JP5042170B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む膜（以下、「有機化合
物層」と記す）と、陽極と、陰極と、を有する発光素子を用いた発光装置の作製方法に関
する。本発明では特に、従来よりも駆動電圧が低く、なおかつ素子の寿命が長い発光素子
を用いた発光装置に関する。なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子として発
光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、発光素子にコネク
ター、例えば異方導電性フィルム((FPC:flexible printed circuit)もしくはTAB（Tape A
utomated 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。

発光素子は、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の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、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。

なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起
状態が可能であるが、本明細書中ではどちらか一方の励起状態、またはその両者による発
光を含むものとする。

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。

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。

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、電気器具の表示画面に用いる素子として有
効と考えられている。

このような発光素子は、その駆動方法の違いからパッシブマトリクス型（単純マトリク
ス型）とアクティブマトリクス型とに分類される。しかし、ＱＶＧＡ以上の画素数を有す
る高精細な表示が可能であることから、特にアクティブマトリクス型のものが注目されて
いる。

発光素子を有するアクティブマトリクス型の発光装置は、図１８に示すような素子構造
を有しており、基板１９０１上にＴＦＴ１９０２が形成され、ＴＦＴ１９０２上には、層
間絶縁膜１９０３が形成される。なお、層間絶縁膜１９０３は、酸化珪素や窒化珪素とい
った珪素を含む無機材料やポリイミド、ポリアミド及びアクリルといった有機樹脂材料等
の有機材料を用いて形成することができる。しかし、基板表面を平坦化する上では、有機
材料の方が適している。

そして、層間絶縁膜１９０３上には、配線１９０４によりＴＦＴ１９０２と電気的に接
続された陽極（画素電極）１９０５が形成される。陽極１９０５を形成する材料としては
、仕事関数の大きい透明性導電材料が適しており、ＩＴＯ（indium tin oxides）、酸化
スズ（ＳｎＯ₂）、酸化インジウムと酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる合金、金の半透過膜、
ポリアニリンなどが提案されている。このうちでＩＴＯは、バンドギャップが約３．７５
ｅＶであり、可視光の領域で高い透明性を持つことから最も多く用いられている。

なお、ＩＴＯの成膜方法としては、化学気相成長法、スプレーパイロリシス、真空蒸着
、電子ビーム蒸着、スパッタ法、イオンビームスパッタ法、イオンプレーティング、イオ
ンアシスト蒸着などがあるが、近年工業的にはスパッタ法が用いられることが多い。

陽極１９０５上には、有機化合物層１９０６が形成される。なお、本明細書では、陽極
と陰極の間に設けられた全ての層を有機化合物層と定義する。有機化合物層１９０６には
具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基
本的に発光素子は、陽極／発光層／陰極が順に積層された構造を有しており、この構造に
加えて、陽極／正孔注入層／発光層／陰極や、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／
陰極等の順に積層した構造を有していることもある。

なお、有機化合物層１９０６を作製する有機化合物の成膜方法には、蒸着法、印刷法、
インクジェット法やスピンコーティング法といった成膜方法がある。中でもメタルマスク
を用いて塗り分けが可能である蒸着法は、低分子系の有機材料成膜の際に多く用いられて
いる。

有機化合物層１９０６を形成した後で、陰極１９０７を形成することにより、発光素子
１９０８が形成される。なお、図１８では、一画素に形成される発光素子しか示していな
いが、実際には、これらが画素部に複数形成されることによりアクティブマトリクス型の
発光装置が形成される。

発光装置の作製において、電極の改良は発光素子の素子特性を向上させる上では重要な
要素である。

しかしながら、陽極形成に関していくつかの問題を有している。まず、上述したような
アクティブマトリクス型の素子構造の場合、陽極が層間絶縁膜と接して形成されることか
ら以下に述べるような二つの問題点が生じる。

まず一つは、層間絶縁膜を形成する有機樹脂材料と陽極を形成する透明性導電膜（ＩＴ
Ｏ）の温度特性に違いがあることから生じる問題である。具体的には、接して形成される
二つの材料の温度に対する熱膨張率が異なることから、温度を加えたときに熱膨張率の小
さい方の材料が、その界面においてクラック（亀裂）等を発生し易いというものである。

図２（Ａ）には、温度に対する熱膨張率の関係を示している。なお、ここでは、横軸に
温度をとり、縦軸に熱膨張率をとっている。また、２０１は層間絶縁膜を形成する有機樹
脂材料（ＰＩ：ポリイミド）の熱膨張率を示し、２０２は陽極を形成する透明性導電膜（
ＩＴＯ）の熱膨張率を示している。このグラフにおいて、温度がＴｘの時、有機樹脂材料
（ＰＩ）は熱膨張率がａ₁であるが、ＩＴＯの熱膨張率はａ₂となる。

これらの熱膨張率に関してａ₁＞ａ₂なる関係であることから、図２（Ｂ）に示すように
基板２１１上に有機樹脂材料２１２とＩＴＯ２１３とが積層して形成される場合には、図
２（Ｂ）の２１４で示すようにその界面において、ＩＴＯ２１３にクラックが発生する。

ＩＴＯは、発光素子の陽極であり、発光に関与する正孔を注入する電極であるために、
ここにクラックが発生すると正孔の発生に影響を与えたり、注入される正孔が減少したり
、さらには、発光素子の劣化原因となりうる。

もう一つは、ポリイミド、ポリアミドおよびアクリルといった有機樹脂材料で形成され
た層間絶縁膜から発生する気体の問題である。一般に発光素子は、酸素や水により劣化し
やすいことが知られていることから、層間絶縁膜から発生した酸素等の気体により発光素
子の劣化が促進されるという問題である。

さらに、陽極表面の平坦性に起因する問題点もある。これは、パッシブマトリクス型お
よびアクティブマトリクス型のいずれにも共通する問題であるが、陽極表面の平坦性が悪
いと、陽極上に形成される有機化合物層の膜厚も不均一になる。このように発光素子の有
機化合物層の膜厚が不均一であると、電界が不均一に加わり、有機化合物層における電流
密度も不均一なものとなる。この結果、発光素子の輝度が低下するだけでなく、素子の劣
化が早まるために素子寿命が低下する。

そこで本発明では、これらの問題を解決することによって、従来よりも素子の劣化が遅
く、寿命が長い発光素子を提供することを目的とする。

また、このような発光素子を用いることにより、従来よりも寿命の長い発光装置を提供
することを目的とする。さらに、前記発光装置を用いて電気器具を作製することにより、
従来よりも長保ちする電気器具を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための方法について以下に説明する。すなわち、図１のように基板
１０１上にＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴ）１０２が形成され、その上に有機樹脂材料からな
る層間絶縁膜１０３が形成され、さらに層間絶縁膜１０３の上に、無機絶縁材料からなる
絶縁膜１０４が形成されるという構造である。

なお、絶縁膜１０４としては、酸化珪素、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯ
Ｎ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、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）といった珪素又はアルミニウムを含む
無機絶縁材料が用いられる。

ここで、層間絶縁膜１０３上に絶縁膜１０４を形成するのは、層間絶縁膜１０３からの
脱ガスを防ぐためと、層間絶縁膜１０３と、その上に形成される陽極（ＩＴＯ）１０６と
の間の熱膨張率による差から、陽極（ＩＴＯ）１０６のうち、界面付近の一部にクラック
が生じるのを緩和するためである。

なお、絶縁膜１０４を形成する無機絶縁材料の熱膨張率は、図２（Ａ）の２０３に示す
とおりである。つまり、無機絶縁材料の熱膨張率は、有機樹脂材料（ＰＩ）２０１と透明
性導電膜（ＩＴＯ）２０２との間の値をとることが分かる。

具体的には、温度Ｔｘにおける有機樹脂材料（ＰＩ）の熱膨張率は、ａ₁であり、陽極
を形成するＩＴＯの熱膨張率はａ₃であり、絶縁材料の熱膨張率はａ₂であり、これらの熱
膨張率の関係は、ａ₁＞ａ₂＞ａ₃である。このため、図２（Ｃ）に示すように無機絶縁材
料からなる絶縁膜２２３を層間絶縁膜２２２と陽極２２４の間に形成すると、熱膨張率の
差により陽極（ＩＴＯ）２２４にかかる張力（ずれ応力）を緩和することができる。

また、有機樹脂材料には、酸素などの気体が含まれており、時間と共に有機樹脂内部か
ら放出されることがある。しかし、上述のように有機樹脂材料からなる層間絶縁膜上に無
機絶縁材料からなる絶縁膜２２３を設けることで、有機樹脂内部から気体が放出されるの
を防ぐことができる。

これにより、有機樹脂材料からなる層間絶縁膜の上に形成される発光素子の気体による
劣化を防ぐことができるため、発光素子を長寿命化させることができる。

絶縁膜１０４が形成された後で、層間絶縁膜１０３および絶縁膜１０４にコンタクトホ
ールを開け、電流制御用ＴＦＴ１０２との配線１０５を形成する。そして、この配線１０
５と接するようにして透明性導電材料からなる陽極１０６が形成される。

