好ましく、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いると良い。勿論、十分な平坦化が可能であれば、無機膜を用いても良い。
【００５９】
第２層間絶縁膜４４によってＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成されるＥＬ層は非常に薄いため、段差が存在することによってその部分に亀裂が入ったり、陽極と陰極が短絡したりする場合がある。従って、ＥＬ層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【００６０】
第２パッシベーション膜４５はＥＬ素子から拡散するアルカリ金属をブロッキングする重要な役割を担う。膜厚は５ｎｍ〜１μm（典型的には２０〜３００ｎｍ）とすれば良い。この第２パッシベーション膜４５は、アルカリ金属の透過を妨げうる絶縁膜を用いる。材料としては、第１パッシベーション膜４１として用いた材料を用いることができる。また、この第２パッシベーション膜４５はＥＬ素子で発生した熱を逃がしてＥＬ素子に熱が蓄積しないように機能する放熱層としても機能する。また、第２層間絶縁膜４４が有機樹脂膜である場合は熱に弱いため、ＥＬ素子で発生した熱が第２層間絶縁膜４４に悪影響を与えないようにする。また、第２パッシベーション膜４５は上記熱による劣化を防ぐと同時に、ＥＬ層中のアルカリ金属がＴＦＴ側へと拡散しないようにするための保護層としても機能し、さらにはＥＬ層側へＴＦＴ側から水分や酸素が侵入しないようにする保護層としても機能する。
【００６１】
前述のようにＥＬ表示装置を作製するにあたってＴＦＴを有機樹脂膜で平坦化することは有効であるが、ＥＬ素子で発生した熱による有機樹脂膜の劣化を考慮した構造は従来なかった。本発明では第２パッシベーション膜４５を設けることによってその点を解決している点も特徴の一つと言える。
【００６２】
画素電極（ＥＬ素子の陽極）４６は透明導電膜であり、第２パッシベーション膜４５、第２層間絶縁膜４４及び第１パッシベーション膜４１にコンタクトホール（開孔）を開けた後、形成された開孔部において電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン配線３７に接続されるように形成される。
【００６３】
画素電極４６が形成されたら、第２パッシベーション膜４５の上に有機樹脂膜でなる分離層１０１を形成する。本実施例では感光性のポリイミド膜をスピンコーティング法により形成し、パターニングによって分離層１０１を形成する。この分離層１０１はインクジェット方式でＥＬ層を形成する際の型であり、この分離層の配置によってＥＬ素子の形成される場所が画定する。
【００６４】
そして、分離層１０１を形成したら、次にＥＬ層（有機材料が好ましい）４７をインクジェット方式で形成する。ＥＬ層４７は単層又は積層構造で用いられるが、積層構造で用いられる場合が多い。発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔注入層又は正孔輸送層などを組み合わせて様々な積層構造が提案されているが、本発明ではいずれの構造であっても良い。また、ＥＬ層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。
【００６５】
本発明では既に公知のあらゆるＥＬ材料を用いることができる。公知の材料としては、有機材料が広く知られており、駆動電圧を考慮すると有機材料を用いるのが好ましい。有機ＥＬ材料としては、例えば、以下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用いることができる。
【００６６】
米国特許第４，３５６，４２９号、米国特許第４，５３９，５０７号、米国特許第４，７２０，４３２号、米国特許第４，７６９，２９２号、米国特許第４，８８５，２１１号、米国特許第４，９５０，９５０号、米国特許第５，０５９，８６１号、米国特許第５，０４７，６８７号、米国特許第５，０７３，４４６号、米国特許第５，０５９，８６２号、米国特許第５，０６１，６１７号、米国特許第５，１５１，６２９号、米国特許第５，２９４，８６９号、米国特許第５，２９４，８７０号、特開平１０−１８９５２５号公報、特開平８−２４１０４８号公報、特開平８−７８１５９号公報。
【００６７】
具体的には、正孔注入層としての有機材料は次のような一般式で表されるものを用いることができる。
【００６８】
【化１】
【００６９】
ここでＱはＮ又はＣ−Ｒ（炭素鎖）であり、Ｍは金属、金属酸化物又は金属ハロゲン化物であり、Ｒは水素、アルキル、アラルキル、アリル又はアルカリルであり、Ｔ１、Ｔ２は水素、アルキル又はハロゲンのような置換基を含む不飽和六員環である。
【００７０】
また、正孔輸送層としての有機材料は芳香族第三アミンを用いることができ、好ましくは次のような一般式で表されるテトラアリルジアミンを含む。
【００７１】
【化２】
【００７２】
ここでＡｒｅはアリレン群であり、ｎは１から４の整数であり、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9はそれぞれ選択されたアリル群である。
【００７３】
また、ＥＬ層、電子輸送層又は電子注入層としての有機材料は金属オキシノイド化合物を用いることができる。金属オキシノイド化合物としては以下のような一般式で表されるものを用いれば良い。
【００７４】
【化３】
【００７５】
ここでＲ2−Ｒ7は置き換え可能であり、次のような金属オキシノイド化合物を用いることもできる。
【００７６】
【化４】
【００７７】
ここでＲ2−Ｒ7は上述の定義によるものであり、Ｌ1−Ｌ5は１から１２の炭素元素を含む炭水化物群であり、Ｌ1、Ｌ2又はＬ2、Ｌ3は共にベンゾ環を形成することができる。また、次のような金属オキシノイド化合物でも良い。
【００７８】
【化５】
【００７９】
ここでＲ2−Ｒ6は置き換え可能である。このように有機ＥＬ材料としては有機リガンドを有する配位化合物を含む。但し、以上の例は本発明のＥＬ材料として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。
【００８０】
また、本発明ではＥＬ層の形成方法としてインクジェット方式を用いるため、好ましいＥＬ材料としてはポリマー系材料が多い。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系やポリフルオレン系などの高分子材料が挙げられる。カラー化するには、例えば、赤色発光材料にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発光材料にはポリフェニレンビニレン、青色発光材料にはポリフェニレンビニレン及びポリアルキルフェニレンが好ましい。
【００８１】
但し、以上の例は本発明のＥＬ材料として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。インクジェット法に使用できる有機ＥＬ材料については、特開平１０−０１２３７７号公報に記載されている材料を全て引用することができる。
【００８２】
なお、インクジェット方式はバブルジェット方式（サーマルインクジェット方式ともいう）とピエゾ方式とに大別されるが、本発明を実施するにはピエゾ方式が望ましい。
【００８３】
また、実際に画素電極上にＥＬ材料を塗布するときの形状は、実施形態１で示したようにストライプ状或いは複数のドットを連続させて長円状または長方形状に形成する。分離層１０１はインクジェット方式でＥＬ層を形成するに当たり隣接するＥＬ層が相互に混合しないための機能を有している。
【００８４】
カラー表示を行うには、図６で示すように赤色発光のＥＬ層４７Ｒ、緑色発光のＥＬ層４７Ｇ、青色発光のＥＬ層４７Ｂを形成する。このとき、それぞれのＥＬ層を順次形成しても良いし、赤、緑、青に対応するＥＬ層を同時に形成しても良い。また、ＥＬ形成溶液に含まれる溶媒を除去するためにベーク（焼成）処理が必要である。このベーク処理は全てのＥＬ層を形成した後で行っても良いし、各色のＥＬ層が形成し終えた時点で個別に行っても良い。このようにして、ＥＬ層の厚さを５０〜２５０ｎｍの厚さに形成する。
【００８５】
図２１は画素部における構成を説明するものであり、ストライプ状または長円状或いは長方形状に形成されたＥＬ層に複数の画素電極が形成されている様子を示している。図２１（Ａ）では異なる色で発光するＥＬ層１７０２ａ、１７０２ｂに対しそれぞれ複数の画素電極が設けられている。各画素電極にはスイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの２つのＴＦＴが接続されている。またＥＬ層１７０２ａと１７０２ｂは分離層１７０１により分離されている。マルチカラー表示するには、画素電極１７０３ａと１７０３ｂを一組として一つの画素１７１０ａを形成する。同様に画素１７１０ｂを隣に設けるとき、その間隔をＤとするとその値はＥＬ層の厚さの５〜１０倍とする。即ち２５０〜２５００ｎｍとする。
【００８６】
図２１（Ｂ）は他の構成例を示すものであり、例えば、赤、緑、青といった様に異なる色で発光するＥＬ層１７０５ａ、１７０５ｂ、１７０５ｃに対しそれぞれ複数の画素電極が設けられている。これらのＥＬ層は分離層１７０４で分離されている。マルチカラー或いはＲＧＢフルカラー表示するには、画素電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃを一組として一つの画素１７２０ａを形成する。同様に画素１７１０ｂを隣に設けるとき、その間隔をＤとすると、やはりその値はＥＬ層の厚さの５〜１０倍とする。即ち２５０〜２５００ｎｍとする。このようにすることで画像表示を鮮明なものとすることができる。
【００８７】
また、ＥＬ層４７を形成する際、処理雰囲気は極力水分の少ない乾燥雰囲気とし、不活性ガス中で行うことが望ましい。ＥＬ層は水分や酸素の存在によって容易に劣化してしまうため、形成する際は極力このような要因を排除しておく必要がある。例えば、乾燥窒素雰囲気、乾燥アルゴン雰囲気等が好ましい。
【００８８】
以上のようにしてＥＬ層４７をインクジェット方式により形成したら、次に陰極４８、補助電極４９を形成する。本明細書中では、画素電極（陽極）、ＥＬ層及び陰極で形成される発光素子をＥＬ素子と呼ぶ。
【００８９】
陰極４８は仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｌをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。また、補助電極４９は陰極４８を外部の水分等から保護膜するために設けられる電極であり、アルミニウム（Ａｌ）若しくは銀（Ａｇ）を含む材料が用いられる。この補助電極４８には放熱効果もある。
【００９０】
なお、ＥＬ層４７及び陰極４８は大気解放せずに乾燥された不活性雰囲気中にて連続的に形成することが望ましい。これはＥＬ層として有機材料を用いる場合、水分に非常に弱いため、大気解放した時の吸湿を避けるためである。さらに、ＥＬ層４７及び陰極４８だけでなく、その上の補助電極４９まで連続形成するとさらに良い。
【００９１】
また、第３パッシベーション膜５０の膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５００ｎｍ）とすれば良い。第３パッシベーション膜５０を設ける目的は、ＥＬ層４７を水分から保護する目的が主であるが、第２パッシベーション膜４５と同様に放熱効果をもたせても良い。従って、形成材料としては第１パッシベーション膜４１と同様のものを用いることができる。但し、ＥＬ層４７として有機材料を用いる場合、酸素との結合により劣化する可能性があるので、酸素を放出しやすい絶縁膜は用いないことが望ましい。
【００９２】
また、上述のようにＥＬ層は熱に弱いので、なるべく低温（好ましくは室温から１２０℃までの温度範囲）で成膜するのが望ましい。従って、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法又は溶液塗布法（スピンコーティング法）が望ましい成膜方法と言える。
【００９３】
このように、第２パッシベーション膜４５を設けるだけでも十分にＥＬ素子の劣化を抑制することはできるが、さらに好ましくはＥＬ素子を第２パッシベーション膜４５及び第２パッシベーション膜５０というようにＥＬ素子を挟んで形成された二層の絶縁膜によって囲み、ＥＬ層への水分、酸素の侵入を防ぎ、ＥＬ層からのアルカリ金属の拡散を防ぎ、ＥＬ層への熱の蓄積を防ぐ。その結果、ＥＬ層の劣化がさらに抑制されて信頼性の高いＥＬ表示装置が得られる。
【００９４】
また、本発明のＥＬ表示装置は図５のような構造の画素からなる画素部を有し、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴが配置されている。これによりオフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとが同じ画素内に形成でき、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）ＥＬ表示装置が得られる。
【００９５】
なお、図５の画素構造においてスイッチング用ＴＦＴとしてマルチゲート構造のＴＦＴを用いているが、ＬＤＤ領域の配置等の構成に関しては図１の構成に限定する必要はない。以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【００９６】
【実施例】
[実施例１]
本発明の実施例について図７〜図９を用いて説明する。ここでは、画素部とその周辺に設けられる駆動回路部のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路に関しては基本回路であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。
【００９７】
まず、図７（Ａ）に示すように、ガラス基板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では下地膜３０２として窒化酸化珪素膜を積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。
【００９８】
また、下地膜３０１の一部として、図５に示した第１パッシベーション膜４１と同様の材料からなる絶縁膜を設けることは有効である。電流制御用ＴＦＴは大電流を流すことになるので発熱しやすく、なるべく近いところに放熱効果のある絶縁膜を設けておくことは有効である。
【００９９】
次に下地膜３０１の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法で形成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い。
【０１００】
そして、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜若しくはポリシリコン膜ともいう）３０２を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱アニール法、レーザー光を用いたレーザーアニール法、赤外光を用いたランプアニール法がある。本実施例では、ＸｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いたレーザーアニール法で結晶化する。
【０１０１】
なお、本実施例では線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩形であっても良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエキシマレーザー光を用いることもできる。また、レーザー光の光源はエキシマレーザーに限定されるものではなく、ＹＡＧレーザーの第２高調波或いは第３高調波を用いても良い。
【０１０２】
本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも可能である。しかし、電流制御用ＴＦＴは大電流を流す必要性があるため、電流を流しやすい結晶質珪素膜を用いた方が有利である。
【０１０３】
なお、オフ電流を低減する必要のあるスイッチング用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、電流制御用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することは有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の両者の利点を生かすことができる。
【０１０４】
次に、図７（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜３０２上に酸化珪素膜でなる保護膜３０３を１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。この保護膜３０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【０１０５】
そして、その上にレジストマスク３０４a、３０４bを形成し、保護膜３０３を介してｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加する。なお、ｎ型不純物元素としては、代表的には１５族に属する元素、典型的にはリン又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフォスフィン（ＰＨ3）を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマドーピング法を用い、リンを１×１０18atoms/cm3の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。
【０１０６】
この工程により形成されるｎ型不純物領域３０５、３０６には、ｎ型不純物元素が２×１０16〜５×１０19atoms/cm3（代表的には５×１０17〜５×１０18atoms/cm3）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節する。
【０１０７】
次に、図７（Ｃ）に示すように、保護膜３０３を除去し、添加した１５族に属する元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射により活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギーで照射することが好ましい。なお、保護膜３０３をつけたままレーザー光を照射しても良い。尚、このレーザー光による不純物元素の活性化に際して、熱処理による活性化を併用しても構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０１０８】
この工程によりｎ型不純物領域３０５、３０６の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、３０６の周囲に存在するｎ型不純物元素を添加していない領域との境界部（接合部）が明確になる。このことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤＤ領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味する。
【０１０９】
次に、図７（Ｄ）に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以下、活性層という）３０７〜３１０を形成する。
【０１１０】
次に、図７（Ｅ）に示すように、活性層３０７〜３１０を覆ってゲート絶縁膜３１１を形成する。ゲート絶縁膜３１１としては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１１１】
次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形成し、パターニングしてゲート電極３１２〜３１６を形成する。なお、本実施例ではゲート電極と、ゲート電極に電気的に接続された引き回しのための配線（以下、ゲート配線という）とを別の材料で形成する。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート配線として用いる。これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はできなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。勿論、ゲート電極とゲート配線とを同一材料で形成してしまっても構わない。
【０１１２】
また、ゲート電極は単層の導電膜で形成しても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすることが好ましい。ゲート電極の材料としては公知のあらゆる導電膜を用いることができる。ただし、上述のように微細加工が可能、具体的には２μm以下の線幅にパターニング可能な材料が好ましい。
【０１１３】
代表的には、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、導電性を有するシリコン（Ｓｉ）から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、または前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜）を用いることができる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タンタル（ＴａＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のＴａ膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成すれば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止することができる。
