JP2002208477A

JP2002208477A - 発光装置

Info

Publication number: JP2002208477A
Application number: JP2001345439A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Yasuyuki Arai; 康行荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2002-07-26
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: JP4632337B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画素部は熱応力が加えられることになり、画素
部を形成する各層に熱応力が働き、その力が大きいとク
ラック（ひび割れ）が発生するという不良をもたらす。
本発明は、このような応力を緩和することが可能な画素
構造を提供することを目的とする。【解決手段】アクティブマトリクス駆動方式の発光装置
において、薄膜トランジスタの上層には、窒化珪素また
は酸化窒化珪素から成る第３絶縁層と、前記第３絶縁層
上と炭素を主成分とする第４絶縁層との間に、陽極と、
有機化合物から成る層と、アルカリ金属を含む陰極とを
有する発光素子が形成され、当該発光素子は、絶縁材料
から成る逆テーパー状の隔壁層の間に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電場を加えること
で発生するルミネッセンス（エレクトロルミネッセン
ス：Electro Luminescence）が得られる発光体及びそれ
を用いた発光装置に関する。特に本発明は、発光体に有
機化合物を用いた発光装置に関する。エレクトロルミネ
ッセンスには蛍光と燐光とが含まれ、本発明はいずれか
一方、またはその両者による光の放出を応用した発光装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を用いた表示装置は、その代表的な
形態としてバックライトまたはフロントライトが用いら
れ、その光により画像を表示する仕組である。液晶表示
装置は様々な電子装置における画像表示手段として採用
されているが、視野角が狭いといった構造上に欠点を有
している。それに対し、エレクトロルミネセンスが得ら
れる発光体を用いた表示装置は視野角が広く、視認性も
優れることから次世代の表示装置として注目されてい
る。

【０００３】発光体に有機化合物を用いた発光素子（以
下、有機発光素子という）の構造は、陰極と陽極との間
に有機化合物で形成される正孔注入層、正孔輸送層、発
光層、電子輸送層、電子注入層などを適宣組み合わせた
構造となっている。ここでは、正孔注入層と正孔輸送層
とを区別して表記しているが、これらは正孔輸送性（正
孔移動度）が特に重要な特性である意味において同じで
ある。便宜上区別するために、正孔注入層は陽極に接す
る側の層であり、発光層に接する側の層は正孔輸送層と
呼んでいる。また、陰極に接する層を電子注入層と呼
び、発光層に接する側の層を電子輸送層と呼んでいる。
発光層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸
送層とも呼ばれる。これらの層を組み合わせて形成され
る発光素子は整流特性を示し、ダイオードと同様な構造
となっている。

【０００４】その発光機構は、陰極から注入された電子
と、陽極から注入された正孔が発光体で成る層（発光
層）で再結合して励起子を形成し、その励起子が基底状
態に戻る時に光を放出する現象として考えられている。
励起状態には一重項状態からの発光（蛍光）と三重項状
態からの発光（燐光）とがある。輝度は数千〜数万ｃｄ
／ｍ²におよぶことから、原理的に表示装置などへの応
用が可能であると考えられている。しかし、その一方で
種々の劣化現象が存在し、実用化を妨げる問題として残
っている。

【０００５】有機化合物から成る発光体、或いは有機発
光素子の劣化の要因として、（１）有機化合物の化学的
な劣化（励起状態を経由）、（２）駆動時の発熱による
有機化合物の溶融、（３）マクロな欠陥に由来する絶縁
破壊（４）電極または電極／有機層界面の劣化、（５）
有機化合物の非晶質構造における不安定性に起因する劣
化、の５種類が考えられている。

【０００６】上記（１）〜（３）は有機発光素子を駆動
することにより劣化するものである。発熱は素子内の電
流がジュール熱に変換されることにより必然的に発生す
る。有機化合物の融点またはガラス転移温度が低いと溶
融することが考えられる。また、ピンホールや引っ掻き
傷の存在によりその部分に電界が集中して絶縁破壊が起
こる。（４）と（５）は室温で保存しても劣化が進行す
る。（４）はダークスポットとして知られ、陰極の酸化
や水分との反応が原因である。（５）は有機発光素子に
用いる有機化合物はいずれも非晶質材料であり、長期保
存や経時変化、発熱により結晶化し、非晶質構造を安定
に保存できるものは殆どないと考えられている。