そして、陽極１０６上に有機化合物層１０７及び陰極１０８を形成することにより、陽
極１０６、有機化合物層１０７および陰極１０８からなる発光素子１０９が形成され、ア
クティブマトリクス型の発光装置が完成する。

しかし、陽極となる透明性導電膜の表面は粗く凹凸を有しているため、発光素子１０９
における発光輝度を上げ、長寿命化を図るためには、透明性導電膜表面の平坦化が要求さ
れる。

なお、表面の平坦性、すなわち表面粗さは、その接触角と関係を有している。表面に微
細な凹凸構造を有するとき、単位面積あたりの表面自由エネルギーは、それに応じて変化
する。これは、Ｗｅｎｚｅｌの式（式１）で説明される。

ここで、θは平滑面における接触角であり、θ'は凹凸構造を有する面における接触角
である。なお、γ_Sは、固体表面における表面自由エネルギーを表し、γ_Lは、液体表面に
おける表面自由エネルギーを表し、γ_SLは、固体と液体の界面における表面自由エネルギ
ーを表している。また、ｒは、平滑面に対して、凹凸構造を有する面の表面積が何倍にな
っているかを示すパラメータである。つまり、この式から接触角がその表面積に応じて変
化することがいえる。

具体的には、凹凸構造を有する透明性導電膜表面における接触角θ'がθ'＜９０°であ
る場合には、平坦化することにより処理後の接触角θはθ'＜θなる関係を満たす。また
、θ'＞９０°である場合には、逆に平坦化することにより処理後の接触角θはθ'＞θな
る関係を満たす。

そこで、本発明では、発光装置の作製において、透明性導電膜を成膜した後で表面を洗
浄液と共に拭浄性の材料であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系の多孔質体により拭浄
することにより表面における水に対する接触角を変化させ、接触角を変化させることを指
標とした表面の平坦化を行う。

なお、配線形成後に形成された陽極表面を直接拭浄して平坦化させる方法について述べ
たが、本発明においては、陽極表面に１〜５０Å程度の平坦化膜を形成して、平坦性を高
めた後で、この平坦化膜を同様の方法で拭浄することも可能である。

また、配線形成後、透明性導電膜を陽極としてパターニングする前に拭浄することも可
能である。さらには、陽極を先に形成し、陽極表面を拭浄した後で、配線を形成させても
良い。

陽極１０６の表面を拭浄した後で、絶縁性の材料からなるバンク１１０が形成される。
なお、バンク１１０の形状は、ここで用いる絶縁性材料及びエッチング条件により制御す
ることができる。そして、バンク１１０を形成した後で有機化合物を含む有機化合物層１
０７が形成され、さらに陰極１０８が形成される。以上により、陽極１０６、有機化合物
層１０７、陰極１０８からなる発光素子１０９を形成することができる。

さらに、陰極が形成された後で、有機化合物層が形成され、陽極が形成されるという素
子構造を有する場合においては、陰極を形成した後で陰極表面を先に説明した方法で拭浄
することもできる。

ところで近年、三重項励起状態から基底状態に戻る際に放出されるエネルギー（以下、
「三重項励起エネルギー」と記す）を発光に変換できる発光素子が相次いで発表され、そ
の発光効率の高さが注目されている（文献１：D. F. O'Brien, M. A. Baldo, M. E. Thom
pson and S. R. Forrest, "Improved energy transfer in electrophosphorescent devic
es", Applied Physics Letters, vol. 74, No. 3, 442-444 (1999)）（文献２：Tetsuo T
SUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taish
i TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI, "High Quantum E
fficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a Triplet Em
issive Center", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, L1502-L1504 (1999)
）。

文献１では白金を中心金属とする金属錯体を、文献２ではイリジウムを中心金属とする
金属錯体を用いている。これらの三重項励起エネルギーを発光に変換できる有機化合物（
以下三重項発光材料とよぶ）を用いて形成される発光素子（以下、「三重項発光素子」と
記す）は、従来よりも高輝度発光・高発光効率を達成することができる。

しかしながら、文献２の報告例によると、初期輝度を500cd/m²に設定した場合の輝度の
半減期は170時間程度であり、素子寿命に問題がある。そこで、本発明を三重項発光素子
に適用することにより、三重項励起状態からの発光による高輝度発光・高発光効率に加え
、素子の寿命も長いという非常に高機能な発光素子が可能となる。

したがって、以上のような層間絶縁膜上に絶縁膜を形成し、さらに陽極表面を平坦化す
るという本発明の概念を、三重項発光素子に適用したものも本発明に含めるものとする。

以上のように、本発明を用いて絶縁膜上に発光素子の陽極を形成し、さらに陽極表面を
拭浄して平坦化させることにより、発光素子の劣化を防ぐことができる。さらに、陽極表
面を平坦化することで、有機化合物層における電流密度を高めることができることから発
光輝度を高め、駆動電圧を低減させることができるので寿命の長い発光素子を形成するこ
とが可能となる。

本発明の発光素子を作製する方法について以下に説明する。なお、ここでは、説明を簡
略化するために発光素子が形成される画素部の一部についてのみ説明する。

〔実施の形態１〕
はじめに、図３（Ａ）に示すように基板３０１上にＴＦＴ３０２が形成される。なお、
ここで示されているのは、発光素子に流れる電流を制御するＴＦＴであり、本明細書中で
は、電流制御用ＴＦＴ３０２とよぶ。

次に、電流制御用ＴＦＴ３０２の上には、基板表面の平坦化の目的で層間絶縁膜３０３
が形成される。なお、ここでは、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド
、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂等の材料が用いられ、１．０〜２．０
μｍの平均膜厚で形成される（図３（Ｂ））。

このように、層間絶縁膜３０３を有機樹脂材料で形成することにより、表面を良好に平
坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低
減できる。層間絶縁膜からの脱ガスを防ぐために、図３（Ｃ）に示すように層間絶縁膜３
０３上に絶縁膜３０４が形成される。

絶縁膜３０４は、酸化珪素、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸
化珪素（ＳｉＮＯ）、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）といった珪素又はアルミニウムを含む無機絶縁材料
、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても絶縁膜３０４は
無機絶縁材料から形成する。絶縁膜３０４の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。なお、絶
縁膜３０４を形成する場合には、プラズマＣＶＤ法で、反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板
温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．１〜１．０W/cm²で放
電させて形成することができる。

その後、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの電流制御用ＴＦＴ３０
２のドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。絶縁膜３０４をまずエッチング
し、有機樹脂材料から成る層間絶縁膜３０３をエッチングすることによりコンタクトホー
ルを形成することができる。

そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、マスクでパターニングし
、その後エッチングすることで、配線３０５を形成する（図３（Ｄ））。なお、配線材料
としては、ＡｌやＴｉの他、これらの合金膜を用いることも可能である。

次いで、その上に透明性導電膜が形成され、パターニングすることによって画素電極と
なる陽極３０６が形成される（図３（Ｅ））。なお、透明電極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）を混合した透明性
導電膜を用いることができる。

陽極３０６が、形成されたところで加熱処理を行う。ここでは、２３０〜３５０℃で加
熱し、陽極を形成する透明性導電膜の結晶化を行う。

次に、陽極表面に本発明の平坦化処理を行う。処理の方法としては、ＰＶＡ（ポリビニ
ルアルコール）系の多孔質体を用いて陽極３０６の表面を拭浄することにより、陽極３０
６表面の平坦化を行う。

なお、本実施の形態１における透明性導電膜表面の接触角θ₁は、θ₁＜９０°であるこ
とから、拭浄処理を行うことにより、処理後の接触角θ₂との関係がθ₁＜θ₂となるよう
にする。

なお、ＰＶＡ系の多孔質体３０８での拭浄方法としては、軸３０７にＰＶＡ系の多孔質
体３０８を巻き付け、これを陽極３０６の表面に接触させ、軸３０７を回転させるといっ
た方法がある。しかし、本発明において、ＰＶＡ系の多孔質体３０８と陽極表面との間に
生じる摩擦力により陽極表面が拭浄されて平坦化されればよいので、この方法に限られる
ことはない。

また、ＰＶＡ系の多孔質体３０８での拭浄の際には、洗浄液を用いる。この時用いる洗
浄液としては、純水のみの他に、高級アルコールまたはアルキルベンゼンを原料とするア
ルキルベンゼンスルホン酸塩等の中性洗剤や、弱酸性及び弱アルカリ性の薬品を含む水溶
液を用いることができる。さらに、エタノール、メタノール、トルエン、アセトンといっ
た極性溶媒のほか、ベンゼンや四塩化炭素といった無極性溶媒を用いることも可能である
。

なお、処理速度および表面の平坦性は軸３０７の回転数および押し込み値により調節す
ることができる。なお、本明細書中における押し込み値とは、基板の垂直方向をＹ方向と
し、ＰＶＡ系の多孔質体３０８が処理表面と接している時の軸の位置を基準値（Ｙ＝０）
として、基板にＰＶＡ系の多孔質体を押しつける方向を正方向とし、拭浄する際に軸がど
れだけ基板方向に移動しているかを示す値である。なお、本発明において、軸３０７の回
転数は１００〜３００ｒｐｍが望ましく、また押し込み値は０．１〜１．０ｍｍとするの
が望ましい。