【０１１４】
この時、ゲート電極３１３、３１６はそれぞれｎ型不純物領域３０５、３０６の一部とゲート絶縁膜３１１を介して重なるように形成する。この重なった部分が後にゲート電極と重なったＬＤＤ領域となる。
【０１１５】
次に、図８（Ａ）に示すように、ゲート電極３１２〜３１６をマスクとして自己整合的にｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形成される不純物領域３１７〜３２３にはｎ型不純物領域３０５、３０６の１／２〜１／１０（代表的には１／３〜１／４）の濃度でリンが添加されるように調節する。具体的には、１×１０16〜５×１０18atoms/cm3（典型的には３×１０17〜３×１０18atoms/cm3）の濃度が好ましい。
【０１１６】
次に、図８（Ｂ）に示すように、ゲート電極等を覆う形でレジストマスク３２４a〜３２４cを形成し、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加して高濃度にリンを含む不純物領域３２５〜３３１を形成する。ここでもフォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリンの濃度は１×１０20〜１×１０21atoms/cm3（代表的には２×１０20〜５×１０21atoms/cm3）となるように調節する。
【０１１７】
この工程によってｎチャネル型ＴＦＴのソース領域若しくはドレイン領域が形成されるが、スイッチング用ＴＦＴでは、図８（Ａ）の工程で形成したｎ型不純物領域３２０〜３２２の一部を残す。この残された領域が、図５におけるスイッチング用ＴＦＴのＬＤＤ領域１５a〜１５dに対応する。
【０１１８】
次に、図８（Ｃ）に示すように、レジストマスク３２４a〜３２４cを除去し、新たにレジストマスク３３２を形成する。そして、ｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を添加し、高濃度にボロンを含む不純物領域３３３、３３４を形成する。ここではジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法により３×１０20〜３×１０21atoms/cm3（代表的には５×１０20〜１×１０21atoms/cm3ノ）濃度となるようにボロンを添加する。
【０１１９】
なお、不純物領域３３３、３３４には既に１×１０20〜１×１０21atoms/cm3の濃度でリンが添加されているが、ここで添加されるボロンはその少なくとも３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成されていたｎ型の不純物領域は完全にＰ型に反転し、Ｐ型の不純物領域として機能する。
【０１２０】
次に、レジストマスク３３２を除去した後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、ファーネスアニール法、レーザーアニール法、またはランプアニール法で行うことができる。本実施例では電熱炉において窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱処理を行う。
【０１２１】
このとき雰囲気中の酸素を極力排除することが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在していると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加を招くと共に後にオーミックコンタクトを取りにくくなるからである。従って、上記活性化工程における処理雰囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１２２】
次に、活性化工程が終了したら図８（Ｄ）に示すように３００ｎｍ厚のゲート線３３５を形成する。ゲート配線３３５の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする金属膜を用いれば良い。配置としては図２のゲート配線２１１のように、スイッチング用ＴＦＴのゲート電極３１４、３１５（図２のゲート電極１９a、１９bに相当する）を電気的に接続するように形成する。
【０１２３】
このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗を非常に小さくすることができるため、面積の大きい画像表示領域（画素部）を形成することができる。即ち、画面の大きさが対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のＥＬ表示装置を実現する上で、本実施例の画素構造は極めて有効である。
【０１２４】
次に、図９（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜３３６を形成する。第１層間絶縁膜３３６としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００ｎｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を積層した構造とする。
【０１２５】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。尚、水素化処理は第１層間絶縁膜３３６を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を行い、その後で残り８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
【０１２６】
次に、第１層間絶縁膜３３６に対してコンタクトホールを形成し、ソース配線３３７〜３４０と、ドレイン配線３４１〜３４３を形成する。なお、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続形成した３層構造の積層膜とする。勿論、他の導電膜でも良い。
【０１２７】
次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜３４４を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３４４として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。勿論、図５の第１パッシベーション膜４１と同様の材料を用いることが可能である。
【０１２８】
なお、窒化酸化珪素膜の形成に先立ってＨ2、ＮＨ3等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行うことは有効である。この前処理により励起された水素が第１層間絶縁膜３３６に供給され、熱処理を行うことで、第１パッシベーション膜３４４の膜質が改善される。それと同時に、第１層間絶縁膜３３６に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化することができる。
【０１２９】
次に、有機樹脂からなる第２層間絶縁膜３４７を形成する。有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。特に、第２層間絶縁膜３４６は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴによって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに好ましくは２〜４μm）とすれば良い。
【０１３０】
次に、第２層間絶縁膜３４７上に１００ｎｍ厚の第２パッシベーション膜３４８を形成する。本実施例ではＳｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ及びＬａを含む絶縁膜を用いるため、その上に設けられるＥＬ層からのアルカリ金属の拡散を防止することができる。また、同時にＥＬ層に水分を侵入させず、且つ、ＥＬ層で発生した熱を分散させて、熱によるＥＬ層の劣化や平坦化膜（第２層間絶縁膜）の劣化を抑制することができる。
【０１３１】
そして、第２パッシベーション膜３４８、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４４にドレイン配線３４３に達するコンタクトホールを形成し、画素電極３４９を形成する。本実施例では酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１１０ｎｍの厚さに形成し、パターニングを行って画素電極とする。この画素電極３４９がＥＬ素子の陽極となる。なお、他の材料として、酸化インジウム・チタン膜や酸化インジウム・亜鉛膜を用いることも可能である。
【０１３２】
尚、本実施例では画素電極３４９がドレイン配線３４３を介して電流制御用ＴＦＴのドレイン領域３３１へと電気的に接続された構造となっている。この構造には次のような利点がある。
【０１３３】
画素電極３４９はＥＬ層（発光層）や電荷輸送層などの有機材料に直接接することになるため、ＥＬ層等に含まれた可動イオンが画素電極中を拡散する可能性がある。即ち、本実施例の構造は画素電極３４９を直接活性層の一部であるドレイン領域３３１へ接続せず、ドレイン配線３４３を中継することによって活性層中への可動イオンの侵入を防ぐことができる。
【０１３４】
次に、図９（Ｃ）に示すように、ＥＬ層３５０をインクジェット方式により形成し、さらに大気解放しないで陰極（ＭｇＡｇ電極）３５１、補助電極３５２を形成する。このときＥＬ層３５０及び陰極３５１を形成するに先立って画素電極３４９に対して熱処理を施し、水分を完全に除去しておくことが望ましい。なお、本実施例ではＥＬ素子の陰極としてＭｇＡｇ電極を用いるが、公知の他の材料であっても良い。
【０１３５】
尚、ＥＬ層３５０としては実施形態２で説明した材料を用いることができる。例えば、正孔注入層（Hole injecting layer）、正孔輸送層（Hole transporting layer）、発光層（Emitting layer）及び電子輸送層（Electron transporting layer）でなる４層構造をＥＬ層としても良いし、電子輸送層を設けない場合もあり、電子注入層を設ける場合もある。また、正孔注入層を省略する場合もある。このように組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいずれの構成を用いても構わない。
【０１３６】
正孔注入層又は正孔輸送層としてはアミン系のＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）を用いればよく、他にもヒドラゾン系（代表的にはＤＥＨ）、スチルベン系（代表的にはＳＴＢ）、スターバスト系（代表的にはｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等を用いることができる。特にガラス転移温度が高く結晶化しにくいスターバスト系材料が好ましい。
【０１３７】
発光層としては赤色発光層としてはＢＰＰＣ、ペリレン、ＤＣＭが用いることができるが、特にＥｕ（ＤＢＭ）3（Ｐｈｅｎ）で示されるＥｕ錯体（J.Kido et.al,Appl.Phys.,vol.35,pp.L394-396,1996に詳しい。）は６２０ｎｍの波長に鋭い発光をもち単色性が高い。
【０１３８】
また、緑色発光層として代表的にはＡｌｑ3（8-hydroxyquinoline alminium）に数モル％のキナクリドン又はクマリンを添加した材料を用いることができる。化学式は以下のようになる。
【０１３９】
【化６】
【０１４０】
また、青色発光層として代表的にはＤＳＡ（ジスチルアリーレン誘導体）にアミノ置換ＤＳＡを添加したジスチルアリーレンアミン誘導体を用いることができる。特に、性能の高い材料であるジスチリルビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を用いることが好ましい。化学式は以下のようになる。
【０１４１】
【化７】
【０１４２】
また、補助電極３５２でもＥＬ層３５０を水分や酸素から保護することは可能であるが、さらに好ましくは第３パッシベーション膜３５３を設けると良い。本実施例では第３パッシベーション膜３５３として３００ｎｍ厚の窒化珪素膜を設ける。この第３パッシベーション膜も補助電極３５２の後に大気解放しないで連続的に形成しても構わない。勿論、第３パッシベーション膜３５３としては、図５の第３パッシベーション膜５０と同一の材料を用いることができる。
【０１４３】
補助電極３５２はＭｇＡｇ電極３５１の劣化を防ぐために設けられ、Ａｌを主成分とする金属膜が代表的である。勿論、他の材料でも良い。また、ＥＬ層３５０、ＭｇＡｇ電極３５１は非常に水分に弱いので、補助電極３５２までを大気解放しないで連続的に形成し、外気からＥＬ層を保護することが望ましい。
【０１４４】
尚、ＥＬ層３５０の膜厚は１０〜４００ｎｍ（典型的には６０〜１６０ｎｍ）、ＭｇＡｇ電極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０ｎｍ）とすれば良い。また、ＥＬ層３５０を積層構造とする場合、各層の膜厚は１０〜１００ｎｍの範囲とすれば良い。
【０１４５】
こうして図９（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成する。ところで、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、画素部だけでなく駆動回路部にも最適な構造のＴＦＴを配置することにより、非常に高い信頼性を示し、動作特性も向上しうる。
【０１４６】
まず、極力動作速度を落とさないようにホットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴを、駆動回路を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０５として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプリング回路（サンプル及びホールド回路）などが含まれる。デジタル駆動を行う場合には、Ｄ／Ａコンバータなどの信号変換回路も含まれうる。
【０１４７】
本実施例の場合、図９（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型２０５の活性層は、ソース領域３５５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネル形成領域３５８を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶縁膜３１１を介してゲート電極３１３と重なっている。
【０１４８】
ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ２０５はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域３５７は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
【０１４９】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０６は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５と同様にＬＤＤ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。尚、駆動回路の中でもサンプリング回路は他の回路と比べて少し特殊であり、チャネル形成領域を双方向に大電流が流れる。即ち、ソース領域とドレイン領域の役割が入れ替わるのである。さらに、オフ電流値を極力低く抑える必要があり、そういった意味でスイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの中間程度の機能を有するＴＦＴを配置することが望ましい。
【０１５０】
従って、サンプリング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、図１３に示すような構造のＴＦＴを配置することが望ましい。図１３に示すように、ＬＤＤ領域９０１a、９０１bの一部がゲート絶縁膜９０２を介してゲート電極９０３と重なる。この効果は電流制御用ＴＦＴ２０２の説明で述べた通りであり、サンプリング回路の場合はチャネル形成領域９０４を挟む形で設ける点が異なる。
【０１５１】
また、図５に示したような構造の画素を形成して画素部を形成している。画素内に形成されるスイッチング用ＴＦＴ及び電流制御用ＴＦＴの構造については、図５で既に説明したのでここでの説明は省略する。
【０１５２】
なお、実際には図９（Ｃ）まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性の高い保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やセラミックス製シーリングカンなどのハウジング材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、ハウジング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸化バリウム）を配置することでＥＬ層の信頼性（寿命）が向上する。
【０１５３】
また、パッケージング等の処理により気密性を高めたら、基板上に形成された素子又は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター（フレキシブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を取り付けて製品として完成する。このような出荷できる状態にまでしたＥＬ表示装置を本明細書中ではＥＬモジュールという。
【０１５４】
ここで本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を図１０の斜視図を用いて説明する。本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガラス基板６０１上に形成された、画素部６０２と、ゲート側駆動回路６０３と、ソース側駆動回路６０４で構成される。画素部のスイッチング用ＴＦＴ６０５はｎチャネル型ＴＦＴであり、ゲート側駆動回路６０３に接続されたゲート配線６０６、ソース側駆動回路６０４に接続されたソース配線６０７の交点に配置されている。また、スイッチング用ＴＦＴ６０５のドレインは電流制御用ＴＦＴ６０８のゲートに接続されている。
【０１５５】
さらに、電流制御用ＴＦＴ６０６のソース側は電源供給線６０９に接続される。本実施例のような構造では、電源供給線６０９には接地電位（アース電位）が与えられている。また、電流制御用ＴＦＴ６０８のドレインにはＥＬ素子６１０が接続されている。また、このＥＬ素子６１０のカソードには所定の電圧（本実施例では１０〜１２Ｖ）が加えられる。そして、外部入出力端子となるＦＰＣ６１１には駆動回路まで信号を伝達するための入出力配線（接続配線）６１２、６１３、及び電源供給線６０９に接続された入出力配線６１４が設けられている。
【０１５６】
また、図１０に示したＥＬ表示装置の回路構成の一例を図１１に示す。図１１の回路構成はアナログ駆動の例であり、ソース側駆動回路７０１、ゲート側駆動回路（Ａ）７０７、ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１、画素部７０６を有している。なお、本明細書中において、駆動回路とはソース側処理回路およびゲート側駆動回路を含めた総称である。
【０１５７】
ソース側駆動回路７０１は、シフトレジスタ７０２、レベルシフタ７０３、バッファ７０４、サンプリング回路（サンプル及びホールド回路）７０５を備えている。また、ゲート側駆動回路（Ａ）７０７は、シフトレジスタ７０８、レベルシフタ７０９、バッファ７１０を備えている。ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１も同様な構成である。
【０１５８】
ここで、シフトレジスタ７０２、７０８は駆動電圧が５〜１６Ｖ（代表的には１０Ｖ）であり、回路を形成するＣＭＯＳ回路に使われるｎチャネル型ＴＦＴは図９（Ｃ）の２０５で示される構造が適している。
【０１５９】
また、レベルシフタ７０３、７０９、バッファ７０４、７１０は、駆動電圧は１４〜１６Ｖと高くなるが、シフトレジスタと同様に、図９（Ｃ）のｎチャネル型ＴＦＴ２０５を含むＣＭＯＳ回路が適している。なお、ゲート配線をダブルゲート構造、トリプルゲート構造といったマルチゲート構造とすることは、各回路の信頼性を向上させる上で有効である。また、サンプリング回路７０５は駆動電圧が１４〜１６Ｖであるが、ソース領域とドレイン領域が反転する上、オフ電流値を低減する必要があるので、図１３のｎチャネル型ＴＦＴ２０８を含むＣＭＯＳ回路が適している。画素部７０６は駆動電圧が１４〜１６Ｖであり、図５に示した構造の画素を配置する。
【０１６０】
上記構成は、図７〜９に示した作製工程に従ってＴＦＴを作製することによって容易に実現することができる。また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の作製工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路など駆動回路以外の論理回路を同一基板上に形成することが可能であり、さらにはメモリ部やマイクロプロセッサ等を形成しうると考えている。