【０００７】ダークスポットは封止技術の向上によりか
なり抑制されてきたが、実際の劣化は上記の要因が複合
して発生するものであり、統一的に理解するのは困難な
状況にある。典型的な封止技術は、基板上に形成された
有機発光素子を封止材で密閉し、その空間に乾燥剤を設
ける方法として知られている。しかし、定電圧を持続的
に印加すると有機発光素子に流れる電流の低下と共に発
光輝度が低下する現象は、有機化合物の物性に由来する
ものであると考えられている。

【０００８】有機発光素子を形成するための有機化合物
は、低分子系有機化合物と高分子系有機化合物の両者が
知られている。低分子系有機化合物の一例は、正孔注入
層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）芳香族アミン系
材料であるα−ＮＰＤ（4,4'-ビス-[N-(ナフチル)-N-フ
ェニル-アミノ]ビフェニル）やＭＴＤＡＴＡ（4,4',4"-
トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)トリフ
ェニルアミン）、発光層としてトリス−８−キノリノラ
トアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）などが知られている。
高分子有機発光材料では、ポリアニリンやポリチオフェ
ン誘導体（ＰＥＤＯＴ）などが知られている。

【０００９】材料の多様性という観点からは、蒸着法で
作製される低分子系有機化合物は高分子系有機系材料と
比較して格段の多様性があるとされている。しかし、い
ずれにしても純粋に基本構成単位のみからできている有
機化合物は希であり、異種の結合、不純物が製造過程で
混入し、また顔料など種々の添加剤が加えられているこ
ともある。また、これらの材料の中には水分により劣化
する材料、酸化されやすい材料などが含まれている。水
分や酸素などは大気中から容易に混入可能であり取り扱
いには注意を要している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】有機化合物が光劣化を
受けると、化学結合は二重結合、酸素を含んだ構造（−
ＯＨ、−ＯＯＨ、＞Ｃ＝Ｏ、−ＣＯＯＨなど）に変化す
ることが知られている。従って、酸素を含む雰囲気中に
有機化合物を置いた場合、または有機合物中に酸素やＨ
₂Ｏを不純物として含む場合には、結合状態が変化して
劣化が促進すると考えられる。

【００１１】半導体技術の分野では、ダイオードに見ら
れるように半導体接合を有する半導体素子において、酸
素を起因とする不純物は禁制帯中に局在準位を形成し、
接合リークやキャリアのライフタイムを低下させる要因
となり、半導体素子の特性を著しく低下させることが知
られている。

【００１２】酸素分子は、分子軌道の最高被占有準位
（ＨＯＭＯ）が縮重しているので、基底状態で三重項状
態の特異な分子である。通常、三重項から一重項の励起
過程は禁制遷移（スピン禁制）となるため起こりにく
く、そのため一重項状態の酸素分子は発生しない。しか
しながら、酸素分子の周囲に一重項状態よりも高いエネ
ルギー状態の三重項状励起状態の分子（³Ｍ*）が存在す
ると、以下のようなエネルギー移動が起こることによ
り、一重項状態の酸素分子が発生する反応を導くことが
できる。

【００１３】

【式１】

【００１４】有機発光素子の発光層における分子の励起
状態の内７５％は三重項状態であると言われている。従
って、有機発光素子内に酸素分子が混入している場合、
式１のエネルギー移動により一重項状態の酸素分子が発
生し得る。一重項励起状態の酸素分子はイオン的（電荷
に偏りがある）性質を有するため、有機化合物に生じて
いる電荷の偏りと反応する可能性が考えられる。

【００１５】例えば、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰ
と記している）においてメチル基は電子供与性であるた
め共役環に直接結合している炭素は正に帯電する。下記
化１で示すようにイオン的性質を有する一重項酸素が正
に帯電する酸素分子があると反応して、下記化２で示す
ようにカルボン酸と水素ができる可能性がある。その結
果、電子輸送性が低下することが予想される。