以上のようにして、陽極３０６の表面が平坦化された後で、図３（Ｆ）に示すように、
バンク３０９、有機化合物層３１０、陰極３１１が形成される。

なお、バンク３０９は、陽極間の隙間を埋めるために形成されており、材料としては、
有機樹脂等の有機材料を用いて成膜した後、エッチングにより所望の形状に形成される。
また、本実施例においては、有機化合物層３１０は、発光層の他に正孔注入層として、正
孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層及びバッファー層といった複数の層を組
み合わせて積層することにより形成される。なお、有機化合物層３１０の膜厚としては１
０〜４００[ｎｍ]とすればよい。

有機化合物層３１０を形成した後で、蒸着法により陰極３１１が形成される。陰極３１
１となる導電膜としては、ＭｇＡｇやＡｌ−Ｌｉ合金膜（アルミニウムとリチウムとの合
金膜）の他、周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとが共蒸着法により
形成された膜を用いることが可能である。なお、陰極３１１の膜厚は８０〜２００[ｎｍ]
とすれば良い。以上により、本発明の発光素子を形成することができる。

なお、本実施の形態においては、陽極３０６上を拭浄した後でバンク３０９を形成する
という方法について示したが、バンクを形成した後で陽極表面を拭浄しても良い。しかし
、この方法を用いると凹凸状の陽極表面に形成された有機樹脂等の有機材料がバンクのパ
ターニングの際に陽極表面においてエッチングされにくくなるという問題が生じる。

〔実施の形態２〕
本発明における平坦化処理は、実施の形態１で示したような陽極の形成後に限られるこ
とはなく、透明性導電膜成膜後（陽極パターニング前）に平坦化を行うことも可能である
。

そこで、実施の形態１で示したのとは異なる方法により発光素子を形成する方法につい
て、図５を用いて説明する。

なお、基板５０１上に電流制御用ＴＦＴ５０２が形成され、層間絶縁膜５０３および絶
縁膜５０４が形成された後で、絶縁膜５０４及び層間絶縁膜５０３にコンタクトホールが
形成され、電流制御用ＴＦＴ５０２と電気的に接続される配線５０５が形成されるまでの
作製方法（図５（Ａ）〜図５（Ｃ））については、実施の形態１で示したのと同様の方法
を用いる。

そして、配線５０５が形成されたところで、図５（Ｄ）に示すように透明性導電膜５０
６が８０〜２００ｎｍの厚さで形成される。なお、透明性導電膜５０６としては、酸化イ
ンジウム・スズ（ＩＴＯ）膜や酸化インジウムと酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した材料を用
いることができる。

そして、透明性導電膜５０６が形成されたところで本発明の平坦化処理を行う。処理の
方法としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系の多孔質体を用いて透明性導電膜５０
６の表面を拭浄することにより、表面の平坦化を行う。

なお、ＰＶＡ系の多孔質体での拭浄方法としては、実施の形態１において説明したのと
同様の方法を用いて行えば良く、ＰＶＡ系の多孔質体５０８を巻き付けた軸５０７を回転
させ、ＰＶＡ系の多孔質体５０８が透明性導電膜５０６の表面と接触した際の摩擦力によ
り、透明性導電膜５０６の表面が平坦化される。

なお、拭浄処理の際には洗浄液を用いる。この時用いる洗浄液としては、純水のみの他
に、高級アルコールまたはアルキルベンゼンを原料とするアルキルベンゼンスルホン酸塩
等の中性洗剤や、弱酸性及び弱アルカリ性の薬品を含む水溶液を用いることができる。さ
らに、エタノール、メタノール、アセトン、トルエンといった極性溶媒の他、ベンゼンや
四塩化炭素といった無極性溶媒を用いることも可能であるが、本実施の形態においては、
純水や中性洗剤を洗浄液として用いるのが望ましい。

また、軸５０７の回転数は１００〜３００ｒｐｍとし、押し込み値は０．１〜１．０ｍ
ｍとするのが望ましい。

透明性導電膜５０６の表面が平坦化された後で、図５（Ｅ）に示すように、パターニン
グにより陽極５０９が形成される。陽極５０９が、形成されたところで加熱処理を行う。
なお、ここでは、２３０〜３５０℃で加熱し、陽極を形成する透明性導電膜の結晶化を行
う。陽極５０９が形成されたところで、バンク５１０、有機化合物層５１１、陰極５１２
が形成される。なお、バンク５１０、有機化合物層５１１及び陰極５１２は、実施の形態
１で示したのと同様に行えばよい。

以上により、本発明の発光素子を有する発光装置を形成することができる。

〔実施の形態３〕
さらに、本実施の形態３においては、陽極表面上に有機樹脂材料からなる平坦化膜を形
成して陽極上の凹凸面を小さくさせた後で、ＰＶＡ系の多孔質体による拭浄処理を行い、
平坦化させる方法について説明する。

図６（Ａ）における基板６０１上に電流制御用ＴＦＴ６０２が形成され、層間絶縁膜６
０３および絶縁膜６０４が形成された後で、絶縁膜６０４及び層間絶縁膜６０３にコンタ
クトホールが形成され、電流制御用ＴＦＴ６０２と電気的に接続される配線６０５を形成
するまでの作製方法については、実施の形態１で示したのと同様の方法を用いる。

そして、配線６０５が形成されたところで、透明性導電膜６０６が８０〜１２０ｎｍの
厚さで形成される。なお、透明性導電膜６０６としては、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ
）膜や酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した材料を用いることができる。

本実施の形態３においては、透明性導電膜６０６が形成された後、これをパターニング
することにより陽極６０７が形成される。そして、陽極６０７が、形成されたところで加
熱処理を行う。なお、ここでは、２３０〜３５０℃で加熱し、陽極６０７を形成する透明
性導電膜の結晶化を行う（図６（Ｂ））。そして、陽極６０７が形成されたところで、平
坦化膜６０８が形成される（図６（Ｃ））。

次に、本発明の平坦化処理を行う。処理の方法としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコー
ル）系の多孔質体を用いて平坦化膜６０８の表面を拭浄することにより、表面の平坦化を
行う（図６（Ｄ））。

なお、ＰＶＡ系の多孔質体での拭浄方法としては、実施の形態１において説明したのと
同様の方法を用いて行えば良く、ＰＶＡ系の多孔質体６１０を巻き付けた軸６０９を回転
させ、ＰＶＡ系の多孔質体６１０が平坦化膜６０８の表面と接触した際の摩擦力により、
平坦化膜６０８の表面が拭浄され、平坦化される。

なお、ＰＶＡ系の多孔質体での拭浄の際には洗浄液を用いる。この時用いる洗浄液とし
ては、純水のみの他に、高級アルコールまたはアルキルベンゼンを原料とするアルキルベ
ンゼンスルホン酸塩等の中性洗剤や、弱酸性及び弱アルカリ性の薬品を含む水溶液を用い
ることができる。さらに、エタノール、メタノール、アセトン、トルエンといった極性溶
媒の他、ベンゼンや四塩化炭素といった無極性溶媒を用いることも可能であるが、本実施
の形態においては、極性溶媒、もしくは無極性溶媒を洗浄液として用いるのが望ましい。

また、軸５０７の回転数は１００〜３００ｒｐｍとし、押し込み値は０．１〜１．０ｍ
ｍとするのが望ましい。

平坦化膜６０８の表面が平坦化された後で、図６（Ｅ）に示すように、バンク６１１、
有機化合物層６１２、陰極６１３が形成される。なお、バンク６１１、有機化合物層６１
２及び陰極６１３は、実施の形態１で示したのと同様に行えばよい。

以上により、本発明の発光素子を有する発光装置を形成することができる。なお、本実
施の形態３を実施することにより、陽極表面における凹凸を平坦性の高い有機樹脂材料で
、ある程度平坦化させてからベルクリンを用いた平坦化処理を行うので、陽極表面を直接
平坦化するのに比べて、より短時間での処理が可能となり、生産時におけるスループット
の向上に有効である。

以上に示したように、本発明を用いた発光素子を有する発光装置を形成することにより
、層間絶縁膜と陽極の界面に形成した絶縁膜により、層間絶縁膜を形成する有機樹脂材料
からの脱ガスを防ぐことができ、さらにこの絶縁膜により層間絶縁膜と陽極との熱膨張率
の差を緩和させることができるために陽極との界面に生じるクラックを防ぐことができる
。

さらに、陽極表面をＰＶＡ系多孔質体で拭浄することにより平坦化させることにより、
発光素子の輝度特性の向上、低駆動電圧化及び素子の長寿命化をはかることができる。

本実施例では、実施の形態１で説明した作製方法により作製された発光素子について説
明する。なお、本実施例は図３を用いて説明する。

はじめに、図３（Ａ）に示すように基板３０１上に電流制御用ＴＦＴ３０２が複数形成
される。なお、基板としてはガラス基板を用いる。また、基板上に形成される電流制御用
ＴＦＴを含むＴＦＴの作製方法については、実施例３において詳細に説明する。

次に、電流制御用ＴＦＴ３０２の上には、層間絶縁膜３０３が形成される。なお、本実
施例では、ポリイミドを用い、１．０〜２．０μｍの平均膜厚で形成する（図３（Ｂ））
。