【０１６１】
さらに、ハウジング材をも含めた本実施例のＥＬモジュールについて図１４、図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて図１０、図１１で用いた符号を引用することにする。
【０１６２】
図１４において、６０１は基板、６０２は画素部、６０３はソース側駆動回路、６０４はゲート側駆動回路、６１２は画素部６０２、ソース側駆動回路６０３、ゲート側駆動回路６０４をＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６１１に電気的に接続するための接続配線である。また、ＦＰＣは外部機器へと電気的に接続され、これにより画素部６０２、ソース側駆動回路６０３及びゲート側駆動回路６０４に外部からの信号を入力することができる。画素部６０２、ソース側駆動回路６０３及びゲート側駆動回路６０４は基板６０１上に形成された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で形成されている。なお、ＴＦＴとしては如何なる構造のＴＦＴを用いても良い。勿論、公知の構造であっても良い。さらに、充填材（図示せず）、カバー材１４０７、シール材（図示せず）及びフレーム材１４０８が形成される。
【０１６３】
ここで、図１４をＡ−Ａ’で切断した断面図を図１５（Ａ）に、Ｂ−Ｂ’で切断した断面図を図１５（Ｂ）に示す。なお、図１５（Ａ）、（Ｂ）では図１４と同一の部位に同一の符号を用いている。
【０１６４】
図１５（Ａ）に示すように、基板６０１上に画素部６０２、駆動回路６０３が形成されており、画素部６０２は電流制御用ＴＦＴ１５０１とそれに電気的に接続された画素電極１５０２を含む複数の画素により形成される。この画素電極１５０２はＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極１５０２を覆うようにＥＬ層１５０３が形成され、その上にはＥＬ素子の陰極１５０４が形成される。
【０１６５】
陰極１５０４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線６１２を経由してＦＰＣ６１１に電気的に接続されている。さらに、画素部６０２及び駆動回路６０３に含まれる素子は全てパッシベーション膜１５０７で覆われている。
【０１６６】
さらに、ＥＬ素子を覆うようにして充填材１５０８を設ける。この充填材１５０８はカバー材１４０７を接着するための接着剤としても機能する。充填材１５０８としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材１５０８の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保ち続けられるので好ましい。
【０１６７】
また、カバー材１４０７としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材１５０８としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μmのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【０１６８】
但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によってはカバー材１４０７が透光性を有する必要がある。即ち、図１５の場合はカバー材１４０７の反対側に光が放射されるので材質は問わないが、カバー材１４０７側に放射されるような場合はカバー材１４０７に透光性の高い部材を用いる。
【０１６９】
次に、充填材１５０８を用いてカバー材１４０７を接着した後、充填材１５０８の側面（露呈面）を覆うようにフレーム材１４０８を取り付ける。フレーム材１４０８はシール材（接着剤として機能する）１５０９によって接着される。このとき、シール材１５０９としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましいが、ＥＬ層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良い。なお、シール材１５０９はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、シール材１５０９の内部に乾燥剤を添加してあっても良い。
【０１７０】
以上のような方式を用いてＥＬ素子を充填材１５０８に封入することにより、ＥＬ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等のＥＬ層の酸化による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ＥＬ表示装置を作製することができる。
【０１７１】
[実施例２]
実施例１ではＴＦＴを形成した基板側にＥＬ素子で発光した光を放射する形式のＥＬ表示装置について示した。この場合には、少なくともＴＦＴが形成された領域は影となり、その分画素部の開口率は低下する。一方、ＥＬ素子で発光した光を上方（ＴＦＴが形成された基板の反対側）に放射する形式とすると、少なくとも開口率を向上させることは容易となる。
【０１７２】
図１８は上方に光を放射する形式のＥＬ表示素子の構成を示す。スイッチング用ＴＦＴ２０１と電流制御用ＴＦＴ２０２の構成は実施形態２と同様なものであり、ここではその他の部分の差異について説明する。
【０１７３】
電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン側に接続する陰極側画素電極９４９は第２パッシベーション膜９４５上に形成する。分離層９５１は有機樹脂材料で形成する。そして、陰極９４８をＭｇＡｇ（ＭｇとＡｌをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）、ＭｇＡｇＡｌ、ＬｉＡｌ、ＬｉＦＡｌ等の材料を用いて形成する。
【０１７４】
ＥＬ層９４７も実施形態１または実施形態２と同様にしてインクジェット方式で形成する。さらに、ＩＴＯなどの透明導電膜材料で陽極側画素電極を形成し、その上に第３パッシベーション膜９５０を形成して上方に光を放射する形式のＥＬ表示素子が完成する。
【０１７５】
[実施例３]
本発明のインクジェット方式によるＥＬ層の作製方法、及び作製されたＥＬ層はパッシブ型のＥＬ表示装置にも適用できる。その実施例を図１６を用いて説明する。
【０１７６】
図１６（Ａ）において基板１６０１はコーニング社の＃１７３７ガラス基板に代表される無アルカリガラス基板、結晶化ガラス基板、表面に酸化珪素または窒化珪素等を形成したソーダライムガラス基板、プラスチック基板などを適用することができる。基板１６０１上には透明電極１６０２が５０〜２００ｎｍの厚さに形成され、エッチング処理やリフトオフ法等の手法により短冊状に複数個に分割する。透明電極１６０１はＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ−ＺｎＯ等の材料で形成する。そして、ポリイミド等の有機樹脂材料を用いて、短冊状に形成した透明電極１６０２の側端部に接するように分離層１６０３を０．５〜２μｍの厚さで形成する。
【０１７７】
ＥＬ層は単層又は積層構造で用いられる。積層構造は、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔注入層又は正孔輸送層などを組み合わせた積層構造で形成されるが、本実施例では正孔注入層と発光層を積層させた構造で形成する。まず、図１６（Ｂ）に示すように正孔注入層１６０６を形成する。正孔注入層は必ずしも必要なものではないが、発光効率の向上のために設けると好ましい場合がある。正孔注入層の材料は実施形態１で示したように、テトラアリルジアミンを含む有機材料で形成する。この場合もインクジェット方式を用い、インクヘッド１６０４から吐出した溶液１６０５を、分離層の間にストライプ状、または複数のドットを連結させて長円状または長方形状に形成する。その後、ホットプレート等により１００℃程度に加熱し不要な水分等を蒸発させる。
【０１７８】
図１６（Ｃ）に示すように発光層もインクジェット方式で形成する。カラー表示をする場合には、赤、緑、青の各色のシリンダーを有するインクヘッドを用い、発光材料を含有するＥＬ形成溶液１６０９を正孔注入層上に吐出させて形成する。発光層１６０８は、好ましいＥＬ材料として、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系やポリフルオレン系などの高分子材料がある。カラー化するには、例えば、赤色発光材料にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発光材料にはポリフェニレンビニレン、青色発光材料にはポリフェニレンビニレン及びポリアルキルフェニレンが好ましい。このようにして、赤、緑、青の各色に対応した発光層１６０８Ｒ、１６０８Ｇ、１６０８Ｂをストライプ状、または複数のを連結させて長円状または長方形状に形成する。インクジェット方式においても、形成時にＥＬ材料が酸化して劣化するのを防ぐために窒素またはアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で作業を行うようにする。
【０１７９】
そして、陰極材料をＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）、ＭｇＡｇＡｌ、ＬｉＡｌ、ＬｉＦＡｌ等の材料で形成する。この陰極材料は、代表的には真空蒸着法で１〜５０ｎｍの厚さで形成する。さらにこの上に補助電極としてＡｌなどを積層させる。図１６（Ｄ）の陰極層１６１０はこのような構成を示し、それぞれの膜形成時にマスク部材を用い短冊状に形成する。短冊状に形成された陰極層１６１０は、やはり同様に短冊状に形成した透明電極１６０２とほぼ直交するように形成する。この陰極層１６１０上には窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜などでパッシベーション膜１６１１が形成される。
【０１８０】
ここで示したＥＬ層を形成する材料は水分や湿気等に弱いためハウジング材で封止することが望ましい。ハウジング材１６１４の材質はガラス、ポリマー等の絶縁性物質が好ましい。例えば、非晶質ガラス（硼硅酸塩ガラス、石英等）、結晶化ガラス、セラミックスガラス、有機系樹脂（アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等）、シリコーン系樹脂が挙げられる。また、セラミックスを用いても良い。また、接着剤１７０５が絶縁性物質であるならステンレス合金等の金属材料を用いることも可能である。
【０１８１】
また、ハウジング材１６１４をＥＬ層が形成された基板に張り合わせる接着剤１６１２の材質は、エポキシ系樹脂、アクリレート系樹脂等の接着剤を用いることが可能である。さらに、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を接着剤として用いることもできる。但し、可能な限り酸素、水分を透過しない材質であることが必要である。接着剤１６１２には酸化バリウム等の乾燥剤１６１３を混入させておいても良い。このようにしてパッシブ型のＥＬ表示装置を形成することができる。
【０１８２】
[実施例４]
ＥＬ素子を形成する薄膜形成装置の一例を図１７に示す。図１７に示したのは発光層として高分子系有機ＥＬ層、陰極層として周期律表の１族若しくは２族に属する元素を含む金属膜、補助電極としてＡｌ等の導電膜、パッシベーション膜を連続して形成する装置である。
【０１８３】
図１７において、４０１は基板の搬入または搬出を行う搬送室であり、ロード・アンロード室とも呼ばれる。ここに基板をセットしたキャリア４０２が配置される。尚、搬送室４０１は基板搬入用と基板搬出用と区別されていても良い。また、４０３は基板４０４を搬送する機構（以下、搬送機構という）４０５を含む共通室である。基板のハンドリングを行うロボットアームなどは搬送機構（１）４０５の一種である。
【０１８４】
共通室４０３にはゲート４０６a〜４０６fを介して複数の処理室が連結されている。図１７の構成では共通室４０３を数ｍＴｏｒｒから数十ｍＴｏｒｒに減圧し、各処理室はゲート４０６a〜４０６fによって共通室４０３とは遮断されている。この場合、インクジェット印刷用処理室４１５とスピンコート用処理室４０８は窒素またはアルゴン等の不活性ガスを満たした常圧中で行われるため、共通室４０３との間に、真空排気用処理室４１２を設けた構成となっている。
【０１８５】
減圧下で所定の作業を行う各処理室には排気ポンプを設けることで真空下での処理を行うことが可能となる。排気ポンプとしては、油回転ポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ若しくはクライオポンプを用いることが可能であるが、水分の除去に効果的なクライオポンプが好ましい。
【０１８６】
発光層や注入層から成るＥＬ層の形成は、インクジェット印刷用処理室４１５、またはスピンコート用処理室４０８で行う。インクジェット印刷用処理室４１５には基板保持手段や図３で説明したインクヘッド等が設けられている。また、前述のように有機ＥＬ材料は水分に極めて弱いため、インクジェット印刷用処理室４１５、スピンコート用処理室４０８は常に不活性雰囲気に保たれている。
【０１８７】
基板の搬送は、まず真空排気用処理室４１２を共通室４０３と同じ圧力まで減圧しておき、その状態でゲート４０６dを開けて基板を搬送する。そして、ゲート４０６dを閉めた後、真空排気用処理室４１２内を不活性ガスでパージし、常圧に戻った時点でゲート４１３を開けて基板搬送室４１４にある搬送機構（２）４１８で基板をインクジェット印刷用処理室４１５、スピンコート用処理室４０８に搬送する。
【０１８８】
本発明では有機ＥＬ層はインクジェット方式で形成するものであるが、発光層をインクジェット方式で形成し、正孔または電子注入層や正孔または電子輸送層などの一部の層をスピンコート法で形成するといったように両者を適宣組み合わせて形成しても良い。
【０１８９】
ＥＬ層の形成工程が終了したら、ゲート４１３を開けて真空排気用処理室４１２へ基板を搬送し、ゲート４１３及びゲート４０６dを閉めた状態で真空排気を行う。真空排気用処理室４１２が共通室４０３と同じ減圧状態にまで達したら、ゲート４０６dを開けて基板を共通室へと搬送する。
【０１９０】
尚、ここでは焼成用処理室４０９を設けているが、真空排気用処理室４１２のサセプターを加熱できるようにして、ここで焼成工程を行っても良い。焼成後に真空排気することで、脱ガスを抑えることが可能である。
【０１９１】
第１成膜用処理室４１０では陰極の形成を行う。陰極材料としては、公知の材料を用いて行う。陰極は真空蒸着法で形成するが、そのとき基板表面（高分子系ＥＬ層が形成された面）は、上向き（フェイスアップ方式）であっても下向き（フェイスダウン方式）であっても良い。
【０１９２】
フェイスアップ方式の場合、共通室４０３から搬送された基板をそのままサセプターに設置すれば良いため非常に簡易である。フェイスダウン方式の場合、搬送機構（１）４０５若しくは第１成膜用処理室４１０に、基板を反転させるための機構を備えておく必要が生じるため搬送機構が複雑になるが、ゴミの付着が少ないという利点が得られる。
【０１９３】
尚、第１成膜用処理室１１０において蒸着処理を行う場合には、蒸着源を具備しておく必要がある。蒸着源は複数設けても良い。また、抵抗加熱方式の蒸着源としても良いし、ＥＢ（電子ビーム）方式の蒸着源としても良い。
【０１９４】
第２成膜用処理室４１１は、気相成膜法により電極を形成するための処理室である。ここでは陰極を補助するための補助電極の形成が行われる。また、蒸着法又はスパッタ法が用いられるが、蒸着法の方がダメージを与えにくいので好ましい。いずれにしてもゲート４０６fによって共通室４０３と遮断され、真空下で成膜が行われる。尚、気相成膜法として蒸着法を行う場合には、蒸着源を設ける必要がある。蒸着源に関しては第１気相成膜用処理室４１０と同様で構わないので、ここでの説明は省略する。
【０１９５】
陰極として良く用いられる金属膜は、周期律表の１族若しくは２族に属する元素を含む金属膜であるが、これらの金属膜は酸化しやすいので表面を保護しておくことが望ましい。また、必要な膜厚も薄いため、抵抗率の低い導電膜を補助的に設けて陰極の抵抗を下げ、加えて陰極の保護を図る。抵抗率の低い導電膜としてはアルミニウム、銅又は銀を主成分とする金属膜が用いられる。
【０１９６】
次に、第３成膜用処理室４０７では、第３パッシベーション膜を形成するための処理室である。第３パッシベーション膜は窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜等をプラズマＣＶＤ法で形成する。従って、図示していないが、ＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3などのガス供給系、１３．５６〜６０ＭＨｚの高周波電源を用いたプラズマ発生手段、基板加熱手段などが設けられている。有機材料から成るＥＬ層は水分または湿気に弱いので、ＥＬ層を形成後大気雰囲気に晒すことなく連続してこのようなパッシベーション膜を設けると良い。
【０１９７】
以上の構成でなる薄膜形成装置の最大の特徴は、ＥＬ層の形成うインクジェット方式により行われ、且つ、そのための手段が陰極を形成する手段と共にマルチチャンバー方式の薄膜形成装置に搭載されている点にある。従って、透明導電膜でなる陽極上を表面酸化する工程から始まって、補助電極を形成する工程までを一度も外気に晒すことなく行うことが可能である。その結果、劣化に強い高分子系ＥＬ層を簡易な手段で形成することが可能となり、信頼性の高いＥＬ表示装置を作製することが可能となる。
【０１９８】
[実施例５]
実施例１では、結晶質珪素膜３０２の形成手段としてレーザー結晶化を用いているが、本実施例では異なる結晶化手段を用いる場合について説明する。
【０１９９】
本実施例では、非晶質珪素膜を形成した後、特開平７−１３０６５２号公報に記載された技術を用いて結晶化を行う。同公報に記載された技術は、結晶化を促進（助長）する触媒として、ニッケル等の元素を用い、結晶性の高い結晶質珪素膜を得る技術である。
【０２００】
また、結晶化工程が終了した後で、結晶化に用いた触媒を除去する工程を行っても良い。その場合、特開平１０−２７０３６３号若しくは特開平８−３３０６０２号に記載された技術により触媒をゲッタリングすれば良い。また、本出願人による特願平１１−０７６９６７の出願明細書に記載された技術を用いてＴＦＴを形成しても良い。
【０２０１】
以上のように、実施例１に示した作製工程は一実施例であって、図５又は実施例１の図９（Ｃ）の構造が実現できるのであれば、他の作製工程を用いても問題はない。尚、本実施例の構成は、実施形態２及び実施例１〜２のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２０２】
[実施例６]
本発明を実施して形成されたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置またはパッシブ型ＥＬ表示装置（ＥＬモジュール）は、自発光型であるため液晶表示装置に比べて明るい場所での視認性に優れている。そのため直視型のＥＬ表示装置（ＥＬモジュールを組み込んだ表示装置を指す）として用途は広い。
【０２０３】
尚、ＥＬ表示装置が液晶表示装置よりも有利な点の一つとして視野角の広さが挙げられる。従って、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角３０インチ以上（典型的には４０インチ以上）の表示装置（表示モニタ）として本発明のＥＬ表示装置を用いるとよい。
【０２０４】
また、ＥＬ表示装置（パソコンモニタ、ＴＶ放送受信用モニタ、広告表示モニタ等）として用いるだけでなく、様々な電子装置の表示装置として用いることができる。その様な電子装置としては、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）、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはコンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（ＬＤ）又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ディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら半導体装置の例を図１９と図２０に示す。
【０２０５】
図１９（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２００３に用いることができる。本発明のＥＬ表示装置は特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に対角３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０２０６】
図１９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明のＥＬ表示装置を表示部２１０２に用いることができる。
【０２０７】
図１９（Ｃ）はヘッドマウント型ディスプレイであり、本体２２０１、信号ケーブル２２０２、固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０５、ＥＬ表示装置２２０６等を含む。これは、ＥＬ表示装置２２０６で写し出された画像情報を光学系により表示部２２０４に映し出す構成になっており、本発明は表示装置２２０６に用いることができる。