【００１６】

【化１】

【００１７】

【化２】

【００１８】本発明者はこのような考察を基にして、有
機発光素子及びそれを用いた有機発光装置において、有
機化合物中に含まれる酸素やＨ₂Ｏなどの不純物が輝度
の低下等、種々の劣化を起こす不純物であることを見出
した。

【００１９】陰極と陽極との間に有機化合物から成る層
を有する有機発光素子、及び当該有機発光素子を用いて
構成される発光装置においては、輝度の低下、ダークス
ポットなどの電極材料の劣化をもたらす酸素濃度を低減
することが必要となる。

【００２０】有機発光素子を用いた好適な応用例は、当
該有機発光素子で画素部を形成したアクティブマトリク
ス駆動方式の発光装置である。各画素には能動素子とし
て薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）が設けられ
ている。しかし、半導体膜を用いて形成されるＴＦＴは
アルカリ金属の汚染によりしきい値電圧などの特性値が
変動することが知られている。本発明は、陰極に仕事関
数の小さなアルカリ金属を用いる有機発光素子とＴＦＴ
とを組み合わせて画素部を形成するための適した構造が
要求される。

【００２１】有機発光素子とＴＦＴを組み合わせて画素
部を形成するアクティブマトリクス駆動方式の発光装置
は、珪素を主成分とする半導体材料、珪素を成分とする
無機絶縁材料又は有機絶縁材料を適宣組み合わせて構成
している。有機発光素子の外部量子効率は依然５０％に
満たないので、注入されたキャリアの多くは熱に変換
し、発光素子を加熱する。その結果、発光素子には熱応
力が加わり、画素を形成する各層に熱応力が働き、その
力が大きいとクラック（ひび割れ）が発生するという不
良が発生する。

【００２２】上記問題点を鑑み、本発明は、発光装置に
おける化学的及び物理的な要因による劣化を防ぎ、信頼
性の向上を図ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は発光装置の劣化
を防止するために、有機発光素子を形成する有機化合物
中に含まれる酸素、Ｈ₂Ｏなどの酸素を含む不純物を低
減することを特徴としている。勿論、酸素、水素などは
有機化合物の構成元素として含まれているが、本発明に
おいて有機化合物に対する不純物とは、本来の分子構造
に含まれない外因性の不純物をいう。こうした不純物は
原子状、分子状、遊離基、オリゴマーとして有機化合物
中に存在していると考えられる。

【００２４】さらに、本発明は、アクティブマトリクス
駆動をする発光装置において、ナトリウム、カリウムな
どのアルカリ金属がＴＦＴを汚染してしきい値電圧の変
動などを防ぐための構造を設ける。

【００２５】本発明はかかる不純物を除去し、正孔注入
層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層など
有機発光素子を形成するために用いられる有機化合物か
から成る層に含まれる当該不純物濃度を、その平均濃度
において５×１０¹⁹／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０
¹⁹／ｃｍ³以下に低減する。特に、発光層及びその近傍
の酸素濃度を低減することが要求される。

【００２６】有機発光素子が１０００Ｃｄ／ｃｍ²の輝
度で発光するとき、それを光子に換算すると１０¹⁶個／
ｓｅｃ・ｃｍ²の放出量に相当する。有機発光素子の量
子効率を１％と仮定すると、必要な電流密度は１００ｍ
Ａ／ｃｍ²が要求される。非晶質半導体を用いた太陽電
池やフォトダイオードなど半導体素子を基にした経験則
に従えば、この程度の電流が流れる素子において良好な
特性を得るためには、欠陥準位密度を１０¹⁶個／ｃｍ³
以下にする必要がある。その値を実現するたには、欠陥
準位を形成する悪性の不純物元素の濃度を上記の様に５
×１０¹⁹／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³以
下に低減する必要がある。

【００２７】有機発光素子を形成する有機化合物の不純
物を低減するために、それを形成するための製造装置は
以下の構成を備える。

【００２８】低分子系有機化合物からなる層を形成する
ための蒸着装置では、反応室内部の壁面を電解研磨によ
り鏡面化し、ガスの放出量を低減する。反応室の材質は
ステンレス鋼またはアルミニウムを用いる。内壁からの
ガス放出を防ぐという目的においては反応室の外側には
ヒーターを設けてベーキング処理を行う。ベーキング処
理によりガス放出はかなり低減できるが、蒸着時には逆
に冷媒で冷却することが好ましい。排気系はターボ分子
ポンプとドライポンプを用い、排気系からの油蒸気の逆
拡散を防止する。また、残留するＨ₂Ｏを除去するため
にクライオポンプを併設しても良い。