次に、層間絶縁膜３０３上に絶縁膜３０４を形成する。なお、本実施例において、絶縁
膜を形成する無機絶縁材料としては、酸化窒化シリコン膜を用いる。なお、膜厚は１００
〜２００ｎｍとする。

本実施例においては、プラズマＣＶＤ法で、反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３０
０〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．１〜１．０W/cm²で放電させ、
ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして用いて形成する。

その後、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの電流制御用ＴＦＴ３０
２のドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールはドライエッ
チング法で形成する。この場合、エッチングガスにＣＦ₄、Ｏ₂の混合ガスを用い絶縁膜３
０４をまずエッチングし、次にＣＦ₄、Ｏ₂、Ｈｅの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る
層間絶縁膜３０３をエッチングすることによりコンタクトホールを形成することができる
。

そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、マスクでパターニングし
、その後エッチングすることで、配線３０５を形成する（図３（Ｄ））。なお、本実施例
では、配線材料としては、Ａｌを用いる。

次いで、その上に透明性導電膜が８０〜１２０ｎｍの厚さで形成され、パターニングす
ることによって画素電極となる陽極３０６が形成される（図３（Ｅ））。なお、透明性導
電材料として酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を用いる。

陽極３０６が、形成されたところで加熱処理を行う。本実施例においては、２３０〜３
５０℃で加熱し、陽極を形成するＩＴＯの結晶化を行う。そして、熱処理後に陽極表面の
平坦化処理を行う。処理の方法としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系の多孔質体
、具体的には、ベルクリン（小津産業製）を用いて陽極３０６の表面を拭浄することによ
り、陽極３０６表面の平坦化を行う。

なお、本実施例においてはベルクリン３０８での拭浄方法としては、図４（Ａ）に示す
ように軸３０７にベルクリン３０８を巻き付け、これを陽極３０６の表面に接触させ、軸
３０７を回転させて、陽極３０６の表面とベルクリン３０８との間に生じる摩擦力により
、陽極３０６の表面を図４（Ｂ）に示すように平坦化させることができる。

なお、図４（Ｃ）には、図４（Ａ）に示すように平坦化処理前の陽極表面における水に
対する接触角θ₁を示してあり、図４（Ｄ）には、図４（Ｂ）に示す、平坦化処理後の陽
極表面における水に対する接触角θ₂を示す。なお、本実施例においては、接触角θ₁は、
θ₁＜９０°であることから、これらの接触角にはθ₁＜θ₂なる大小関係が成り立つ。

ここで、平坦化処理の前後における接触角を測定した結果を図１５に示す。測定は、ガ
ラス基板上に形成させた透明性導電膜表面をベルクリンにより拭浄した際の接触角を測定
したものである。以上により、透明性導電膜表面は、拭浄により接触角が大きくなること
が示される。

また、ベルクリン３０８での拭浄の際には、洗浄液を用いるが、本実施例では、純水を
用いる。なお、本実施例における軸３０７の回転数は１００〜３００ｒｐｍとし、押し込
み値を０．１〜１．０ｍｍとする。

陽極３０６の表面が平坦化された後で、図３（Ｆ）に示すように、バンク３０９、有機
化合物層３１０、陰極３１１が形成される。

なお、バンク３０９は、陽極間の隙間を埋めるために形成されており、材料としては、
有機樹脂等の有機材料を用いて成膜した後、エッチングにより所望の形状に形成される。
なお、本実施例においては、有機化合物層３１０は、正孔注入層として銅フタロシアニン
（以下、ＣｕＰｃと示す）を２０ｎｍの膜厚で形成し、正孔輸送層として、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２０ｎｍ膜厚で形成した後、発光層として４，４’−ジカルバゾール−ビフェニ
ル（以下、ＣＢＰと示す）とトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（
ｐｐｙ）₃と示す）を共蒸着法により２０ｎｍ形成し、正孔阻止層としてバソキュプロイ
ン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚に形成し、さらに電子輸送層としてトリス（
８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ₃と示す）を４０ｎｍの膜厚で形成され
る積層構造を有している。

有機化合物層３１０を形成した後で、蒸着法により陰極３１１が形成される。陰極３１
１となる導電膜としては、Ｍｇ：Ａｇ（マグネシウムと銀との合金膜）やＡｌ：Ｌｉ（ア
ルミニウムとリチウムとの合金膜）等の合金膜の他、周期表の１族もしくは２族に属する
元素とアルミニウムとが共蒸着法により形成された膜を用いることが可能である。なお、
陰極３１１の膜厚は８０〜２００[ｎｍ]（典型的には１００〜１５０[ｎｍ]）とすれば良
い。

以上により、本発明の発光素子を形成することができる。

本実施例では、実施の形態３で説明した作製方法により作製された発光素子について説
明する。なお、本実施例は図６を用いて説明する。

本実施例では、陽極表面上に有機樹脂材料としてポリイミドを用いて５０ｎｍの膜厚で
平坦化膜６０８を形成する（図６（Ｃ））。

平坦化膜６０８を形成した後で、ベルクリン（小津産業製）を用いて平坦化膜６０８の
表面を拭浄することにより、表面の平坦化を行う（図６（Ｄ））。

ここで図７を用いて具体的に説明する。なお、図７で用いる符号は、図６で用いている
ものと同様である。絶縁膜６０４上に形成される陽極６０７の表面は図７（Ａ）に示すよ
うに凹凸形状を有している。

しかし、ここに平坦性を有する有機樹脂材料を用いて、平坦化膜６０８を形成すること
により、図７（Ｂ）に示すように表面の平坦性を増すことができる。そして、平坦化膜に
より平坦性を増した表面をベルクリンで拭浄することで、より平坦化された表面を得るこ
とができる。

なお、ベルクリンでの拭浄方法としては、実施の形態３において説明したのと同様の方
法を用いて行えば良く、ベルクリン６１０を巻き付けた軸６０９を回転させ、ベルクリン
６１０が平坦化膜６０８の表面と接触した際の摩擦力により、平坦化膜６０８の表面が拭
浄され、平坦化される。

なお、本実施例におけるベルクリンでの拭浄の際にはエタノール若しくはメタノールを
洗浄液として用いる。また、軸５０７の回転数は１００〜３００ｒｐｍとし、押し込み値
は０．１〜１．０ｍｍとする。

平坦化膜６０８の表面が平坦化された後で、バンク６１１、有機化合物層６１２、陰極
６１３が形成される。なお、バンク６１１、有機化合物層６１２及び陰極６１３は、実施
例１と同様の方法を用いて作製すればよい。

さらに、本発明の陽極表面の平坦化は、実施例１で示した作製方法の処理の順序を変え
て作製することも可能である。すなわち、層間絶縁膜及び絶縁膜を形成した後、電流制御
用ＴＦＴとの配線を形成する前に陽極を形成し、これを平坦化させた後で、絶縁膜および
層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成することもできる。この場合、平坦
化された陽極表面に配線を形成することから、陽極と配線の密着性を向上させることがで
きる。

本実施例においては、本発明を用いて作製される発光素子について説明する。なお、こ
こでは、同一基板上に本発明の発光素子を有する画素部と、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）を同時に作製する方法の一例
について図８〜図１０を用いて説明する。

まず、本実施例ではコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表さ
れるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる
基板９００を用いる。なお、基板９００としては、透光性を有する基板であれば限定され
ず、石英基板を用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラ
スチック基板を用いてもよい。

次いで、図８（Ａ）に示すように、基板９００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化
窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜９０１を形成する。本実施例では下地膜９０１と
して２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても
良い。下地膜９０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、及び
Ｎ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜９０１ａを１０〜２００ｎｍ（好まし
くは５０〜１００ｎｍ）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜９０１
ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、
下地膜９０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガ
スとして成膜される酸化窒化珪素膜９０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１
５０ｎｍ）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜９０
１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。

次いで、下地膜９０１上に半導体層９０２〜９０５を形成する。半導体層９０２〜９０
５は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプ
ラズマＣＶＤ法等）により成膜した後、公知の結晶化処理（レーザー結晶化法、熱結晶化
法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られた結晶質半導体膜
を所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層９０２〜９０５の厚さは２５〜
８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定
はないが、好ましくは珪素（シリコン）またはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ_XＧｅ_1-X（Ｘ
＝０．０００１〜０．０２））合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶ
Ｄ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した後、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜
上に保持させた。この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後
、熱結晶化（５５０℃、４時間）を行い、さらに結晶化を改善するためのレーザーアニ―
ル処理を行って結晶質珪素膜を形成した。そして、この結晶質珪素膜をフォトリソグラフ
ィー法を用いたパターニング処理によって、半導体層９０２〜９０５を形成する。

また、半導体層９０２〜９０５を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために、半
導体層９０２〜９０５に微量な不純物元素（ボロンまたはリン）をドーピングしてもよい
。

また、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連
続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ₄レーザーを用いることができる
。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学
系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣
選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚと
し、レーザーエネルギー密度を１００〜４００ｍＪ／ｃｍ²(代表的には２００〜３００ｍ
Ｊ／ｃｍ²)とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス
発振周波数３０〜３００ｋＨｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００ｍＪ／ｃ
ｍ²(代表的には３５０〜５００ｍＪ／ｃｍ²)とすると良い。そして幅１００〜１０００μ
ｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の
線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９０％として行えばよい。