【０２０８】
図１９（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２３０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５等を含む。表示部（ａ）は主として画像情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明のＥＬ表示装置はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置としては、ＣＤ再生装置、ゲーム機器などに本発明を用いることができる。
【０２０９】
図１９（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、カメラ部２４０２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２４０５に用いることができる。
【０２１０】
図１９（Ｆ）はパーソナルコンピュータであり、本体２５０１、表示部２５０３、キーボード２５０４等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２５０３に用いることができる。
【０２１１】
図２０（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６等から構成されている。本発明のＥＬ表示装置は低消費電力であり、表示部２６０４に好適に用いることができる。
【０２１２】
図２０（Ｂ）は車載用オーディオ機器であり、本体２７０１、表示部２７０２、操作スイッチ２７０３、２７０４等を含む。本発明のＥＬ表示装置は視野角が広いので視認性に優れることから表示部２７０２に好適に用いることができる。
【０２１３】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜５のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０２１４】
[実施例７]
図２２は本発明のインクジェット方式を用いてＥＬ層を形成した試料の顕微鏡写真を示す。試料の構造は、アクリル樹脂で形成した絶縁膜上にＩＴＯで形成した画素電極が設けられ、感光性アクリル樹脂で形成した分離層がストライプ状に設けられている。
【０２１５】
ＩＴＯ上には最初に溶液塗布法（スピンコーティング法）でＰＥＤＯＴ層が形成される。そのとき、ＩＴＯは疎水性であるので、親水性とするため酸素プラズマ処理とＣＦ4プラズマ処理を行っている。
【０２１６】
ＥＬ層はアニソール２０ｍｇにＰＰＶを０．０４ｇの割合で溶かしたものを用い、インクジェット方式により形成している。分離層の間隔は９０μmであり、その間にＥＬ層が連続的に形成されている様子が分かる。このようにして、ＥＬ層の形成を簡便でかつ高速に処理することが可能となっている。
【０２１７】
【発明の効果】
本発明を用いることで、ＥＬ層の形成を簡便でかつ高速に処理することが可能となる。また、ＥＬ素子が水分や熱によって劣化することを抑制することができる。また、ＥＬ層からアルカリ金属が拡散してＴＦＴ特性に悪影響を与えることを防ぐことができる。その結果、ＥＬ表示装置の動作性能や信頼性を大幅に向上させることができる。
【０２１８】
また、そのようなＥＬ表示装置を表示ディスプレイとして有することで、画像品質が良く、耐久性のある（信頼性の高い）応用製品（電子装置）を生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインクジェット方式でＥＬ層を連続的に形成する概念を説明するための図。
【図２】 マトリクス状に配列した各画素電極に対し、ＥＬ層をストライプ状或いは連続的に形成する概念を説明するための図。
【図３】 インクジェット方式を説明するための図。
【図４】 本発明のインクジェット方式でＥＬ層を連続的に形成する概念を説明するための図。
【図５】 ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図６】 ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成を示す図。
【図７】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図８】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図９】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１０】 ＥＬモジュールの外観を示す図。
【図１１】 ＥＬ表示装置の回路ブロック構成を示す図。
【図１２】 ＥＬ表示装置の画素部を拡大した図。
【図１３】 ＥＬ表示装置のサンプリング回路の素子構造を示す図。
【図１４】 ＥＬモジュールの示す上面図。
【図１５】 ＥＬ表示装置の封止構造を示す断面図。
【図１６】 パッシブ型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１７】 ＥＬ表示装置を作製するための装置構成を説明する図。
【図１８】 ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図１９】 電子装置の具体例を示す図。
【図２０】 電子装置の具体例を示す図。
【図２１】 画素部の画素配列を説明する図。
【図２２】 本発明のインクジェット方式でＥＬ層を連続的に形成した試料の顕微鏡写真。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子（半導体薄膜を用いた素子）を基板上に作り込んで形成されたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）表示装置に代表される電気光学装置及びその電気光学装置を表示ディスプレイとして有する電子装置（電子デバイス）に関する。特にそれらの作製方法に関する。本明細書では、エレクトロルミネセンスが得られる有機化合物を含む層をＥＬ層と呼ぶ。尚、有機化合物におけるミネセンスには一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（りん光）とがあり、その両者を含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）を形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型表示装置への応用開発が進められている。特に、結晶構造を有する半導体膜（例えば、ポリシリコン膜）を用いたＴＦＴは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたＴＦＴよりも電界効果移動度が高いので高速動作が可能となる。そのため、画素部に接続する駆動回路をＴＦＴで形成して、同一基板上に作り込むことが可能となっている。
【０００３】
このようなアクティブマトリクス型表示装置は、同一基板上に様々な回路や素子を作り込むことで製造コストの低減、表示装置の小型化や薄型化、歩留まりの上昇、スループットの向上など、様々な利点が得られるとして注目されている。
【０００４】
アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、各画素のそれぞれにＴＦＴでなるスイッチング素子を設け、そのスイッチング素子によって電流制御を行う駆動素子を動作させてＥＬ層（発光層）を発光させる。例えば米国特許番号５，６８４，３６５号（日本国公開公報：特開平８−２３４６８３号参照）、日本国公開公報：特開平１０−１８９２５２号に記載されたＥＬ表示装置がある。
【０００５】
これらＥＬ表示装置でカラー表示させる方法において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色を発光するＥＬ層を画素毎に配置する試みがなされている。しかしながら、ＥＬ層として一般的に用いられる材料は殆ど有機材料であり、微細加工で用いられるフォトリソグラフィーの技術をそのまま適用することは困難であった。その理由は、ＥＬ材料自体が水分に非常に弱く、現像液にも容易に溶解してしまうほど取り扱いが難しいからである。
【０００６】
このような問題を解決する技術として、ＥＬ層をインクジェット方式により形成する技術が提案されている。例えば、特開平１０−０１２３７７号公報には、インクジェット方式によりＥＬ層を形成したアクティブマトリクス型ＥＬ表示体が開示されている。また、同様な技術が、「Multicolor Pixel Patterning of Light-Emitting Polymers by Ink-jet Printing;T.Shimada et.al.,p376-379,SID 99 DIGEST」にも開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット方式では１画素毎にＥＬ層を形成することが可能となり、ＥＬ層を形成した後でパターニングをするという工程を省略することができる。しかし、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置にしても、パッシブ型ＥＬ表示装置にしても、画面サイズが大きくなり画素密度が高くなるにつれ、高い位置精度と処理速度の高速化が要求される。
【０００８】
本発明は、インクジェット方式によるＥＬ層の形成を簡便でかつ高速に処理することを目的としている。そして、動作性能及び信頼性の高い電気光学装置の作製方法、特にＥＬ表示装置の作製方法を提供することを課題とする。そして、電気光学装置の画質を向上させることにより、それを表示用ディスプレイとして有する電子装置（電子デバイス）の品質を向上させることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明はインクジェット方式でＥＬ層を形成するときに、該ＥＬ層を複数の画素に渡って連続して設ける。具体的には、ｍ行ｎ列にマトリクス状に配列された画素電極に対して、選択されたある一列または一行に対し、ＥＬ層をストライプ状に連続的に形成する。または、各画素電極に対応して長円形或いは長方形にＥＬ層を形成する。
【００１０】
インクジェット方式では、インクヘッドの位置制御と、インク（ＥＬ層を形成する場合はその材料を含有する溶液）の吐出との操作を繰り返し行うことで所定のパターンを形成する。しかし、画面サイズが大きくなり、また画素密度が大きくなると、各画素電極毎に対応してＥＬ層を形成する方法では処理時間が膨大なものとなってくる。しかし、上記のようにストライプ状、または長円形或いは長方形に形成する方法は、インクヘッドを連続的に走査させることでＥＬ層の形成が可能となり処理時間を短縮することができる。
【００１１】
カラー表示のＥＬ表示装置を作製するには、赤、緑、青の各色に対応するＥＬ層をストライプ状、または長円形或いは長方形に形成すれば良い。このようなＥＬ層及びＥＬ層の作製方法は、アクティブマトリクス型であってもパッシブマトリクス型であっても適用できる。
【００１２】
さらに、本発明ではインクジェット方式で形成されたＥＬ素子からのアルカリ金属の拡散を、ＥＬ素子とＴＦＴとの間に設けた絶縁膜（パッシベーション膜）によって防止する。具体的には、ＴＦＴを覆う平坦化膜上にアルカリ金属の透過を妨げる絶縁膜を設ける。即ち、その絶縁膜中においてＥＬ表示装置の動作温度におけるアルカリ金属の拡散速度が十分に小さいものを用いれば良い。
【００１３】
好ましくは、水分及びアルカリ金属を透過せず、且つ、熱伝導率の高い（放熱効果の高い）絶縁膜を選定し、この絶縁膜をＥＬ素子に接して設けるか、さらに好ましくはそのような絶縁膜でもってＥＬ素子を囲んだ状態とする。即ち、ＥＬ素子になるべく近い位置に、水分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果があり、且つ、放熱効果をも有する絶縁膜を設け、該絶縁膜によってＥＬ素子の劣化を抑制するのである。
【００１４】
また、そのような絶縁膜を単層で用いることができない場合は、水分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱効果を有する絶縁膜とを積層して用いることもできる。さらには、水分に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、アルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱効果を有する絶縁膜とを積層して用いることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
[実施形態１]
図１は本発明の概念を説明する図である。図１（Ａ）は、基板１０１上に画素部１０２と走査線側駆動回路１０３、データ線側駆動回路１０４が設けられている構成を示している。画素部１０２にはストライプ状に分離層１０５が設けられ、各分離層の間にＥＬ層が形成されている。分離層１０５はインクジェット方式でＥＬ層を形成する場合において、隣接するＥＬ層が相互に混ざり合わないようにするために設けてある。
【００１６】
ＥＬ層１０６は、インクヘッド１０７からＥＬ材料を含む溶液を吐出して形成される。ＥＬ層の材料は特に限定されるものではないが、カラー表示を行うには赤、緑、青に対応したＥＬ層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂを設ければ良い。
【００１７】
図２は画素部にＥＬ層を形成する場合の詳細を説明する図である。図２（Ａ）では画素部１２０において、各画素に対応して電流制御用ＴＦＴ１２２とそれに接続する画素電極１２３が複数個設けられ、かつ、マトリクス状に配列され、選択されたある一列または一行の画素電極に対し、ＥＬ層１２１をストライプ状に形成する様子を示している。カラー表示を行うには赤、緑、青に対応したＥＬ層１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂを図のように設ければ良い。
【００１８】
また、画素部１２０のマトリクス状に配列された電流制御用ＴＦＴ１２５とそれに接続する画素電極１２６に対して、ＥＬ層１２４を長円形或いは長方形にＥＬ層を形成しても良い。カラー表示を行うには同様にＥＬ層１２４Ｒ、１２４Ｇ、１２４Ｂを図のように設ける。
【００１９】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）で示した概念図の断面構造図であり、基板１０１上に走査線側駆動回路１０３、画素部１０２が形成されている様子を示している。画素部１０２には分離層１０５が形成され、各分離層の間にＥＬ層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂが形成されている。インクヘッド１０７はインクジェット方式のものであり、制御信号に応じて赤、緑、青の各色に対応したインクドット１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂが吐出される。吐出されたインクドット１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂは基板上に付着し、その後の乾燥或いは焼成工程を経てＥＬ層として機能するが、図２で示したように本発明はこのように吐出されたインクドットを基板上で連続させストライプ状、または長円状或いは長方形状に形成することに特徴がある。インクヘッドは一列または一行毎に一方向に走査させれば良いので、ＥＬ層の形成にかかる処理時間を短縮することができる。
【００２０】
図１（Ｃ）は画素部をさらに詳細に説明する図であり、基板上に電流制御用ＴＦＴ１１０と、該電流制御用ＴＦＴ１１０に接続する画素電極１１２が設けられ、各画素電極上にＥＬ層１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂが分離層１０５の間に形成されている。画素電極１１２と電流制御用ＴＦＴ１１０との間にはアルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜１１１が形成されていることが望ましい。
【００２１】
図３はインクヘッドの構成を説明する図であり、はピエゾ方式を採用した例である。図３（Ａ）で示すのはピエゾ素子（圧電素子）１３１、筐体１３２、ＥＬ形成溶液１３３である。電圧がかかるとピエゾ素子が変形し、筐体１３２も変形する。その結果、図３（Ｂ）で示すように内部のＥＬ形成溶液１３３は液滴１３４として発射される。このようにピエゾ素子にかかる電圧を制御することでＥＬ形成溶液の塗布を行う。この場合、ＥＬ形成溶液１３３は物理的な外圧によって押し出されるため、組成等になんら影響はない。
【００２２】
図４は同様に本発明の概念を説明する図であるが、基板１４１上に形成された画素部１４２には第1の分離層１４５とこれに直交する第2の分離層１４６が設けられ、ＥＬ層１４７は第1の分離層１４５と分離層１４６とに囲まれた部分に形成されている。第1の分離層１４５と第2の分離層１４６とは各画素電極に対応して設けられている。ＥＬ層はインクヘッド１４８からＥＬ材料を含むＥＬ形成溶液を吐出して形成される。カラー表示を行うには赤、緑、青に対応したＥＬ層１４８Ｒ、１４８Ｇ、１４８Ｂを設ければ良い。
【００２３】
[実施形態２]
本発明のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置について図５と図６を用いて説明する。図５に示したのは本発明であるアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の画素の断面図であり、図６（Ａ）はその上面図、図６（Ｂ）はその回路構成である。実際にはこのような画素がマトリクス状に複数配列されて画素部（画像表示部）が形成される。
【００２４】
なお、図５の断面図は図６（Ａ）に示した上面図においてＡ−Ａ’で切断した切断面を示している。ここでは図５及び図６で共通の符号を用いているので、適宜両図面を参照すると良い。
【００２５】
図５において、１１は基板、１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板１１としてはガラス基板、ガラスセラミックス基板、石英基板、シリコン基板、セラミックス基板、金属基板若しくはプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）を用いることができる。
【００２６】
また、下地膜１２は特に可動イオンを含む基板や導電性を有する基板を用いる場合に有効であるが、石英基板には設けなくても構わない。下地膜１２としては、珪素（シリコン）を含む絶縁膜を用いれば良い。なお、本明細書において「珪素を含む絶縁膜」とは、具体的には酸化珪素膜、窒化珪素膜若しくは窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙで示される）など珪素、酸素若しくは窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。
【００２７】
また、下地膜１２に放熱効果を持たせることによりＴＦＴの発熱を発散させることはＴＦＴの劣化又はＥＬ素子の劣化を防ぐためにも有効である。その場合、アルミニウム（Ａｌ）の酸化物、窒化物などＡｌを成分とする合金材料で形成しても良い。
【００２８】
画素内には二つのＴＦＴを形成している。２０１はスイッチング用素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴという）、２０２はＥＬ素子へ流す電流量を制御する電流制御用素子として機能するＴＦＴ（以下、電流制御用ＴＦＴという）であり、どちらもｎチャネル型ＴＦＴで形成されている。
【００２９】
但し、スイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、両方又はどちらか片方にｐチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。いずれにしても、電流制御用ＴＦＴに接続するＥＬ素子にかけるバイアス電圧の極性によりＴＦＴを選択すれば良い。
【００３０】
スイッチング用ＴＦＴ２０１は、ソース領域１３、ドレイン領域１４、ＬＤＤ領域１５a〜１５d、高濃度不純物領域１６及びチャネル形成領域１７a、１７bを含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極１９a、１９b、第１層間絶縁膜２０、ソース配線２１並びにドレイン配線２２を有して形成される。
【００３１】
また、図示しないが、ゲート電極１９a、１９bは別の材料（ゲート電極１９a、１９bよりも低抵抗な材料）で形成されたゲート線によって電気的に接続されたダブルゲート構造としても良く、このような構成とすることで画面サイズの大型化に対応できる。勿論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）であっても良い。マルチゲート構造はオフ電流値を低減する上で極めて有効であり、本発明では画素のスイッチング素子２０１をマルチゲート構造とすることによりオフ電流値の低いスイッチング素子を実現している。
【００３２】
また、活性層は結晶構造を含む半導体膜で形成される。即ち、単結晶半導体膜でも良いし、多結晶半導体膜や微結晶半導体膜でも良い。また、ゲート絶縁膜１８は珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。また、ゲート電極、ソース線若しくはドレイン線はＡｌ、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）等に代表される公知の配線材料を用いることができる。
【００３３】