次いで、半導体層９０２〜９０５を覆うゲート絶縁膜９０６を形成する。ゲート絶縁膜
９０６はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素
を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸
化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。勿
論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単
層または積層構造として用いても良い。

また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Ortho
siliｃate）とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周
波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ²で放電させて形成することが
できる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニール
によりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。

そして、ゲート絶縁膜９０６上にゲート電極を形成するための耐熱性導電層９０７を２
００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜３５０ｎｍ）の厚さで形成する。耐熱性導電層９
０７は単層で形成しても良いし、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層から成
る積層構造としても良い。耐熱性導電層にはＴａ、Ｔｉ、Ｗから選ばれた元素、または前
記元素を成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜が含まれる。これらの耐熱性
導電層はスパッタ法やＣＶＤ法で形成されるものであり、低抵抗化を図るために含有する
不純物濃度を低減させることが好ましく、特に酸素濃度に関しては３０ｐｐｍ以下とする
と良い。本実施例ではタングステン（Ｗ）膜を３００ｎｍの厚さで形成する。Ｗ膜はＷを
ターゲットとしてスパッタ法で形成しても良いし、６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用
いて熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するため
には低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい
。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ中に酸素などの
不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法に
よる場合、純度９９．９９９９％のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不
純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃ
ｍを実現することができる。

一方、耐熱性導電層９０７にＴａ膜を用いる場合には、同様にスパッタ法で形成するこ
とが可能である。Ｔａ膜はスパッタガスにＡｒを用いる。また、スパッタ時のガス中に適
量のＸｅやＫｒを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止するこ
とができる。α相のＴａ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ程度でありゲート電極に使用すること
ができるが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０μΩｃｍ程度でありゲート電極とするには不
向きであった。ＴａＮ膜はα相に近い結晶構造を持つので、Ｔａ膜の下地にＴａＮ膜を形
成すればα相のＴａ膜が容易に得られる。また、図示しないが、耐熱性導電層９０７の下
に２〜２０ｎｍ程度の厚さでリン（Ｐ）をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有
効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時
に、耐熱性導電層９０７が微量に含有するアルカリ金属元素が第１の形状のゲート絶縁膜
９０６に拡散するのを防ぐことができる。いずれにしても、耐熱性導電層９０７は抵抗率
を１０〜５０μΩｃｍの範囲ですることが好ましい。

次に、フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストによるマスク９０８を形成する
。そして、第１のエッチング処理を行う。本実施例ではＩＣＰエッチング装置を用い、エ
ッチング用ガスにＣｌ₂とＣＦ₄を用い、１Ｐａの圧力で３．２Ｗ／ｃｍ²のＲＦ（１３.５
６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを形成して行う。基板側（試料ステージ）にも２２４
ｍＷ／ｃｍ²のＲＦ（１３.５６ＭＨｚ）電力を投入し、これにより実質的に負の自己バイ
アス電圧が印加される。この条件でＷ膜のエッチング速度は約１００ｎｍ／ｍｉｎである
。第１のエッチング処理はこのエッチング速度を基にＷ膜がちょうどエッチングされる時
間を推定し、それよりもエッチング時間を２０％増加させた時間をエッチング時間とする
。

第１のエッチング処理により第１のテーパー形状を有する導電層９０９〜９１２が形成
される。導電層９０９〜９１２のテーパー部の角度は１５〜３０°となるように形成され
る。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
時間を増加させるオーバーエッチングを施すものとする。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン
膜（ゲート絶縁膜９０６）の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッ
チング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０ｎｍ程度エッチングさ
れる（図８（Ｂ））。

そして、第１のドーピング処理を行い一導電型の不純物元素を半導体層に添加する。こ
こでは、ｎ型を付与する不純物元素添加の工程を行う。第１の形状の導電層を形成したマ
スク９０８をそのまま残し、第１のテーパー形状を有する導電層９０９〜９１２をマスク
として自己整合的にｎ型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加する。ｎ型を付与
する不純物元素をゲート電極の端部におけるテーパー部とゲート絶縁膜９０６とを通して
、その下に位置する半導体層に達するように添加するためにドーズ量を１×１０¹³〜５×
１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ²とし、加速電圧を８０〜１６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与
する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を
用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いた。このようなイオンドープ法により第１の不純物
領域９１４〜９１７には１×１０²⁰〜１×１０²¹atoｍiｃ／ｃｍ³の濃度範囲でｎ型を付
与する不純物元素が添加される（図８（Ｃ））。

この工程において、ドーピングの条件によっては、不純物が第１の形状の導電層９０９
〜９１２の下に回りこみ、第１の不純物領域９１４〜９１７が第１の形状の導電層９０９
〜９１２と重なることも起こりうる。

次に、図８（Ｄ）に示すように第２のエッチング処理を行う。エッチング処理も同様に
ＩＣＰエッチング装置により行い、エッチングガスにＣＦ₄とＣｌ₂の混合ガスを用い、Ｒ
Ｆ電力３．２Ｗ／ｃｍ²(１３.５６ＭＨｚ)、バイアス電力４５ｍＷ／ｃｍ²(１３.５６Ｍ
Ｈｚ)、圧力１．０Ｐａでエッチングを行う。この条件で形成される第２の形状を有する
導電層９１８〜９２１が形成される。その端部にはテーパー部が形成され、該端部から内
側にむかって徐々に厚さが増加するテーパー形状となる。第１のエッチング処理と比較し
て基板側に印加するバイアス電力を低くした分等方性エッチングの割合が多くなり、テー
パー部の角度は３０〜６０°となる。マスク９０８はエッチングされて端部が削れ、マス
ク９２２となる。また、図８（Ｄ）の工程において、ゲート絶縁膜９０６の表面が４０ｎ
ｍ程度エッチングされる。

そして、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げ高加速電圧の条件でｎ型を付与す
る不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を７０〜１２０ｋｅＶとし、１×１０
¹³／ｃｍ²のドーズ量で行い、不純物濃度が大きくなった第１の不純物領域９２４〜９２
７と、前記第１の不純物領域９２４〜９２７に接する第２の不純物領域９２８〜９３１と
を形成する。この工程において、ドーピングの条件によっては、不純物が第２の形状の導
電層９１８〜９２１の下に回りこみ、第２の不純物領域９２８〜９３１が第２の形状の導
電層９１８〜９２１と重なることも起こりうる。第２の不純物領域における不純物濃度は
、１×１０¹⁶〜１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³となるようにする（図９（Ａ））。

そして、（図９（Ｂ））に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層９０２
、９０５に一導電型とは逆の導電型の不純物領域９３３（９３３ａ、９３３ｂ）及び９３
４（９３４ａ、９３４ｂ）を形成する。この場合も第２の形状の導電層９１８、９２１を
マスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に不純物領域を形成する。
このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層９０３、９０４は、レジストのマスク
９３２を形成し全面を被覆しておく。ここで形成される不純物領域９３３、９３４はジボ
ラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成する。不純物領域９３３、９３４のｐ型を
付与する不純物元素の濃度は、２×１０²⁰〜２×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³となるように
する。

しかしながら、この不純物領域９３３、９３４は詳細にはｎ型を付与する不純物元素を
含有する２つの領域に分けて見ることができる。第３の不純物領域９３３ａ、９３４ａは
１×１０²⁰〜１×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度でｎ型を付与する不純物元素を含み、
第４の不純物領域９３３ｂ、９３４ｂは１×１０¹⁷〜１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃
度でｎ型を付与する不純物元素を含んでいる。しかし、これらの不純物領域９３３ｂ、９
３４ｂのｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上となるよ
うにし、第３の不純物領域９３３ａ、９３４ａにおいては、ｐ型を付与する不純物元素の
濃度をｎ型を付与する不純物元素の濃度の１．５から３倍となるようにすることにより、
第３の不純物領域でｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能する
ために何ら問題は生じない。

その後、図９（Ｃ）に示すように、第２の形状を有する導電層９１８〜９２１およびゲ
ート絶縁膜９０６上に第１の層間絶縁膜９３７を形成する。第１の層間絶縁膜９３７は酸
化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層
膜で形成すれば良い。いずれにしても第１の層間絶縁膜９３７は無機絶縁材料から形成す
る。第１の層間絶縁膜９３７の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。第１の層間絶縁膜９３
７として酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳとＯ₂とを混合
し、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力
密度０．５〜０．８W/cm²で放電させて形成することができる。また、第１の層間絶縁膜
９３７として酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ
、ＮＨ₃から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化
窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基
板温度３００〜４００℃とし、高周波（６０MHz）電力密度０．１〜１．０W/cm²で形成す
ることができる。また、第１の層間絶縁膜９３７としてＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂から作製さ
れる酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマＣＶ
Ｄ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃から作製することが可能である。

そして、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化す
る工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に
、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用すること
ができる。熱アニール法では酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒
素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜６００℃で行うものであり、本実施
例では５５０℃で４時間の熱処理を行う。また、基板５０１に耐熱温度が低いプラスチッ
ク基板を用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが好ましい。

活性化の工程に続いて、雰囲気ガスを変化させ、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、半導体層を水素化する工程を行う。
この工程は熱的に励起された水素により半導体層にある１０¹⁶〜１０¹⁸/cm³のダングリン
グボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマに
より励起された水素を用いる）を行っても良い。いずれにしても、半導体層９０２〜９０
５中の欠陥密度を１０¹⁶/cm³以下とすることが望ましく、そのために水素を０．０１〜０
．１atomic％程度付与すれば良い。

そして、有機絶縁物材料からなる第２の層間絶縁膜９３９を１．０〜２．０μｍの平均
膜厚で形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミ
ドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。例えば、基板に塗
布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンで３００℃で
焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、２液性のものを用い、主材と硬化
剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートで８０℃で６
０秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで２５０℃で６０分焼成して形成するこ
とができる。

このように、第２の層間絶縁膜９３９を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を
良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生
容量を低減できる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のよう
に、第１の層間絶縁膜９３７として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化
シリコン膜などと組み合わせて用いると良い。

さらに有機絶縁材料で形成された第２の層間絶縁膜９３９上に絶縁膜９４０を形成する
。なお、絶縁膜９４０は、酸化珪素、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、
窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化酸化アルミニウム（Ａｌ
ＮＯ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮＯ）といった珪素又はアルミニウムを含む無機絶
縁材料などを用いて形成される。なおここで形成される絶縁膜は第１の層間絶縁膜９３７
と同様の方法を用いて形成することができる。

その後、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの半導体層に形成されソ
ース領域またはドレイン領域とする不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。コ
ンタクトホールはドライエッチング法で形成する。この場合、エッチングガスにＣＦ₄、
Ｏ₂の混合ガスを用い絶縁膜９４０をまずエッチングし、次にＣＦ₄、Ｏ₂、Ｈｅの混合ガ
スを用い有機樹脂材料から成る第２の層間絶縁膜９３９をエッチングし、その後、再びエ
ッチングガスをＣＦ₄、Ｏ₂として第１の層間絶縁膜９３７をエッチングする。さらに、半
導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨＦ₃に切り替えて第３の形状の
ゲート絶縁膜５７０をエッチングすることによりコンタクトホールを形成することができ
る。

そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、マスクでパターニングし
、その後エッチングすることで、ソース配線９４１〜９４４とドレイン配線９４５〜９４
７を形成する。図示していないが、本実施例ではこの配線を、そして、膜厚５０ｎｍのＴ
ｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜で形成する。

次いで、その上に透明性導電膜を８０〜１２０ｎｍの厚さで形成し、パターニングする
ことによって陽極９４８を形成する（図１０（Ａ））。なお、本実施例では、透明電極と
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（Ｚ
ｎＯ）を混合した透明導電膜を用いる。

また、陽極９４８は、ドレイン配線９４７と接して重ねて形成することによって電流制
御用ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形成される。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、陽極９４８に対応する位置に開口部を有する第３の
層間絶縁膜９４９を形成する。第３の層間絶縁膜９４９は絶縁性を有していて、バンクと
して機能し、隣接する画素の有機化合物層を分離する役割を有している。本実施例ではレ
ジストを用いて第３の層間絶縁膜９４９を形成する。

本実施例では、第３の層間絶縁膜９４９の厚さを１μｍ程度とし、開口部は陽極９４７
に近くなればなるほど広くなる、所謂逆テーパー状になるように形成する。これはレジス
トを成膜した後、開口部を形成しようとする部分以外をマスクで覆い、ＵＶ光を照射して
露光し、露光された部分を現像液で除去することによって形成される。

本実施例のように、第３の層間絶縁膜９４９を逆テーパー状にすることで、後の工程に
おいて有機化合物層を成膜した時に、隣り合う画素同士で有機化合物層が分断されるため
、有機化合物層と、第３の層間絶縁膜９４９の熱膨張係数が異なっていても、有機化合物
層がひび割れたり、剥離したりするのを抑えることができる。

なお、本実施例においては、第３の層間絶縁膜としてレジストでなる膜を用いているが
、場合によっては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）
、酸化珪素膜等を用いることもできる。第３の層間絶縁膜９４９は絶縁性を有する物質で
あれば、有機物と無機物のどちらでも良い。このとき陽極９４８に対して、２３０〜３５
０℃で熱処理をし、陽極９４８を形成する透明性導電膜の結晶化を行う。

次に、陽極表面の平坦化処理を行う。なお、本実施例においては、ベルクリン（小津産
業製）を用いて陽極９４８表面を拭浄することにより、陽極９４８表面の平坦化を行う。

また、ここでは洗浄液として純水を用いる。また、ベルクリンを巻き付けている軸の回
転数は１００〜３００ｒｐｍとし、押し込み値は０．１〜１．０ｍｍとする。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、有機化合物層９５０、陰極９５１保護電極９５２お
よびパッシベーション膜９５３が蒸着法により形成される。なお、本実施例では発光素子
の陰極としてＭｇ：Ａｇ電極を用いるが、公知の他の材料であっても良い。

なお、有機化合物層９５０は、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電
子注入層及びバッファー層といった複数の層を組み合わせて積層することにより形成され
ている。本実施例において用いた有機化合物層の構造について以下に詳細に説明する。

本実施例では、正孔注入層として、ＣｕＰｃを用い、正孔輸送層としては、α−ＮＰＤ
を用いてそれぞれ蒸着法により形成する。

次に、発光層が形成されるが、本実施例では発光層に異なる材料を用いることで異なる
発光を示す有機化合物層の形成を行う。なお、本実施例では、赤、緑、青色の発光を示す
有機化合物層を形成する。また、成膜法としては、いずれも蒸着法を用いているので、成
膜時にメタルマスクを用いることにより画素毎に異なる材料を用いて発光層を形成するこ
とは可能である。

赤色に発色する発光層は、Ａｌｑ₃に４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−
ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（以下、「ＤＣＭ１」と示す）や、４−ジシ
アノメチレン−２−メチル−６−（ジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン（
以下、「ＤＣＭ２」と示す）等をドーピングしたものを用いて形成する。その他にもN,N'
-シ゛サリチリテ゛ン-1,6-ヘキサンシ゛アミナト）シ゛ンク（II）（Ｚｎ（ｓａｌｈｎ）
）にＥｕ錯体である(1,10-フェナントロリン)トリス(1,3-シ゛フェニル-フ゜ロハ゜ン-1,
3-シ゛オナト)ユーロヒ゜ウム（III）（Ｅｕ（ＤＢＭ）₃（Ｐｈｅｎ）をドーピングした
もの等を用いることができるが、その他公知の材料を用いることもできる。

また、緑色に発色する発光層は、ＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）₃を共蒸着法により形成させ
ることができる。なお、この時には、ＢＣＰを用いて正孔阻止層を積層しておくことが好
ましい。また、この他にもＡｌｑ₃、ベンゾキノリノラトベリリウム錯体（ＢｅＢｑ）を
用いることができる。さらには、Ａｌｑ₃にクマリン６やキナクリドンといった材料をド
ーパントとして用いたものも可能であるが、その他公知の材料を用いることもできる。

さらに、青色に発色する発光層は、ジスチリル誘導体である４，４'−ビス（２，２−
ジフェニル−ビニル）−ビフェニル（以下、ＤＰＶＢｉと示す）や、アゾメチン化合物を
配位子に持つ亜鉛錯体であるN,N'-シ゛サリチリテ゛ン-1,6-ヘキサンシ゛アミナト）シ゛
ンク（II）（Ｚｎ（ｓａｌｈｎ））及び4,4'-ヒ゛ス(2,2-シ゛フェニル-ヒ゛ニル)-ヒ゛
フェニル（ＤＰＶＢｉ）にペリレンをドーピングしたものを用いることもできるが、その
他の公知の材料を用いても良い。

次に電子輸送層を形成する。なお、電子輸送層としては、１,３,４−オキサジアゾール
誘導体や１,２,４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）といった材料を用いることができるが
、本実施例では、１,２,４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）を用いて蒸着法により３０〜
６０ｎｍの膜厚で形成する。

以上により、積層構造からなる有機化合物層が形成される。なお、本実施例における有
機化合物層９５０の膜厚は１０〜４００[ｎｍ]（典型的には６０〜１５０[ｎｍ]）、陰極
９５１の厚さは８０〜２００[ｎｍ]（典型的には１００〜１５０[ｎｍ]）とすれば良い。

有機化合物層を形成した後で、蒸着法により発光素子の陰極９５１が形成される。本実
施例では発光素子の陰極となる導電膜としてＭｇ：Ａｇを用いているが、Ａｌ：Ｌｉや、
周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとが共蒸着法により形成された膜
を用いることも可能である。

また、陰極９５１形成後、保護電極９５２が形成される。保護電極９５２でも有機化合
物層９５０を水分や酸素から保護することは可能であるが、さらに好ましくはパッシベー
ション膜９５３を設けると良い。本実施例では保護膜９５３として３００ｎｍ厚の窒化珪
素膜を設ける。この保護膜も保護電極９５２の後に大気解放しないで連続的に形成しても
構わない。