さらに、スイッチング用ＴＦＴ２０１においては、ＬＤＤ領域１５a〜１５dは、ゲート絶縁膜１８を介してゲート電極１７a、１７bと重ならないように設ける。このような構造はオフ電流値を低減する上で非常に効果的である。
【００３４】
なお、チャネル形成領域とＬＤＤ領域との間にオフセット領域（チャネル形成領域と同一組成の半導体層でなり、ゲート電圧が印加されない領域）を設けることはオフ電流値を下げる上でさらに好ましい。また、二つ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル形成領域の間に設けられた高濃度不純物領域がオフ電流値の低減に効果的である。
【００３５】
以上のように、マルチゲート構造のＴＦＴを画素のスイッチング素子２０１として用いることにより、十分にオフ電流値の低いスイッチング素子を実現することができる。そのため、特開平１０−１８９２５２号公報の図２のようなコンデンサーを設けなくても十分な時間（選択されてから次に選択されるまでの間）電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を維持しうる。
【００３６】
即ち、従来、有効発光面積を狭める要因となっていたコンデンサーを排除することが可能となり、有効発光面積を広くすることが可能となる。このことはＥＬ表示装置の画質を明るくできることを意味する。
【００３７】
電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域３１、ドレイン領域３２、ＬＤＤ領域３３及びチャネル形成領域３４を含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３５、第１層間絶縁膜２０、ソース配線３６並びにドレイン配線３７を有して形成される。なお、ゲート電極３５はシングルゲート構造となっているが、マルチゲート構造であっても良い。
【００３８】
図６に示すように、スイッチング用ＴＦＴのドレインは電流制御用ＴＦＴのゲートに接続されている。具体的には電流制御用ＴＦＴ２０２のゲート電極３５はスイッチング用ＴＦＴ２０１のドレイン領域１４とドレイン線（接続配線とも言える）２２を介して電気的に接続されている。また、ソース線３６は電源供給線２１２に接続される。
【００３９】
この電流制御用ＴＦＴ２０２の特徴は、チャネル幅がスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル幅よりも大きい点である。即ち、図１２に示すように、スイッチング用ＴＦＴのチャネル長をＬ１、チャネル幅をＷ１とし、電流制御用ＴＦＴのチャネル長をＬ２、チャネル幅をＷ２とした場合、Ｗ２／Ｌ２≧５×Ｗ１／Ｌ１（好ましくはＷ２／Ｌ２≧１０×Ｗ１／Ｌ１）という関係式が成り立つようにする。このため、スイッチング用ＴＦＴよりも多くの電流を容易に流すことが可能である。
【００４０】
なお、マルチゲート構造であるスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル長Ｌ１は、形成された二つ以上のチャネル形成領域のそれぞれのチャネル長の総和とする。図１２の場合、ダブルゲート構造であるので、二つのチャネル形成領域のそれぞれのチャネル長Ｌ１a及びＬ１bを加えたものがスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル長Ｌ１となる。
【００４１】
本発明において、チャネル長Ｌ１、Ｌ２及びチャネル幅Ｗ１、Ｗ２は特定の数値範囲に限定されるものではないが、Ｗ１は０．１〜５μm（代表的には１〜３μm）、Ｗ２は０．５〜３０μm（代表的には２〜１０μm）とするのが好ましい。この時、Ｌ１は０．２〜１８μm（代表的には２〜１５μm）、Ｌ２は０．１〜５０μm（代表的には１〜２０μm）とするのが好ましい。
【００４２】
なお、電流制御用ＴＦＴ２０２では電流が過剰に流れることを防止するためチャネル長Ｌの長さを長めに設定することが望ましい。好ましくはＷ２／Ｌ２≧３（好ましくはＷ２／Ｌ２≧５）とするとよい。望ましくはは一画素あたり０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１．５μＡ）となるようにする。
【００４３】
これらの数値範囲とすることによりＶＧＡクラスの画素数（６４０×４８０）を有するＥＬ表示装置からハイビジョンクラスの画素数（１９２０×１０８０又は１２８０×１０２４）を有するＥＬ表示装置まで、あらゆる規格を網羅することができる。また、スイッチング用ＴＦＴ２０１に形成されるＬＤＤ領域の長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。
【００４４】
また、図５に示したＥＬ表示装置は、電流制御用ＴＦＴ２０２において、ドレイン領域３２とチャネル形成領域３４との間にＬＤＤ領域３３が設けられ、且つ、ＬＤＤ領域３３がゲート絶縁膜１８を介してゲート電極３５に重なっている領域と重なっていない領域とを有する点にも特徴がある。
【００４５】
電流制御用ＴＦＴ２０２は、ＥＬ素子２０４を発光させるための電流を供給すると同時に、その供給量を制御して階調表示を可能とする。そのため、大電流を流しても劣化しないようにホットキャリア注入による劣化対策を講じておく必要がある。また、黒色を表示する際は、電流制御用ＴＦＴ２０２をオフ状態にしておくが、その際、オフ電流値が高いときれいな黒色表示ができなくなり、コントラストの低下等を招く。従って、オフ電流値も抑える必要がある。
【００４６】
ホットキャリア注入による劣化に関しては、ゲート電極に対してＬＤＤ領域が重なった構造が非常に効果的であることが知られている。しかしながら、ＬＤＤ領域全体をゲート電極に重ねてしまうとオフ電流値が増加してしまうため、本出願人はゲート電極に重ならないＬＤＤ領域を直列に設けるという新規な構造によって、ホットキャリア対策とオフ電流値対策とを同時に解決している。
【００４７】
この時、ゲート電極に重なったＬＤＤ領域の長さは０．１〜３μm（好ましくは０．３〜１．５μm）にすれば良い。長すぎては寄生容量を大きくしてしまい、短すぎてはホットキャリアを防止する効果が弱くなってしまう。また、ゲート電極に重ならないＬＤＤ領域の長さは１．０〜３．５μｍ（好ましくは１．５〜２．０μｍ）にすれば良い。長すぎると十分な電流を流せなくなり、短すぎるとオフ電流値を低減する効果が弱くなる。
【００４８】
また、上記構造においてゲート電極とＬＤＤ領域とが重なった領域では寄生容量が形成されてしまうため、ソース領域３１とチャネル形成領域３４との間には設けない方が好ましい。電流制御用ＴＦＴはキャリア（ここでは電子）の流れる方向が常に同一であるので、ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を設けておけば十分である。
【００４９】
また、流しうる電流量を多くするという観点から見れば、電流制御用ＴＦＴ２０２の活性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を厚くする（好ましくは５０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは６０〜８０ｎｍ）ことも有効である。逆に、スイッチング用ＴＦＴ２０１の場合はオフ電流値を小さくするという観点から見れば、活性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を薄くする（好ましくは２０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも有効である。
【００５０】
第１パッシベーション膜４１の膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５００ｎｍ）とすれば良い。材料としては、珪素を含む絶縁膜（特に窒化酸化珪素膜又は窒化珪素膜が好ましい）を用いることができる。このパッシベーション膜４１は形成されたＴＦＴをアルカリ金属や水分から保護する役割をもつ。最終的にＴＦＴの上方に設けられるＥＬ層にはナトリウム等のアルカリ金属が含まれている。即ち、第１パッシベーション膜４１はこれらのアルカリ金属（可動イオン）をＴＦＴ側に侵入させない保護層としても働く。
【００５１】
また、第１パッシベーション膜４１に放熱効果を持たせることでＥＬ層の熱劣化を防ぐことも有効である。但し、図５の構造のＥＬ表示装置は基板１１側に光が放射されるため、第１パッシベーション膜４１は透光性を有することが必要である。また、ＥＬ層として有機材料を用いる場合、酸素との結合により劣化するので、酸素を放出しやすい絶縁膜は用いないことが望ましい。
【００５２】
アルカリ金属の透過を妨げ、さらに放熱効果をもつ透光性材料としては、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ばれた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜が挙げられる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙ）に代表されるアルミニウムの窒化物、炭化珪素（ＳｉｘＣｙ）に代表される珪素の炭化物、窒化珪素（ＳｉｘＮｙ）に代表される珪素の窒化物、窒化ホウ素（ＢｘＮｙ）に代表されるホウ素の窒化物、リン化ホウ素（ＢｘＰｙ）に代表されるホウ素のリン化物を用いることが可能である。また、酸化アルミニウム（ＡｌｘＯｙ）に代表されるアルミニウムの酸化物は透光性に優れ、熱伝導率が２０Ｗｍ-1Ｋ-1であり、好ましい材料の一つと言える。これらの材料には上記効果だけでなく、水分の侵入を防ぐ効果もある。
【００５３】
上記化合物に他の元素を組み合わせることもできる。例えば、酸化アルミニウムに窒素を添加して、ＡｌＮｘＯｙで示される窒化酸化アルミニウムを用いることも可能である。この材料にも放熱効果だけでなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果がある。
【００５４】
また、特開昭６２−９０２６０号公報に記載された材料を用いることができる。即ち、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素の少なくとも一種、好ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ（イッテルビウム），Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エルビウム），Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）から選ばれた少なくとも一つの元素）を用いることもできる。これらの材料にも放熱効果だけでなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果がある。
【００５５】
また、少なくともダイヤモンド薄膜又はアモルファスカーボン膜（特にダイヤモンドに特性の近いもの、ダイヤモンドライクカーボン等と呼ばれる。）を含む炭素膜を用いることもできる。これらは非常に熱伝導率が高く、放熱層として極めて有効である。但し、膜厚が厚くなると褐色を帯びて透過率が低下するため、なるべく薄い膜厚（好ましくは５〜１００ｎｍ）で用いることが好ましい。
【００５６】
なお、第１パッシベーション膜４１の目的はあくまでアルカリ金属や水分からＴＦＴを保護することにあるので、その効果を損なうものであってはならない。従って、上記放熱効果をもつ材料からなる薄膜を単体で用いることもできるが、これらの薄膜と、アルカリ金属や水分の透過を妨げうる絶縁膜（代表的には窒化珪素膜（ＳｉｘＮｙ）や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ））とを積層することは有効である。
【００５７】
また、ＥＬ表示装置には大きく分けて四つのカラー化表示方式があり、ＲＧＢに対応した三種類のＥＬ素子を形成する方式、白色発光のＥＬ素子とカラーフィルターを組み合わせた方式、青色又は青緑発光のＥＬ素子と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣＭ）とを組み合わせた方式、陰極（対向電極）に透明電極を使用してＲＧＢに対応したＥＬ素子を重ねる方式がある。図５には一つの画素しか図示していないが、同一構造の画素が赤、緑又は青のそれぞれの色に対応して形成され、これによりカラー表示を行うことができる。これら各色のＥＬ層は公知の材料を採用すれば良い。但し、本発明は発光方式に関わらず実施することが可能であり、上記四つの全ての方式を本発明に用いることができる。
【００５８】
また、第１パッシベーション膜４１を形成したら、各ＴＦＴを覆うような形で第２層間絶縁膜（平坦化膜と言っても良い）４４を形成し、ＴＦＴによってできる段差の平坦化を行う。第２層間絶縁膜４４としては、有機樹脂膜が好ましく、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いると良い。勿論、十分な平坦化が可能であれば、無機膜を用いても良い。
【００５９】
第２層間絶縁膜４４によってＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成されるＥＬ層は非常に薄いため、段差が存在することによってその部分に亀裂が入ったり、陽極と陰極が短絡したりする場合がある。従って、ＥＬ層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【００６０】
第２パッシベーション膜４５はＥＬ素子から拡散するアルカリ金属をブロッキングする重要な役割を担う。膜厚は５ｎｍ〜１μm（典型的には２０〜３００ｎｍ）とすれば良い。この第２パッシベーション膜４５は、アルカリ金属の透過を妨げうる絶縁膜を用いる。材料としては、第１パッシベーション膜４１として用いた材料を用いることができる。また、この第２パッシベーション膜４５はＥＬ素子で発生した熱を逃がしてＥＬ素子に熱が蓄積しないように機能する放熱層としても機能する。また、第２層間絶縁膜４４が有機樹脂膜である場合は熱に弱いため、ＥＬ素子で発生した熱が第２層間絶縁膜４４に悪影響を与えないようにする。また、第２パッシベーション膜４５は上記熱による劣化を防ぐと同時に、ＥＬ層中のアルカリ金属がＴＦＴ側へと拡散しないようにするための保護層としても機能し、さらにはＥＬ層側へＴＦＴ側から水分や酸素が侵入しないようにする保護層としても機能する。
【００６１】
前述のようにＥＬ表示装置を作製するにあたってＴＦＴを有機樹脂膜で平坦化することは有効であるが、ＥＬ素子で発生した熱による有機樹脂膜の劣化を考慮した構造は従来なかった。本発明では第２パッシベーション膜４５を設けることによってその点を解決している点も特徴の一つと言える。
【００６２】
画素電極（ＥＬ素子の陽極）４６は透明導電膜であり、第２パッシベーション膜４５、第２層間絶縁膜４４及び第１パッシベーション膜４１にコンタクトホール（開孔）を開けた後、形成された開孔部において電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン配線３７に接続されるように形成される。
【００６３】
画素電極４６が形成されたら、第２パッシベーション膜４５の上に有機樹脂膜でなる分離層１０１を形成する。本実施例では感光性のポリイミド膜をスピンコーティング法により形成し、パターニングによって分離層１０１を形成する。この分離層１０１はインクジェット方式でＥＬ層を形成する際の型であり、この分離層の配置によってＥＬ素子の形成される場所が画定する。
【００６４】
そして、分離層１０１を形成したら、次にＥＬ層（有機材料が好ましい）４７をインクジェット方式で形成する。ＥＬ層４７は単層又は積層構造で用いられるが、積層構造で用いられる場合が多い。発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔注入層又は正孔輸送層などを組み合わせて様々な積層構造が提案されているが、本発明ではいずれの構造であっても良い。また、ＥＬ層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。
【００６５】
本発明では既に公知のあらゆるＥＬ材料を用いることができる。公知の材料としては、有機材料が広く知られており、駆動電圧を考慮すると有機材料を用いるのが好ましい。有機ＥＬ材料としては、例えば、以下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用いることができる。
【００６６】
米国特許第４，３５６，４２９号、米国特許第４，５３９，５０７号、米国特許第４，７２０，４３２号、米国特許第４，７６９，２９２号、米国特許第４，８８５，２１１号、米国特許第４，９５０，９５０号、米国特許第５，０５９，８６１号、米国特許第５，０４７，６８７号、米国特許第５，０７３，４４６号、米国特許第５，０５９，８６２号、米国特許第５，０６１，６１７号、米国特許第５，１５１，６２９号、米国特許第５，２９４，８６９号、米国特許第５，２９４，８７０号、特開平１０−１８９５２５号公報、特開平８−２４１０４８号公報、特開平８−７８１５９号公報。
【００６７】
具体的には、正孔注入層としての有機材料は次のような一般式で表されるものを用いることができる。
【００６８】
【化１】
ここでＱはＮ又はＣ−Ｒ（炭素鎖）であり、Ｍは金属、金属酸化物又は金属ハロゲン化物であり、Ｒは水素、アルキル、アラルキル、アリル又はアルカリルであり、Ｔ１、Ｔ２は水素、アルキル又はハロゲンのような置換基を含む不飽和六員環である。
【００７０】
また、正孔輸送層としての有機材料は芳香族第三アミンを用いることができ、好ましくは次のような一般式で表されるテトラアリルジアミンを含む。
【００７１】
【化２】
ここでＡｒｅはアリレン群であり、ｎは１から４の整数であり、Ａｒ、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9はそれぞれ選択されたアリル群である。
【００７３】
また、ＥＬ層、電子輸送層又は電子注入層としての有機材料は金属オキシノイド化合物を用いることができる。金属オキシノイド化合物としては以下のような一般式で表されるものを用いれば良い。
【００７４】
【化３】
ここでＲ2−Ｒ7は置き換え可能であり、次のような金属オキシノイド化合物を用いることもできる。
【００７６】
【化４】
ここでＲ2−Ｒ7は上述の定義によるものであり、Ｌ1−Ｌ5は１から１２の炭素元素を含む炭水化物群であり、Ｌ1、Ｌ2又はＬ2、Ｌ3は共にベンゾ環を形成することができる。また、次のような金属オキシノイド化合物でも良い。
【００７８】
【化５】
ここでＲ2−Ｒ6は置き換え可能である。このように有機ＥＬ材料としては有機リガンドを有する配位化合物を含む。但し、以上の例は本発明のＥＬ材料として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。
【００８０】
また、本発明ではＥＬ層の形成方法としてインクジェット方式を用いるため、好ましいＥＬ材料としてはポリマー系材料が多い。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系やポリフルオレン系などの高分子材料が挙げられる。カラー化するには、例えば、赤色発光材料にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発光材料にはポリフェニレンビニレン、青色発光材料にはポリフェニレンビニレン及びポリアルキルフェニレンが好ましい。
【００８１】
但し、以上の例は本発明のＥＬ材料として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。インクジェット法に使用できる有機ＥＬ材料については、特開平１０−０１２３７７号公報に記載されている材料を全て引用することができる。
【００８２】
なお、インクジェット方式はバブルジェット方式（サーマルインクジェット方式ともいう）とピエゾ方式とに大別されるが、本発明を実施するにはピエゾ方式が望ましい。
【００８３】
また、実際に画素電極上にＥＬ材料を塗布するときの形状は、実施形態１で示したようにストライプ状或いは複数のドットを連続させて長円状または長方形状に形成する。分離層１０１はインクジェット方式でＥＬ層を形成するに当たり隣接するＥＬ層が相互に混合しないための機能を有している。
【００８４】
カラー表示を行うには、図６で示すように赤色発光のＥＬ層４７Ｒ、緑色発光のＥＬ層４７Ｇ、青色発光のＥＬ層４７Ｂを形成する。このとき、それぞれのＥＬ層を順次形成しても良いし、赤、緑、青に対応するＥＬ層を同時に形成しても良い。また、ＥＬ形成溶液に含まれる溶媒を除去するためにベーク（焼成）処理が必要である。このベーク処理は全てのＥＬ層を形成した後で行っても良いし、各色のＥＬ層が形成し終えた時点で個別に行っても良い。このようにして、ＥＬ層の厚さを５０〜２５０ｎｍの厚さに形成する。
【００８５】
図２１は画素部における構成を説明するものであり、ストライプ状または長円状或いは長方形状に形成されたＥＬ層に複数の画素電極が形成されている様子を示している。図２１（Ａ）では異なる色で発光するＥＬ層１７０２ａ、１７０２ｂに対しそれぞれ複数の画素電極が設けられている。各画素電極にはスイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの２つのＴＦＴが接続されている。またＥＬ層１７０２ａと１７０２ｂは分離層１７０１により分離されている。マルチカラー表示するには、画素電極１７０３ａと１７０３ｂを一組として一つの画素１７１０ａを形成する。同様に画素１７１０ｂを隣に設けるとき、その間隔をＤとするとその値はＥＬ層の厚さの５〜１０倍とする。即ち２５０〜２５００ｎｍとする。
【００８６】