また、保護電極９５２は陰極９５１の劣化を防ぐために設けられ、アルミニウムを主成
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、有機化合物層９５０、
陰極９５１は非常に水分に弱いので、保護電極９５２までを大気解放しないで連続的に形
成し、外気から有機化合物層を保護することが望ましい。

こうして図１０（Ｂ）に示すような構造の発光装置が完成する。なお、陽極９４７、有
機化合物層９５０、陰極９５１の重なっている部分９５４が発光素子に相当する。

ｐチャネル型ＴＦＴ９６０及びｎチャネル型ＴＦＴ９６１は駆動回路が有するＴＦＴで
あり、ＣＭＯＳを形成している。スイッチング用ＴＦＴ９６２及び電流制御用ＴＦＴ９６
３は画素部が有するＴＦＴであり、駆動回路のＴＦＴと画素部のＴＦＴとは同一基板上に
形成することができる。

なお、発光素子を用いた発光装置の場合、駆動回路の電源の電圧が５〜６Ｖ程度、最大
でも１０Ｖ程度で十分なので、ＴＦＴにおいてホットエレクトロンによる劣化があまり問
題にならない。また駆動回路を高速で動作させる必要があるので、ＴＦＴのゲート容量は
小さいほうが好ましい。よって、本実施例のように、発光素子を用いた発光装置の駆動回
路では、ＴＦＴの半導体層が有する第２の不純物領域９２９と、第４の不純物領域９３３
ｂとが、それぞれゲート電極９１８、９１９と重ならない構成にするのが好ましい。

本実施例では、実施例４とは異なる発光装置の作製方法について説明する。

第２の層間絶縁膜９３９を形成するまでの工程は、実施例１と同じである。図１１（Ａ
）に示すように、第２の層間絶縁膜９３９を形成した後、第２の層間絶縁膜９３９に接す
るように、絶縁膜９４０を形成する。

絶縁膜９４０は、第２の層間絶縁膜９３９に含まれる水分が、陽極９４８や、第３の層
間絶縁膜９８２を介して、有機化合物層９５０に入るのを防ぐのに効果的である。第２の
層間絶縁膜９３９が有機樹脂材料を有している場合、有機樹脂材料は水分を多く含むため
、絶縁膜９４０を設けることは特に有効である。なお、本実施例では、絶縁膜９４０とし
て、窒化珪素膜を用いる。

その後、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの半導体層に形成されソ
ース領域またはドレイン領域とする不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。コ
ンタクトホールはドライエッチング法で形成する。この場合、エッチングガスにＣＦ₄、
Ｏ₂の混合ガスを用い絶縁膜９４０をまずエッチングし、次にＣＦ₄、Ｏ₂、Ｈｅの混合ガ
スを用い有機樹脂材料から成る第２の層間絶縁膜９３９をエッチングし、その後、再びエ
ッチングガスをＣＦ₄、Ｏ₂として第１の層間絶縁膜９３７をエッチングする。さらに、半
導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨＦ₃に切り替えて第３の形状の
ゲート絶縁膜５７０をエッチングすることによりコンタクトホールを形成することができ
る。

そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、マスクでパターニングし
、その後エッチングすることで、ソース配線９４１〜９４４とドレイン配線９４５〜９４
７を形成する。図示していないが、本実施例ではこの配線を、そして、膜厚５０ｎｍのＴ
ｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜で形成する。

次いで、その上に透明導電膜を８０〜１２０ｎｍの厚さで形成し、パターニングするこ
とによって陽極９４８を形成する（図１１（Ａ））。なお、本実施例では、透明電極とし
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（Ｚｎ
Ｏ）を混合した透明導電膜を用いる。

また、陽極９４８は、ドレイン配線９４７と接して重ねて形成することによって電流制
御用ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形成される。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、陽極９４８に対応する位置に開口部を有する第３の
層間絶縁膜９８２を形成する。本実施例では、開口部を形成する際、ウエットエッチング
法を用いることでテーパー形状の側壁とした。実施例４に示した場合と異なり、第３の層
間絶縁膜９８２上に形成される有機化合物層は分断されないため、開口部の側壁が十分に
なだらかでないと段差に起因する有機化合物層の劣化が顕著な問題となってしまうため、
注意が必要である。

なお、本実施例においては、第３の層間絶縁膜９８２として酸化珪素でなる膜を用いて
いるが、場合によっては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブ
テン）といった有機樹脂膜を用いることもできる。

ここで、２３０〜３５０℃で熱処理をし、陽極９４８を形成する透明性導電膜の結晶化
を行う。

次に、陽極表面の平坦化処理を行う。なお、本実施例においては、ベルクリン（小津産
業製）を用いて陽極９４８表面を拭浄することにより、陽極９４８表面の平坦化を行う。

また、ここでは洗浄液として純水を用いる。また、ベルクリンを巻き付けている軸の回
転数は１００〜３００ｒｐｍとし、押し込み値は０．１〜１．０ｍｍとする。

そして、第３の層間絶縁膜９８２上に有機化合物層９５０を形成する前に、第３の層間
絶縁膜９８２の表面にアルゴンを用いたプラズマ処理を施し、第３の層間絶縁膜９８２の
表面を緻密化しておくのが好ましい。上記構成によって、第３の層間絶縁膜９８２から有
機化合物層９５０に水分が入るのを防ぐことができる。

次に、有機化合物層９５０を蒸着法により形成し、更に蒸着法により陰極（Ｍｇ：Ａｇ
電極）９５１および保護電極９５２を形成する。このとき有機化合物層９５０及び陰極９
５１を形成するに先立って陽極９４７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、本実施例では発光素子の陰極としてＭｇ：Ａｇ電極を用いるが、
公知の他の材料であっても良い。

なお、有機化合物層９５０としては、公知の低分子系もしくは高分子系の有機材料を用
いることができる。本実施例では、高分子系材料を用いて有機化合物層を形成する場合に
ついて説明する。しかし、実施例１〜実施例４で示したような低分子系材料を用いること
ができるのは言うまでもない。また、有機化合物層を形成する材料が、全ての画素に共通
のものを用いることができるが、例えば、赤色の発光が得られる材料と、緑色の発光が得
られる材料と、青色の発光が得られる材料を画素ごとに塗り分けた場合には、異なる材料
で形成された有機化合物層が複数存在することになり、フルカラー表示が可能となる。な
お、青色、緑色、赤色の発光が得られる材料の組み合わせとしては、以下のようなものが
ある。

まず、赤色発光が得られる有機化合物層の形成には、正孔輸送性の材料であるポリビニ
ルカルバゾール（以下、ＰＶＫと示す）に電子輸送性の材料である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、ＰＢ
Ｄと示す）を３０〜４０％分子分散させ、さらにドーパントとしてＤＣＭ２を約１％添加
した塗布液をスピンコート法により塗布することで、緑色の発光が得られる有機化合物層
を形成することができる。

また、緑色発光が得られる有機化合物層の形成には、ＰＶＫにＰＢＤを３０〜４０％分
子分散させ、さらにドーパントとしてクマリン６を約１％添加した塗布液をスピンコート
法により塗布することで、緑色の発光が得られる有機化合物層を形成することができる。

また、青色発光が得られる有機化合物層の形成には、ＰＶＫにＰＢＤを３０〜４０％分
子分散させ、さらにドーパントとしてペリレンを約１％添加した塗布液をスピンコート法
により塗布することで、青色の発光が得られる有機化合物層を形成することができる。

なお、全ての画素に共通にこれらの材料を用いたり、画素ごとに異なるようにこれらの
材料を用いたりすることができる。

また、保護電極９５２でも有機化合物層９５０を水分や酸素から保護することは可能で
あるが、さらに好ましくは保護膜９５３を設けると良い。本実施例では保護膜９５３とし
て３００ｎｍ厚の窒化珪素膜を設ける。この保護膜も保護電極９５２の後に大気解放しな
いで連続的に形成しても構わない。

また、保護電極９５２は陰極９５１の劣化を防ぐために設けられ、アルミニウムを主成
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、有機化合物層９５０、
陰極９５１は非常に水分に弱いので、保護電極９５２までを大気解放しないで連続的に形
成し、外気から有機化合物層を保護することが望ましい。なお、陰極９５１および保護電
極９５２は、メタルマスクを用い、蒸着法により形成する。

なお、有機化合物層９５０の膜厚は１０〜４００[ｎｍ]（典型的には６０〜１５０[ｎ
ｍ]）、陰極９５１の厚さは８０〜２００[ｎｍ]（典型的には１００〜１５０[ｎｍ]）と
すれば良い。

こうして図１１（Ｂ）に示すような構造の発光装置が完成する。なお、陽極９４８、有
機化合物層９５０、陰極９５１の重なっている部分９５４が発光素子に相当する。

ｐチャネル型ＴＦＴ９６０及びｎチャネル型ＴＦＴ９６１は駆動回路が有するＴＦＴで
あり、ＣＭＯＳを形成している。スイッチング用ＴＦＴ９６２及び電流制御用ＴＦＴ９６
３は画素部が有するＴＦＴであり、駆動回路のＴＦＴと画素部のＴＦＴとは同一基板上に
形成することができる。なお、本発明の発光装置の作製方法は、本実施例において説明し
た作製方法に限定されない。

本実施例では、実施例４において図１０（Ｂ）まで作製した発光パネル、または、実施
例５において図１１（Ｂ）まで作製した発光パネルを発光装置として完成させる方法につ
いて図１２を用いて詳細に説明する。

図１２（Ａ）は、素子基板を封止した発光パネルの上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ
）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０
２は画素部、８０３はゲート側駆動回路である。また、８０４は封止基板、８０５はシー
ル剤であり、シール剤８０５で囲まれた内側は、空間８０７になっている。

なお、ソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０３に入力される信号を伝送す
るための配線（図示せず）により、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）８０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここでは発光パネル
にＦＰＣが接続された状態を示しているが、ＦＰＣを介してＩＣ（集積回路）が直接実装
されたモジュールを本明細書中では、発光装置とよぶ。

次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板８１０の上方には画素部
８０２、ソース側駆動回路８０１が形成されており、画素部８０２は電流制御用ＴＦＴ８
１１とそのドレインに電気的に接続された陽極８１２を含む複数の画素により形成される
。また、ソース側駆動回路８０１はｎチャネル型ＴＦＴ８１３とｐチャネル型ＴＦＴ８１
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。

また、陽極８１２の両端にバンク８１５が形成された後、陽極８１２上に有機化合物層
８１６および陰極８１７が形成され、発光素子８１８が形成される。

なお、陰極８１７は全画素に共通の配線として機能し、接続配線８０８を経由してＦＰ
Ｃ８０９に電気的に接続されている。

発光素子８１８形成後は、パッシベーション膜８２１が形成されている。これは、接続
配線８０８上にシール剤８０５が直接形成されるのを防ぐためである。これによりシール
剤８０５の密着性を高めることができる。

なお、シール剤８０５によりガラスからなる封止基板８０４が貼り合わされている。な
お、シール剤８０５としては紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。また
、必要に応じて封止基板８０４と発光素子８１８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。シール剤８０５の内側の空間８０７には窒素や希ガス等の不
活性ガスが充填されている。また、シール剤８０５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。

以上のような構造で発光素子を空間８０７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、外部から侵入する水分や酸素による発光素子の劣化を防ぐこ
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。

なお、本実施例における構成は、実施例４または実施例５におけるいずれの構成とも自
由に組み合わせて実施することが可能である。

ここで、本発明を用いて形成される実施例４及び実施例５で説明した発光装置の画素部
のさらに詳細な上面構造を図１３（Ａ）に、回路図を図１３（Ｂ）に示す。図１３におい
て、スイッチング用ＴＦＴ７０４は図１０のスイッチング用（ｎチャネル型）ＴＦＴ９６
２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）ＴＦＴ９
６２の説明を参照すれば良い。また、７０３で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ７
０４のゲート電極７０４a、７０４bを電気的に接続するゲート配線である。

なお、本実施例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。

また、スイッチング用ＴＦＴ７０４のソースはソース配線７１５に接続され、ドレイン
はドレイン配線７０５に接続される。また、ドレイン配線７０５は電流制御用ＴＦＴ７０
６のゲート電極７０７に電気的に接続される。なお、電流制御用ＴＦＴ７０６は図１０の
電流制御用（ｐチャネル型）ＴＦＴ９６３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）ＴＦＴ９６３の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシ
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。

また、電流制御用ＴＦＴ７０６のソースは電流供給線７１６に電気的に接続され、ドレ
インはドレイン配線７１７に電気的に接続される。また、ドレイン配線７１７は点線で示
される陽極（画素電極）７１８に電気的に接続される。

このとき、７１９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７１９は、電流供給線７１６と電気的に接続された半導体膜７２０、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７０７との間で形成される。また、ゲート電極
７０７、第１層間絶縁膜と同一の層（図示せず）及び電流供給線７１６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。

なお、本実施例の構成は、実施例４または実施例５のいずれの構成とも自由に組み合わ
せて実施することが可能である。

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。

本発明により作製した発光装置を用いた電気器具として、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１２に示す。

図１４（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。

図１４（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。

図１４（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。

図１４（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。

図１４Ｅ）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。

図１４（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。

図１４（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２６０
７、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。

ここで図１４（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部７０３、
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。

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
。

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。

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。

以上の様に、本発明を用いて作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分
野の電気器具に用いることが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜実施例
７に示した方法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。

なお、本実施例では、本発明の拭浄処理を行うことによる透明性導電膜の表面の状態に
ついて、原子間力顕微鏡(ＡＦＭ:Atomic Force Microscope)を用いて表面観察を行った。
この結果を図１６に示す。

なお、本実施例における表面観察には、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で成膜された
ＩＴＯ膜を２５０℃で熱処理することにより結晶化したものを測定表面として用いる。

図１６には、ベルクリンを用いた拭浄処理の前後における平均面粗さ（Ｒａ）を示して
いる。なお、ここでいう平均面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている中心線平
均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものである。

この結果から、拭浄処理後は、測定表面における平均面粗さは小さくなり、平坦性が増
していることが分かる。さらに、図１７には、ベルクリンを用いた拭浄処理の前後におけ
る山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）を示している。なお、ここでいう山谷の最大高低差とは、
山頂と谷底の高さの差を示す。また、ここでいう山頂と谷底とはＪＩＳ Ｂ０６０１で定
義されている「山頂」「谷底」を三次元に拡張したものであり、山頂とは指定面の山にお
いて最も標高の高いところ、谷底とは指定面の谷において最も標高の低いところと表現さ
れる。

なお、山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）においても拭浄処理により、測定表面における平坦
性が増していることがわかる。また、図１９、図２０においてＡＦＭにより観察された基
板表面の凹凸形状を示す。なお、図１９には、拭浄処理前の測定表面を観察した結果を示
し、図２０には、拭浄処理後の測定表面を観察した結果を示す。

以上により、本発明における拭浄処理において処理表面が平坦化されていることは接触
角の測定だけでなく、ＡＦＭによる平均面粗さの測定結果からも示される。

本発明の作製方法においては、陰極上に有機化合物層が形成され、有機化合物層上に陽
極が形成されるという構造の発光装置を形成する場合においても同様に実施することがで
きる。

すなわち、発光素子の陰極を先に形成した後で、陰極表面を拭浄し、陰極上に有機化合
物層を形成した後、陽極を形成することにより発光素子を形成することができる。

なお、発光素子の積層構造が異なるという部分以外については、他の実施例に記載され
た内容を組み合わせて実施することができる。

本発明における素子構造を説明する図。 熱膨張率について説明する図。 本発明の発光素子の作製方法を説明する図。 本発明の拭浄処理を説明する図。 本発明の発光素子の作製方法を説明する図。 本発明の発光素子の作製方法を説明する図。 本発明の拭浄処理を説明する図。 作製行程を説明する図。 作製行程を説明する図。 作製行程を説明する図。 作製行程を説明する図。 発光装置の封止構造を説明する図。 画素部の構造を説明する図。 電気器具の一例を示す図。 接触角の測定結果を示す図。 ＡＦＭによる測定結果を示す図。 ＡＦＭによる測定結果を示す図。 従来例を説明する図。 ＡＦＭによる測定結果を示す図。 ＡＦＭによる測定結果を示す図。

Claims (8)

1. 絶縁体上に形成されたＴＦＴと、
   前記ＴＦＴ上に形成された平均膜厚が１〜２μｍの有機樹脂材料からなる第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜上に形成された膜厚が１００〜２００ｎｍの無機絶縁材料からなる第２の絶縁膜と、
   前記第２の絶縁膜上に形成された膜厚が８０〜１２０ｎｍの透明性導電膜からなる陽極と、
   前記ＴＦＴと前記陽極とを電気的に接続する配線と、
   前記陽極の端部を覆って形成された第３の絶縁膜と、
   前記陽極上に形成された０．１〜５ｎｍの第４の絶縁膜と、
   前記第４の絶縁膜上に形成された有機化合物を含む膜と、
   前記有機化合物を含む膜上に形成された陰極とを有する発光装置であって、
   前記第１の絶縁膜の熱膨張率をａ１、前記第２の絶縁膜の熱膨張率をａ２、前記陽極の熱膨張率をａ３としたときに、ａ１＞ａ２＞ａ３の関係を満たし、
   前記第４の絶縁膜の表面はポリビニルアルコール系の多孔質体である拭浄性材料を用いて拭浄して平坦化されていることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１において、前記陰極は、マグネシウムと銀との合金膜またはアルミニウムとリチウムとの合金膜が用いられていることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１または２において、前記第３の絶縁膜は、有機樹脂材料が用いられていることを特徴とする発光装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一において、前記第３の絶縁膜は、逆テーパー状になっていることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一において、前記第１の絶縁膜は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、またはベンゾシクロブテンが用いられていることを特徴とする発光装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一において、前記第２の絶縁膜は、珪素またはアルミニウムを含む無機絶縁材料が用いられていることを特徴とする発光装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一において、前記第２の絶縁膜は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、または酸化窒化アルミニウムが用いられていることを特徴とする発光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一に記載の前記発光装置はデジタルカメラ、携帯電話、モバイルコンピュータ、ビデオカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯型ゲーム機、電子書籍、または画像再生装置に用いられることを特徴とする発光装置。

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