図２１（Ｂ）は他の構成例を示すものであり、例えば、赤、緑、青といった様に異なる色で発光するＥＬ層１７０５ａ、１７０５ｂ、１７０５ｃに対しそれぞれ複数の画素電極が設けられている。これらのＥＬ層は分離層１７０４で分離されている。マルチカラー或いはＲＧＢフルカラー表示するには、画素電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃを一組として一つの画素１７２０ａを形成する。同様に画素１７１０ｂを隣に設けるとき、その間隔をＤとすると、やはりその値はＥＬ層の厚さの５〜１０倍とする。即ち２５０〜２５００ｎｍとする。このようにすることで画像表示を鮮明なものとすることができる。
【００８７】
また、ＥＬ層４７を形成する際、処理雰囲気は極力水分の少ない乾燥雰囲気とし、不活性ガス中で行うことが望ましい。ＥＬ層は水分や酸素の存在によって容易に劣化してしまうため、形成する際は極力このような要因を排除しておく必要がある。例えば、乾燥窒素雰囲気、乾燥アルゴン雰囲気等が好ましい。
【００８８】
以上のようにしてＥＬ層４７をインクジェット方式により形成したら、次に陰極４８、補助電極４９を形成する。本明細書中では、画素電極（陽極）、ＥＬ層及び陰極で形成される発光素子をＥＬ素子と呼ぶ。
【００８９】
陰極４８は仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｌをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。また、補助電極４９は陰極４８を外部の水分等から保護膜するために設けられる電極であり、アルミニウム（Ａｌ）若しくは銀（Ａｇ）を含む材料が用いられる。この補助電極４８には放熱効果もある。
【００９０】
なお、ＥＬ層４７及び陰極４８は大気解放せずに乾燥された不活性雰囲気中にて連続的に形成することが望ましい。これはＥＬ層として有機材料を用いる場合、水分に非常に弱いため、大気解放した時の吸湿を避けるためである。さらに、ＥＬ層４７及び陰極４８だけでなく、その上の補助電極４９まで連続形成するとさらに良い。
【００９１】
また、第３パッシベーション膜５０の膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５００ｎｍ）とすれば良い。第３パッシベーション膜５０を設ける目的は、ＥＬ層４７を水分から保護する目的が主であるが、第２パッシベーション膜４５と同様に放熱効果をもたせても良い。従って、形成材料としては第１パッシベーション膜４１と同様のものを用いることができる。但し、ＥＬ層４７として有機材料を用いる場合、酸素との結合により劣化する可能性があるので、酸素を放出しやすい絶縁膜は用いないことが望ましい。
【００９２】
また、上述のようにＥＬ層は熱に弱いので、なるべく低温（好ましくは室温から１２０℃までの温度範囲）で成膜するのが望ましい。従って、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法又は溶液塗布法（スピンコーティング法）が望ましい成膜方法と言える。
【００９３】
このように、第２パッシベーション膜４５を設けるだけでも十分にＥＬ素子の劣化を抑制することはできるが、さらに好ましくはＥＬ素子を第２パッシベーション膜４５及び第２パッシベーション膜５０というようにＥＬ素子を挟んで形成された二層の絶縁膜によって囲み、ＥＬ層への水分、酸素の侵入を防ぎ、ＥＬ層からのアルカリ金属の拡散を防ぎ、ＥＬ層への熱の蓄積を防ぐ。その結果、ＥＬ層の劣化がさらに抑制されて信頼性の高いＥＬ表示装置が得られる。
【００９４】
また、本発明のＥＬ表示装置は図５のような構造の画素からなる画素部を有し、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴが配置されている。これによりオフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとが同じ画素内に形成でき、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）ＥＬ表示装置が得られる。
【００９５】
なお、図５の画素構造においてスイッチング用ＴＦＴとしてマルチゲート構造のＴＦＴを用いているが、ＬＤＤ領域の配置等の構成に関しては図１の構成に限定する必要はない。以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【００９６】
【実施例】
[実施例１]
本発明の実施例について図７〜図９を用いて説明する。ここでは、画素部とその周辺に設けられる駆動回路部のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路に関しては基本回路であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。
【００９７】
まず、図７（Ａ）に示すように、ガラス基板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では下地膜３０２として窒化酸化珪素膜を積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。
【００９８】
また、下地膜３０１の一部として、図５に示した第１パッシベーション膜４１と同様の材料からなる絶縁膜を設けることは有効である。電流制御用ＴＦＴは大電流を流すことになるので発熱しやすく、なるべく近いところに放熱効果のある絶縁膜を設けておくことは有効である。
【００９９】
次に下地膜３０１の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法で形成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い。
【０１００】
そして、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜若しくはポリシリコン膜ともいう）３０２を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱アニール法、レーザー光を用いたレーザーアニール法、赤外光を用いたランプアニール法がある。本実施例では、ＸｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いたレーザーアニール法で結晶化する。
【０１０１】
なお、本実施例では線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩形であっても良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエキシマレーザー光を用いることもできる。また、レーザー光の光源はエキシマレーザーに限定されるものではなく、ＹＡＧレーザーの第２高調波或いは第３高調波を用いても良い。
【０１０２】
本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも可能である。しかし、電流制御用ＴＦＴは大電流を流す必要性があるため、電流を流しやすい結晶質珪素膜を用いた方が有利である。
【０１０３】
なお、オフ電流を低減する必要のあるスイッチング用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、電流制御用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することは有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の両者の利点を生かすことができる。
【０１０４】
次に、図７（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜３０２上に酸化珪素膜でなる保護膜３０３を１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。この保護膜３０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【０１０５】
そして、その上にレジストマスク３０４a、３０４bを形成し、保護膜３０３を介してｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加する。なお、ｎ型不純物元素としては、代表的には１５族に属する元素、典型的にはリン又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフォスフィン（ＰＨ3）を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマドーピング法を用い、リンを１×１０18atoms/cm3の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。
【０１０６】
この工程により形成されるｎ型不純物領域３０５、３０６には、ｎ型不純物元素が２×１０16〜５×１０19atoms/cm3（代表的には５×１０17〜５×１０18atoms/cm3）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節する。
【０１０７】
次に、図７（Ｃ）に示すように、保護膜３０３を除去し、添加した１５族に属する元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射により活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギーで照射することが好ましい。なお、保護膜３０３をつけたままレーザー光を照射しても良い。尚、このレーザー光による不純物元素の活性化に際して、熱処理による活性化を併用しても構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０１０８】
この工程によりｎ型不純物領域３０５、３０６の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、３０６の周囲に存在するｎ型不純物元素を添加していない領域との境界部（接合部）が明確になる。このことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤＤ領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味する。
【０１０９】
次に、図７（Ｄ）に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以下、活性層という）３０７〜３１０を形成する。
【０１１０】
次に、図７（Ｅ）に示すように、活性層３０７〜３１０を覆ってゲート絶縁膜３１１を形成する。ゲート絶縁膜３１１としては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１１１】
次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形成し、パターニングしてゲート電極３１２〜３１６を形成する。なお、本実施例ではゲート電極と、ゲート電極に電気的に接続された引き回しのための配線（以下、ゲート配線という）とを別の材料で形成する。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート配線として用いる。これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はできなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。勿論、ゲート電極とゲート配線とを同一材料で形成してしまっても構わない。
【０１１２】
また、ゲート電極は単層の導電膜で形成しても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすることが好ましい。ゲート電極の材料としては公知のあらゆる導電膜を用いることができる。ただし、上述のように微細加工が可能、具体的には２μm以下の線幅にパターニング可能な材料が好ましい。
【０１１３】
代表的には、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、導電性を有するシリコン（Ｓｉ）から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、または前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜）を用いることができる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タンタル（ＴａＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のＴａ膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成すれば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止することができる。
【０１１４】
この時、ゲート電極３１３、３１６はそれぞれｎ型不純物領域３０５、３０６の一部とゲート絶縁膜３１１を介して重なるように形成する。この重なった部分が後にゲート電極と重なったＬＤＤ領域となる。
【０１１５】
次に、図８（Ａ）に示すように、ゲート電極３１２〜３１６をマスクとして自己整合的にｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形成される不純物領域３１７〜３２３にはｎ型不純物領域３０５、３０６の１／２〜１／１０（代表的には１／３〜１／４）の濃度でリンが添加されるように調節する。具体的には、１×１０16〜５×１０18atoms/cm3（典型的には３×１０17〜３×１０18atoms/cm3）の濃度が好ましい。
【０１１６】
次に、図８（Ｂ）に示すように、ゲート電極等を覆う形でレジストマスク３２４a〜３２４cを形成し、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加して高濃度にリンを含む不純物領域３２５〜３３１を形成する。ここでもフォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリンの濃度は１×１０20〜１×１０21atoms/cm3（代表的には２×１０20〜５×１０21atoms/cm3）となるように調節する。
【０１１７】
この工程によってｎチャネル型ＴＦＴのソース領域若しくはドレイン領域が形成されるが、スイッチング用ＴＦＴでは、図８（Ａ）の工程で形成したｎ型不純物領域３２０〜３２２の一部を残す。この残された領域が、図５におけるスイッチング用ＴＦＴのＬＤＤ領域１５a〜１５dに対応する。
【０１１８】
次に、図８（Ｃ）に示すように、レジストマスク３２４a〜３２４cを除去し、新たにレジストマスク３３２を形成する。そして、ｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を添加し、高濃度にボロンを含む不純物領域３３３、３３４を形成する。ここではジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法により３×１０20〜３×１０21atoms/cm3（代表的には５×１０20〜１×１０21atoms/cm3ノ）濃度となるようにボロンを添加する。
【０１１９】
なお、不純物領域３３３、３３４には既に１×１０20〜１×１０21atoms/cm3の濃度でリンが添加されているが、ここで添加されるボロンはその少なくとも３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成されていたｎ型の不純物領域は完全にＰ型に反転し、Ｐ型の不純物領域として機能する。
【０１２０】
次に、レジストマスク３３２を除去した後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、ファーネスアニール法、レーザーアニール法、またはランプアニール法で行うことができる。本実施例では電熱炉において窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱処理を行う。
【０１２１】
このとき雰囲気中の酸素を極力排除することが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在していると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加を招くと共に後にオーミックコンタクトを取りにくくなるからである。従って、上記活性化工程における処理雰囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１２２】
次に、活性化工程が終了したら図８（Ｄ）に示すように３００ｎｍ厚のゲート線３３５を形成する。ゲート配線３３５の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする金属膜を用いれば良い。配置としては図２のゲート配線２１１のように、スイッチング用ＴＦＴのゲート電極３１４、３１５（図２のゲート電極１９a、１９bに相当する）を電気的に接続するように形成する。
【０１２３】
このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗を非常に小さくすることができるため、面積の大きい画像表示領域（画素部）を形成することができる。即ち、画面の大きさが対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のＥＬ表示装置を実現する上で、本実施例の画素構造は極めて有効である。
【０１２４】
次に、図９（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜３３６を形成する。第１層間絶縁膜３３６としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００ｎｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を積層した構造とする。
【０１２５】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。尚、水素化処理は第１層間絶縁膜３３６を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を行い、その後で残り８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
【０１２６】
次に、第１層間絶縁膜３３６に対してコンタクトホールを形成し、ソース配線３３７〜３４０と、ドレイン配線３４１〜３４３を形成する。なお、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続形成した３層構造の積層膜とする。勿論、他の導電膜でも良い。
【０１２７】
次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜３４４を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３４４として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。勿論、図５の第１パッシベーション膜４１と同様の材料を用いることが可能である。
【０１２８】
なお、窒化酸化珪素膜の形成に先立ってＨ2、ＮＨ3等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行うことは有効である。この前処理により励起された水素が第１層間絶縁膜３３６に供給され、熱処理を行うことで、第１パッシベーション膜３４４の膜質が改善される。それと同時に、第１層間絶縁膜３３６に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化することができる。
【０１２９】
次に、有機樹脂からなる第２層間絶縁膜３４７を形成する。有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。特に、第２層間絶縁膜３４６は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴによって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに好ましくは２〜４μm）とすれば良い。
【０１３０】
次に、第２層間絶縁膜３４７上に１００ｎｍ厚の第２パッシベーション膜３４８を形成する。本実施例ではＳｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ及びＬａを含む絶縁膜を用いるため、その上に設けられるＥＬ層からのアルカリ金属の拡散を防止することができる。また、同時にＥＬ層に水分を侵入させず、且つ、ＥＬ層で発生した熱を分散させて、熱によるＥＬ層の劣化や平坦化膜（第２層間絶縁膜）の劣化を抑制することができる。
【０１３１】
そして、第２パッシベーション膜３４８、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４４にドレイン配線３４３に達するコンタクトホールを形成し、画素電極３４９を形成する。本実施例では酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１１０ｎｍの厚さに形成し、パターニングを行って画素電極とする。この画素電極３４９がＥＬ素子の陽極となる。なお、他の材料として、酸化インジウム・チタン膜や酸化インジウム・亜鉛膜を用いることも可能である。
【０１３２】
尚、本実施例では画素電極３４９がドレイン配線３４３を介して電流制御用ＴＦＴのドレイン領域３３１へと電気的に接続された構造となっている。この構造には次のような利点がある。
【０１３３】
画素電極３４９はＥＬ層（発光層）や電荷輸送層などの有機材料に直接接することになるため、ＥＬ層等に含まれた可動イオンが画素電極中を拡散する可能性がある。即ち、本実施例の構造は画素電極３４９を直接活性層の一部であるドレイン領域３３１へ接続せず、ドレイン配線３４３を中継することによって活性層中への可動イオンの侵入を防ぐことができる。
【０１３４】
次に、図９（Ｃ）に示すように、ＥＬ層３５０をインクジェット方式により形成し、さらに大気解放しないで陰極（ＭｇＡｇ電極）３５１、補助電極３５２を形成する。このときＥＬ層３５０及び陰極３５１を形成するに先立って画素電極３４９に対して熱処理を施し、水分を完全に除去しておくことが望ましい。なお、本実施例ではＥＬ素子の陰極としてＭｇＡｇ電極を用いるが、公知の他の材料であっても良い。
【０１３５】
尚、ＥＬ層３５０としては実施形態２で説明した材料を用いることができる。例えば、正孔注入層（Hole injecting layer）、正孔輸送層（Hole transporting layer）、発光層（Emitting layer）及び電子輸送層（Electron transporting layer）でなる４層構造をＥＬ層としても良いし、電子輸送層を設けない場合もあり、電子注入層を設ける場合もある。また、正孔注入層を省略する場合もある。このように組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいずれの構成を用いても構わない。
【０１３６】
正孔注入層又は正孔輸送層としてはアミン系のＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）を用いればよく、他にもヒドラゾン系（代表的にはＤＥＨ）、スチルベン系（代表的にはＳＴＢ）、スターバスト系（代表的にはｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等を用いることができる。特にガラス転移温度が高く結晶化しにくいスターバスト系材料が好ましい。
【０１３７】
発光層としては赤色発光層としてはＢＰＰＣ、ペリレン、ＤＣＭが用いることができるが、特にＥｕ（ＤＢＭ）3（Ｐｈｅｎ）で示されるＥｕ錯体（J.Kido et.al,Appl.Phys.,vol.35,pp.L394-396,1996に詳しい。）は６２０ｎｍの波長に鋭い発光をもち単色性が高い。
【０１３８】
また、緑色発光層として代表的にはＡｌｑ3（8-hydroxyquinoline alminium）に数モル％のキナクリドン又はクマリンを添加した材料を用いることができる。化学式は以下のようになる。
【０１３９】
【化６】
また、青色発光層として代表的にはＤＳＡ（ジスチルアリーレン誘導体）にアミノ置換ＤＳＡを添加したジスチルアリーレンアミン誘導体を用いることができる。特に、性能の高い材料であるジスチリルビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を用いることが好ましい。化学式は以下のようになる。
【０１４１】
【化７】
また、補助電極３５２でもＥＬ層３５０を水分や酸素から保護することは可能であるが、さらに好ましくは第３パッシベーション膜３５３を設けると良い。本実施例では第３パッシベーション膜３５３として３００ｎｍ厚の窒化珪素膜を設ける。この第３パッシベーション膜も補助電極３５２の後に大気解放しないで連続的に形成しても構わない。勿論、第３パッシベーション膜３５３としては、図５の第３パッシベーション膜５０と同一の材料を用いることができる。
【０１４３】
補助電極３５２はＭｇＡｇ電極３５１の劣化を防ぐために設けられ、Ａｌを主成分とする金属膜が代表的である。勿論、他の材料でも良い。また、ＥＬ層３５０、ＭｇＡｇ電極３５１は非常に水分に弱いので、補助電極３５２までを大気解放しないで連続的に形成し、外気からＥＬ層を保護することが望ましい。
【０１４４】
尚、ＥＬ層３５０の膜厚は１０〜４００ｎｍ（典型的には６０〜１６０ｎｍ）、ＭｇＡｇ電極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０ｎｍ）とすれば良い。また、ＥＬ層３５０を積層構造とする場合、各層の膜厚は１０〜１００ｎｍの範囲とすれば良い。
【０１４５】
こうして図９（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成する。ところで、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、画素部だけでなく駆動回路部にも最適な構造のＴＦＴを配置することにより、非常に高い信頼性を示し、動作特性も向上しうる。
【０１４６】
まず、極力動作速度を落とさないようにホットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴを、駆動回路を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０５として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプリング回路（サンプル及びホールド回路）などが含まれる。デジタル駆動を行う場合には、Ｄ／Ａコンバータなどの信号変換回路も含まれうる。
【０１４７】
本実施例の場合、図９（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型２０５の活性層は、ソース領域３５５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネル形成領域３５８を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶縁膜３１１を介してゲート電極３１３と重なっている。
【０１４８】
ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ２０５はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域３５７は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
【０１４９】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０６は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５と同様にＬＤＤ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。尚、駆動回路の中でもサンプリング回路は他の回路と比べて少し特殊であり、チャネル形成領域を双方向に大電流が流れる。即ち、ソース領域とドレイン領域の役割が入れ替わるのである。さらに、オフ電流値を極力低く抑える必要があり、そういった意味でスイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの中間程度の機能を有するＴＦＴを配置することが望ましい。
【０１５０】
従って、サンプリング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、図１３に示すような構造のＴＦＴを配置することが望ましい。図１３に示すように、ＬＤＤ領域９０１a、９０１bの一部がゲート絶縁膜９０２を介してゲート電極９０３と重なる。この効果は電流制御用ＴＦＴ２０２の説明で述べた通りであり、サンプリング回路の場合はチャネル形成領域９０４を挟む形で設ける点が異なる。
【０１５１】
また、図５に示したような構造の画素を形成して画素部を形成している。画素内に形成されるスイッチング用ＴＦＴ及び電流制御用ＴＦＴの構造については、図５で既に説明したのでここでの説明は省略する。
【０１５２】
なお、実際には図９（Ｃ）まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性の高い保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やセラミックス製シーリングカンなどのハウジング材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、ハウジング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸化バリウム）を配置することでＥＬ層の信頼性（寿命）が向上する。
【０１５３】
また、パッケージング等の処理により気密性を高めたら、基板上に形成された素子又は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター（フレキシブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を取り付けて製品として完成する。このような出荷できる状態にまでしたＥＬ表示装置を本明細書中ではＥＬモジュールという。
【０１５４】
ここで本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を図１０の斜視図を用いて説明する。本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガラス基板６０１上に形成された、画素部６０２と、ゲート側駆動回路６０３と、ソース側駆動回路６０４で構成される。画素部のスイッチング用ＴＦＴ６０５はｎチャネル型ＴＦＴであり、ゲート側駆動回路６０３に接続されたゲート配線６０６、ソース側駆動回路６０４に接続されたソース配線６０７の交点に配置されている。また、スイッチング用ＴＦＴ６０５のドレインは電流制御用ＴＦＴ６０８のゲートに接続されている。
【０１５５】
さらに、電流制御用ＴＦＴ６０６のソース側は電源供給線６０９に接続される。本実施例のような構造では、電源供給線６０９には接地電位（アース電位）が与えられている。また、電流制御用ＴＦＴ６０８のドレインにはＥＬ素子６１０が接続されている。また、このＥＬ素子６１０のカソードには所定の電圧（本実施例では１０〜１２Ｖ）が加えられる。そして、外部入出力端子となるＦＰＣ６１１には駆動回路まで信号を伝達するための入出力配線（接続配線）６１２、６１３、及び電源供給線６０９に接続された入出力配線６１４が設けられている。
【０１５６】
また、図１０に示したＥＬ表示装置の回路構成の一例を図１１に示す。図１１の回路構成はアナログ駆動の例であり、ソース側駆動回路７０１、ゲート側駆動回路（Ａ）７０７、ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１、画素部７０６を有している。なお、本明細書中において、駆動回路とはソース側処理回路およびゲート側駆動回路を含めた総称である。
【０１５７】
ソース側駆動回路７０１は、シフトレジスタ７０２、レベルシフタ７０３、バッファ７０４、サンプリング回路（サンプル及びホールド回路）７０５を備えている。また、ゲート側駆動回路（Ａ）７０７は、シフトレジスタ７０８、レベルシフタ７０９、バッファ７１０を備えている。ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１も同様な構成である。
【０１５８】
ここで、シフトレジスタ７０２、７０８は駆動電圧が５〜１６Ｖ（代表的には１０Ｖ）であり、回路を形成するＣＭＯＳ回路に使われるｎチャネル型ＴＦＴは図９（Ｃ）の２０５で示される構造が適している。
【０１５９】
また、レベルシフタ７０３、７０９、バッファ７０４、７１０は、駆動電圧は１４〜１６Ｖと高くなるが、シフトレジスタと同様に、図９（Ｃ）のｎチャネル型ＴＦＴ２０５を含むＣＭＯＳ回路が適している。なお、ゲート配線をダブルゲート構造、トリプルゲート構造といったマルチゲート構造とすることは、各回路の信頼性を向上させる上で有効である。また、サンプリング回路７０５は駆動電圧が１４〜１６Ｖであるが、ソース領域とドレイン領域が反転する上、オフ電流値を低減する必要があるので、図１３のｎチャネル型ＴＦＴ２０８を含むＣＭＯＳ回路が適している。画素部７０６は駆動電圧が１４〜１６Ｖであり、図５に示した構造の画素を配置する。
【０１６０】
上記構成は、図７〜９に示した作製工程に従ってＴＦＴを作製することによって容易に実現することができる。また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の作製工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路など駆動回路以外の論理回路を同一基板上に形成することが可能であり、さらにはメモリ部やマイクロプロセッサ等を形成しうると考えている。
【０１６１】
さらに、ハウジング材をも含めた本実施例のＥＬモジュールについて図１４、図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて図１０、図１１で用いた符号を引用することにする。
【０１６２】
図１４において、６０１は基板、６０２は画素部、６０３はソース側駆動回路、６０４はゲート側駆動回路、６１２は画素部６０２、ソース側駆動回路６０３、ゲート側駆動回路６０４をＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６１１に電気的に接続するための接続配線である。また、ＦＰＣは外部機器へと電気的に接続され、これにより画素部６０２、ソース側駆動回路６０３及びゲート側駆動回路６０４に外部からの信号を入力することができる。画素部６０２、ソース側駆動回路６０３及びゲート側駆動回路６０４は基板６０１上に形成された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で形成されている。なお、ＴＦＴとしては如何なる構造のＴＦＴを用いても良い。勿論、公知の構造であっても良い。さらに、充填材（図示せず）、カバー材１４０７、シール材（図示せず）及びフレーム材１４０８が形成される。
【０１６３】
ここで、図１４をＡ−Ａ’で切断した断面図を図１５（Ａ）に、Ｂ−Ｂ’で切断した断面図を図１５（Ｂ）に示す。なお、図１５（Ａ）、（Ｂ）では図１４と同一の部位に同一の符号を用いている。
【０１６４】
図１５（Ａ）に示すように、基板６０１上に画素部６０２、駆動回路６０３が形成されており、画素部６０２は電流制御用ＴＦＴ１５０１とそれに電気的に接続された画素電極１５０２を含む複数の画素により形成される。この画素電極１５０２はＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極１５０２を覆うようにＥＬ層１５０３が形成され、その上にはＥＬ素子の陰極１５０４が形成される。
【０１６５】
陰極１５０４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線６１２を経由してＦＰＣ６１１に電気的に接続されている。さらに、画素部６０２及び駆動回路６０３に含まれる素子は全てパッシベーション膜１５０７で覆われている。
【０１６６】
さらに、ＥＬ素子を覆うようにして充填材１５０８を設ける。この充填材１５０８はカバー材１４０７を接着するための接着剤としても機能する。充填材１５０８としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材１５０８の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保ち続けられるので好ましい。
【０１６７】
また、カバー材１４０７としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材１５０８としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μmのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【０１６８】
但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によってはカバー材１４０７が透光性を有する必要がある。即ち、図１５の場合はカバー材１４０７の反対側に光が放射されるので材質は問わないが、カバー材１４０７側に放射されるような場合はカバー材１４０７に透光性の高い部材を用いる。
【０１６９】
次に、充填材１５０８を用いてカバー材１４０７を接着した後、充填材１５０８の側面（露呈面）を覆うようにフレーム材１４０８を取り付ける。フレーム材１４０８はシール材（接着剤として機能する）１５０９によって接着される。このとき、シール材１５０９としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましいが、ＥＬ層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良い。なお、シール材１５０９はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、シール材１５０９の内部に乾燥剤を添加してあっても良い。
【０１７０】
以上のような方式を用いてＥＬ素子を充填材１５０８に封入することにより、ＥＬ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等のＥＬ層の酸化による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ＥＬ表示装置を作製することができる。
【０１７１】
[実施例２]
実施例１ではＴＦＴを形成した基板側にＥＬ素子で発光した光を放射する形式のＥＬ表示装置について示した。この場合には、少なくともＴＦＴが形成された領域は影となり、その分画素部の開口率は低下する。一方、ＥＬ素子で発光した光を上方（ＴＦＴが形成された基板の反対側）に放射する形式とすると、少なくとも開口率を向上させることは容易となる。
【０１７２】
図１８は上方に光を放射する形式のＥＬ表示素子の構成を示す。スイッチング用ＴＦＴ２０１と電流制御用ＴＦＴ２０２の構成は実施形態２と同様なものであり、ここではその他の部分の差異について説明する。
【０１７３】
電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン側に接続する陰極側画素電極９４９は第２パッシベーション膜９４５上に形成する。分離層９５１は有機樹脂材料で形成する。そして、陰極９４８をＭｇＡｇ（ＭｇとＡｌをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）、ＭｇＡｇＡｌ、ＬｉＡｌ、ＬｉＦＡｌ等の材料を用いて形成する。
【０１７４】
ＥＬ層９４７も実施形態１または実施形態２と同様にしてインクジェット方式で形成する。さらに、ＩＴＯなどの透明導電膜材料で陽極側画素電極を形成し、その上に第３パッシベーション膜９５０を形成して上方に光を放射する形式のＥＬ表示素子が完成する。
【０１７５】
[実施例３]
本発明のインクジェット方式によるＥＬ層の作製方法、及び作製されたＥＬ層はパッシブ型のＥＬ表示装置にも適用できる。その実施例を図１６を用いて説明する。
【０１７６】
図１６（Ａ）において基板１６０１はコーニング社の＃１７３７ガラス基板に代表される無アルカリガラス基板、結晶化ガラス基板、表面に酸化珪素または窒化珪素等を形成したソーダライムガラス基板、プラスチック基板などを適用することができる。基板１６０１上には透明電極１６０２が５０〜２００ｎｍの厚さに形成され、エッチング処理やリフトオフ法等の手法により短冊状に複数個に分割する。透明電極１６０１はＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ−ＺｎＯ等の材料で形成する。そして、ポリイミド等の有機樹脂材料を用いて、短冊状に形成した透明電極１６０２の側端部に接するように分離層１６０３を０．５〜２μｍの厚さで形成する。
【０１７７】
ＥＬ層は単層又は積層構造で用いられる。積層構造は、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔注入層又は正孔輸送層などを組み合わせた積層構造で形成されるが、本実施例では正孔注入層と発光層を積層させた構造で形成する。まず、図１６（Ｂ）に示すように正孔注入層１６０６を形成する。正孔注入層は必ずしも必要なものではないが、発光効率の向上のために設けると好ましい場合がある。正孔注入層の材料は実施形態１で示したように、テトラアリルジアミンを含む有機材料で形成する。この場合もインクジェット方式を用い、インクヘッド１６０４から吐出した溶液１６０５を、分離層の間にストライプ状、または複数のドットを連結させて長円状または長方形状に形成する。その後、ホットプレート等により１００℃程度に加熱し不要な水分等を蒸発させる。
【０１７８】
図１６（Ｃ）に示すように発光層もインクジェット方式で形成する。カラー表示をする場合には、赤、緑、青の各色のシリンダーを有するインクヘッドを用い、発光材料を含有するＥＬ形成溶液１６０９を正孔注入層上に吐出させて形成する。発光層１６０８は、好ましいＥＬ材料として、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系やポリフルオレン系などの高分子材料がある。カラー化するには、例えば、赤色発光材料にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発光材料にはポリフェニレンビニレン、青色発光材料にはポリフェニレンビニレン及びポリアルキルフェニレンが好ましい。このようにして、赤、緑、青の各色に対応した発光層１６０８Ｒ、１６０８Ｇ、１６０８Ｂをストライプ状、または複数のを連結させて長円状または長方形状に形成する。インクジェット方式においても、形成時にＥＬ材料が酸化して劣化するのを防ぐために窒素またはアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で作業を行うようにする。
【０１７９】
そして、陰極材料をＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）、ＭｇＡｇＡｌ、ＬｉＡｌ、ＬｉＦＡｌ等の材料で形成する。この陰極材料は、代表的には真空蒸着法で１〜５０ｎｍの厚さで形成する。さらにこの上に補助電極としてＡｌなどを積層させる。図１６（Ｄ）の陰極層１６１０はこのような構成を示し、それぞれの膜形成時にマスク部材を用い短冊状に形成する。短冊状に形成された陰極層１６１０は、やはり同様に短冊状に形成した透明電極１６０２とほぼ直交するように形成する。この陰極層１６１０上には窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜などでパッシベーション膜１６１１が形成される。
【０１８０】
ここで示したＥＬ層を形成する材料は水分や湿気等に弱いためハウジング材で封止することが望ましい。ハウジング材１６１４の材質はガラス、ポリマー等の絶縁性物質が好ましい。例えば、非晶質ガラス（硼硅酸塩ガラス、石英等）、結晶化ガラス、セラミックスガラス、有機系樹脂（アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等）、シリコーン系樹脂が挙げられる。また、セラミックスを用いても良い。また、接着剤１７０５が絶縁性物質であるならステンレス合金等の金属材料を用いることも可能である。
【０１８１】
また、ハウジング材１６１４をＥＬ層が形成された基板に張り合わせる接着剤１６１２の材質は、エポキシ系樹脂、アクリレート系樹脂等の接着剤を用いることが可能である。さらに、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を接着剤として用いることもできる。但し、可能な限り酸素、水分を透過しない材質であることが必要である。接着剤１６１２には酸化バリウム等の乾燥剤１６１３を混入させておいても良い。このようにしてパッシブ型のＥＬ表示装置を形成することができる。
【０１８２】
[実施例４]
ＥＬ素子を形成する薄膜形成装置の一例を図１７に示す。図１７に示したのは発光層として高分子系有機ＥＬ層、陰極層として周期律表の１族若しくは２族に属する元素を含む金属膜、補助電極としてＡｌ等の導電膜、パッシベーション膜を連続して形成する装置である。
【０１８３】
図１７において、４０１は基板の搬入または搬出を行う搬送室であり、ロード・アンロード室とも呼ばれる。ここに基板をセットしたキャリア４０２が配置される。尚、搬送室４０１は基板搬入用と基板搬出用と区別されていても良い。また、４０３は基板４０４を搬送する機構（以下、搬送機構という）４０５を含む共通室である。基板のハンドリングを行うロボットアームなどは搬送機構（１）４０５の一種である。
【０１８４】
共通室４０３にはゲート４０６a〜４０６fを介して複数の処理室が連結されている。図１７の構成では共通室４０３を数ｍＴｏｒｒから数十ｍＴｏｒｒに減圧し、各処理室はゲート４０６a〜４０６fによって共通室４０３とは遮断されている。この場合、インクジェット印刷用処理室４１５とスピンコート用処理室４０８は窒素またはアルゴン等の不活性ガスを満たした常圧中で行われるため、共通室４０３との間に、真空排気用処理室４１２を設けた構成となっている。
【０１８５】
減圧下で所定の作業を行う各処理室には排気ポンプを設けることで真空下での処理を行うことが可能となる。排気ポンプとしては、油回転ポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ若しくはクライオポンプを用いることが可能であるが、水分の除去に効果的なクライオポンプが好ましい。
【０１８６】
発光層や注入層から成るＥＬ層の形成は、インクジェット印刷用処理室４１５、またはスピンコート用処理室４０８で行う。インクジェット印刷用処理室４１５には基板保持手段や図３で説明したインクヘッド等が設けられている。また、前述のように有機ＥＬ材料は水分に極めて弱いため、インクジェット印刷用処理室４１５、スピンコート用処理室４０８は常に不活性雰囲気に保たれている。
【０１８７】
基板の搬送は、まず真空排気用処理室４１２を共通室４０３と同じ圧力まで減圧しておき、その状態でゲート４０６dを開けて基板を搬送する。そして、ゲート４０６dを閉めた後、真空排気用処理室４１２内を不活性ガスでパージし、常圧に戻った時点でゲート４１３を開けて基板搬送室４１４にある搬送機構（２）４１８で基板をインクジェット印刷用処理室４１５、スピンコート用処理室４０８に搬送する。
【０１８８】
本発明では有機ＥＬ層はインクジェット方式で形成するものであるが、発光層をインクジェット方式で形成し、正孔または電子注入層や正孔または電子輸送層などの一部の層をスピンコート法で形成するといったように両者を適宣組み合わせて形成しても良い。
【０１８９】
ＥＬ層の形成工程が終了したら、ゲート４１３を開けて真空排気用処理室４１２へ基板を搬送し、ゲート４１３及びゲート４０６dを閉めた状態で真空排気を行う。真空排気用処理室４１２が共通室４０３と同じ減圧状態にまで達したら、ゲート４０６dを開けて基板を共通室へと搬送する。
【０１９０】
尚、ここでは焼成用処理室４０９を設けているが、真空排気用処理室４１２のサセプターを加熱できるようにして、ここで焼成工程を行っても良い。焼成後に真空排気することで、脱ガスを抑えることが可能である。
【０１９１】
第１成膜用処理室４１０では陰極の形成を行う。陰極材料としては、公知の材料を用いて行う。陰極は真空蒸着法で形成するが、そのとき基板表面（高分子系ＥＬ層が形成された面）は、上向き（フェイスアップ方式）であっても下向き（フェイスダウン方式）であっても良い。
【０１９２】
フェイスアップ方式の場合、共通室４０３から搬送された基板をそのままサセプターに設置すれば良いため非常に簡易である。フェイスダウン方式の場合、搬送機構（１）４０５若しくは第１成膜用処理室４１０に、基板を反転させるための機構を備えておく必要が生じるため搬送機構が複雑になるが、ゴミの付着が少ないという利点が得られる。
【０１９３】
尚、第１成膜用処理室１１０において蒸着処理を行う場合には、蒸着源を具備しておく必要がある。蒸着源は複数設けても良い。また、抵抗加熱方式の蒸着源としても良いし、ＥＢ（電子ビーム）方式の蒸着源としても良い。
【０１９４】
第２成膜用処理室４１１は、気相成膜法により電極を形成するための処理室である。ここでは陰極を補助するための補助電極の形成が行われる。また、蒸着法又はスパッタ法が用いられるが、蒸着法の方がダメージを与えにくいので好ましい。いずれにしてもゲート４０６fによって共通室４０３と遮断され、真空下で成膜が行われる。尚、気相成膜法として蒸着法を行う場合には、蒸着源を設ける必要がある。蒸着源に関しては第１気相成膜用処理室４１０と同様で構わないので、ここでの説明は省略する。
【０１９５】
陰極として良く用いられる金属膜は、周期律表の１族若しくは２族に属する元素を含む金属膜であるが、これらの金属膜は酸化しやすいので表面を保護しておくことが望ましい。また、必要な膜厚も薄いため、抵抗率の低い導電膜を補助的に設けて陰極の抵抗を下げ、加えて陰極の保護を図る。抵抗率の低い導電膜としてはアルミニウム、銅又は銀を主成分とする金属膜が用いられる。
【０１９６】
次に、第３成膜用処理室４０７では、第３パッシベーション膜を形成するための処理室である。第３パッシベーション膜は窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜等をプラズマＣＶＤ法で形成する。従って、図示していないが、ＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3などのガス供給系、１３．５６〜６０ＭＨｚの高周波電源を用いたプラズマ発生手段、基板加熱手段などが設けられている。有機材料から成るＥＬ層は水分または湿気に弱いので、ＥＬ層を形成後大気雰囲気に晒すことなく連続してこのようなパッシベーション膜を設けると良い。
【０１９７】
以上の構成でなる薄膜形成装置の最大の特徴は、ＥＬ層の形成うインクジェット方式により行われ、且つ、そのための手段が陰極を形成する手段と共にマルチチャンバー方式の薄膜形成装置に搭載されている点にある。従って、透明導電膜でなる陽極上を表面酸化する工程から始まって、補助電極を形成する工程までを一度も外気に晒すことなく行うことが可能である。その結果、劣化に強い高分子系ＥＬ層を簡易な手段で形成することが可能となり、信頼性の高いＥＬ表示装置を作製することが可能となる。
【０１９８】
[実施例５]
実施例１では、結晶質珪素膜３０２の形成手段としてレーザー結晶化を用いているが、本実施例では異なる結晶化手段を用いる場合について説明する。
【０１９９】
本実施例では、非晶質珪素膜を形成した後、特開平７−１３０６５２号公報に記載された技術を用いて結晶化を行う。同公報に記載された技術は、結晶化を促進（助長）する触媒として、ニッケル等の元素を用い、結晶性の高い結晶質珪素膜を得る技術である。
【０２００】
また、結晶化工程が終了した後で、結晶化に用いた触媒を除去する工程を行っても良い。その場合、特開平１０−２７０３６３号若しくは特開平８−３３０６０２号に記載された技術により触媒をゲッタリングすれば良い。また、本出願人による特願平１１−０７６９６７の出願明細書に記載された技術を用いてＴＦＴを形成しても良い。
【０２０１】
以上のように、実施例１に示した作製工程は一実施例であって、図５又は実施例１の図９（Ｃ）の構造が実現できるのであれば、他の作製工程を用いても問題はない。尚、本実施例の構成は、実施形態２及び実施例１〜２のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２０２】
[実施例６]
本発明を実施して形成されたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置またはパッシブ型ＥＬ表示装置（ＥＬモジュール）は、自発光型であるため液晶表示装置に比べて明るい場所での視認性に優れている。そのため直視型のＥＬ表示装置（ＥＬモジュールを組み込んだ表示装置を指す）として用途は広い。
【０２０３】
尚、ＥＬ表示装置が液晶表示装置よりも有利な点の一つとして視野角の広さが挙げられる。従って、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角３０インチ以上（典型的には４０インチ以上）の表示装置（表示モニタ）として本発明のＥＬ表示装置を用いるとよい。
【０２０４】
また、ＥＬ表示装置（パソコンモニタ、ＴＶ放送受信用モニタ、広告表示モニタ等）として用いるだけでなく、様々な電子装置の表示装置として用いることができる。その様な電子装置としては、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）、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはコンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（ＬＤ）又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ディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら半導体装置の例を図１９と図２０に示す。
【０２０５】
図１９（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２００３に用いることができる。本発明のＥＬ表示装置は特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に対角３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０２０６】
図１９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明のＥＬ表示装置を表示部２１０２に用いることができる。
【０２０７】
図１９（Ｃ）はヘッドマウント型ディスプレイであり、本体２２０１、信号ケーブル２２０２、固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０５、ＥＬ表示装置２２０６等を含む。これは、ＥＬ表示装置２２０６で写し出された画像情報を光学系により表示部２２０４に映し出す構成になっており、本発明は表示装置２２０６に用いることができる。
【０２０８】
図１９（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２３０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５等を含む。表示部（ａ）は主として画像情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明のＥＬ表示装置はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置としては、ＣＤ再生装置、ゲーム機器などに本発明を用いることができる。
【０２０９】
図１９（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、カメラ部２４０２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２４０５に用いることができる。
【０２１０】
図１９（Ｆ）はパーソナルコンピュータであり、本体２５０１、表示部２５０３、キーボード２５０４等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２５０３に用いることができる。
【０２１１】
図２０（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６等から構成されている。本発明のＥＬ表示装置は低消費電力であり、表示部２６０４に好適に用いることができる。
【０２１２】
図２０（Ｂ）は車載用オーディオ機器であり、本体２７０１、表示部２７０２、操作スイッチ２７０３、２７０４等を含む。本発明のＥＬ表示装置は視野角が広いので視認性に優れることから表示部２７０２に好適に用いることができる。
【０２１３】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜５のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０２１４】
[実施例７]
図２２は本発明のインクジェット方式を用いてＥＬ層を形成した試料の顕微鏡写真を示す。試料の構造は、アクリル樹脂で形成した絶縁膜上にＩＴＯで形成した画素電極が設けられ、感光性アクリル樹脂で形成した分離層がストライプ状に設けられている。
【０２１５】
ＩＴＯ上には最初に溶液塗布法（スピンコーティング法）でＰＥＤＯＴ層が形成される。そのとき、ＩＴＯは疎水性であるので、親水性とするため酸素プラズマ処理とＣＦ4プラズマ処理を行っている。
【０２１６】
ＥＬ層はアニソール２０ｍｇにＰＰＶを０．０４ｇの割合で溶かしたものを用い、インクジェット方式により形成している。分離層の間隔は９０μmであり、その間にＥＬ層が連続的に形成されている様子が分かる。このようにして、ＥＬ層の形成を簡便でかつ高速に処理することが可能となっている。
【０２１７】
【発明の効果】
本発明を用いることで、ＥＬ層の形成を簡便でかつ高速に処理することが可能となる。また、ＥＬ素子が水分や熱によって劣化することを抑制することができる。また、ＥＬ層からアルカリ金属が拡散してＴＦＴ特性に悪影響を与えることを防ぐことができる。その結果、ＥＬ表示装置の動作性能や信頼性を大幅に向上させることができる。
【０２１８】
また、そのようなＥＬ表示装置を表示ディスプレイとして有することで、画像品質が良く、耐久性のある（信頼性の高い）応用製品（電子装置）を生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインクジェット方式でＥＬ層を連続的に形成する概念を説明するための図。
【図２】 マトリクス状に配列した各画素電極に対し、ＥＬ層をストライプ状或いは連続的に形成する概念を説明するための図。
【図３】 インクジェット方式を説明するための図。
【図４】 本発明のインクジェット方式でＥＬ層を連続的に形成する概念を説明するための図。
【図５】 ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図６】 ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成を示す図。
【図７】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図８】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図９】 アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１０】 ＥＬモジュールの外観を示す図。
【図１１】 ＥＬ表示装置の回路ブロック構成を示す図。
【図１２】 ＥＬ表示装置の画素部を拡大した図。
【図１３】 ＥＬ表示装置のサンプリング回路の素子構造を示す図。
【図１４】 ＥＬモジュールの示す上面図。
【図１５】 ＥＬ表示装置の封止構造を示す断面図。
【図１６】 パッシブ型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１７】 ＥＬ表示装置を作製するための装置構成を説明する図。
【図１８】 ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図１９】 電子装置の具体例を示す図。
【図２０】 電子装置の具体例を示す図。
【図２１】 画素部の画素配列を説明する図。
【図２２】 本発明のインクジェット方式でＥＬ層を連続的に形成した試料の顕微鏡写真。
Claims (2)
- 複数のＴＦＴが形成された画素部及び駆動回路部を形成し、
前記画素部及び駆動回路部上に酸化アルミニウム又は窒化酸化アルミニウムからなる第３の絶縁膜を形成し、
前記第３の絶縁膜上に有機樹脂膜を形成し、
前記有機樹脂膜上に接して酸化アルミニウム又は窒化酸化アルミニウムからなる第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上に接してマトリクス状に配列された複数の第１の電極を形成し、
前記マトリクスの列毎又は行毎に一方向にインクヘッドを連続的に走査させながら、前記インクヘッドからインクドットを連続させて吐出することによって、前記マトリクスの列毎又は行毎にストライプ状のＥＬ層を形成し、
前記ＥＬ層上に第２の電極を形成し、
前記第２の電極上に接してアルミニウム若しくは銀を含む材料からなる補助電極を形成し、
前記補助電極上に接して酸化アルミニウム又は窒化酸化アルミニウムからなる第２の絶縁膜を形成し、
前記駆動回路部には、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを有するＣＭＯＳ回路が複数設けられており、
サンプリング回路以外の前記ＣＭＯＳ回路において、ｎチャネル型ＴＦＴにはゲート電極のみと重なるＬＤＤ領域がドレイン領域側のみに設けられており、ｐチャネル型ＴＦＴにはＬＤＤ領域が設けられておらず、
前記サンプリング回路に用いられる前記ＣＭＯＳ回路において、ｎチャネル型ＴＦＴにはゲート電極に重なる領域と重ならない領域の双方を有するＬＤＤ領域がドレイン領域側及びソース領域側の双方に設けられており、ｐチャネル型ＴＦＴにはＬＤＤ領域が設けられていないことを特徴とする電気光学装置の作製方法。 - 複数のＴＦＴが形成された画素部及び駆動回路部を形成し、
前記画素部及び駆動回路部上に酸化アルミニウム又は窒化酸化アルミニウムからなる第３の絶縁膜を形成し、
前記第３の絶縁膜上に有機樹脂膜を形成し、
前記有機樹脂膜上に接して酸化アルミニウム又は窒化酸化アルミニウムからなる第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上に接してマトリクス状に配列された複数の第１の電極を形成し、
前記マトリクスの列毎又は行毎に一方向にインクヘッドを連続的に走査させながら、前記インクヘッドからインクドットを連続させて吐出することによって、前記マトリクスの列毎又は行毎に前記第１の電極の各々に対応する長円形或いは長方形の複数のＥＬ層を形成し、
前記ＥＬ層上に第２の電極を形成し、
前記第２の電極上に接してアルミニウム若しくは銀を含む材料からなる補助電極を形成し、
前記補助電極上に接して酸化アルミニウム又は窒化酸化アルミニウムからなる第２の絶縁膜を形成し、
前記駆動回路部には、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを有するＣＭＯＳ回路が複数設けられており、
サンプリング回路以外の前記ＣＭＯＳ回路において、ｎチャネル型ＴＦＴにはゲート電極のみと重なるＬＤＤ領域がドレイン領域側のみに設けられており、ｐチャネル型ＴＦＴにはＬＤＤ領域が設けられておらず、
前記サンプリング回路に用いられる前記ＣＭＯＳ回路において、ｎチャネル型ＴＦＴにはゲート電極に重なる領域と重ならない領域の双方を有するＬＤＤ領域がドレイン領域側及びソース領域側の双方に設けられており、ｐチャネル型ＴＦＴにはＬＤＤ領域が設けられていないことを特徴とする電気光学装置の作製方法。
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