【００２９】蒸発源は抵抗加熱型を基本とするが、クヌ
ーセンセルを用いても良い。蒸着用材料は反応室に付随
するロードロック式の交換室から搬入する。こうして、
蒸着用材料の装着時に反応室の大気開放を極力さける。
蒸発源は有機物材料が主であるが、蒸着前に反応室内部
で昇華精製を行う。その他にも、帯域精製法（ゾーンリ
ファイニング）を適用しても良い。

【００３０】反応室に導入する基板の前処理は、加熱に
よるガス放出処理やアルゴンを用いたプラズマ処理を行
い、基板から放出される不純物を極力低減する。アクテ
ィブマトリクス駆動する発光装置では、有機発光素子を
形成する基板には予めＴＦＴが形成されている。当該基
板の構成要素として、有機樹脂材料を用いた絶縁層など
が適宣用いられている場合には、その部材からのガス放
出を低減させておく必要がある。また、反応室に導入す
る窒素ガスやアルゴンガスは供給口で精製する。

【００３１】一方、高分子系有機化合物から成る層を形
成する場合には、重合度の制御を完全に行うことができ
ないので分子量に幅が生じてしまい融点が一義的に決ま
らない場合がある。その場合には透析法や高速液体クロ
マトグラフィ法が適している。特に透析法ではイオン性
不純物を効率良く取り除くには電気透析法が適してい
る。

【００３２】こうして形成される有機発光素子で画素部
を形成し、当該画素の各画素を能動素子により制御する
アクティブマトリクス駆動方式では、その構造の一形態
として、基板上に半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極
を有するＴＦＴが形成され、その上層に有機発光素子が
形成されている。用いる基板の代表例はガラス基板であ
り、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガ
ラスには微量のアルカリ金属が含まれている。半導体膜
は下層側のガラス基板と上層側の有機発光素子からのア
ルカリ金属による汚染を防止するために、窒化珪素、酸
化窒化珪素で被覆する。

【００３３】一方、平坦化した表面に形成することが望
ましい有機発光素子は、ポリイミドやアクリルなど有機
樹脂材料から成る平坦化膜上に形成する。しかし、この
ような有機樹脂材料は吸湿性がある。酸素やＨ₂Ｏで劣
化する有機発光素子はガスバリア性のある窒化珪素、酸
化窒化珪素、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で
被覆する。

【００３４】図１２は本発明のアクティブマトリクス駆
動方式の発光装置における概念を説明する図である。発
光装置１２００の構成要素として、ＴＦＴ１２０１と有
機発光素子１２０２が同一の基板に形成されている。Ｔ
ＦＴ１２０１の構成要素は半導体膜、ゲート絶縁膜、ゲ
ート電極などであり、含まれる元素として珪素、水素、
酸素、窒素、その他ゲート電極を形成する金属などがあ
る。一方有機発光素子１２０２は有機化合物材料の主た
る構成要素の炭素の他に、リチウムなどのアルカリ金属
が元素として含まれている。

【００３５】ＴＦＴ１２０１の下層側（ガラス基板１２
０３側）には、ブロッキング層として窒化珪素または酸
化窒化珪素１２０５が形成されている。その反対の上層
側には保護膜として酸化窒化珪素１２０６が形成されて
いる。一方、有機発光素子１２０２の下層側には保護膜
として窒化珪素または酸化窒化珪素１２０７が形成され
ている。この保護膜としては、その他に酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムなどを適
用することもできる。特に適した保護膜は、スパッタリ
ング法で作製される窒化珪素膜である。上層側には保護
膜としてＤＬＣ膜１２０８が形成される。

【００３６】そして、ＴＦＴと有機発光素子の間には有
機樹脂層間絶縁膜１２０４が形成され、一体化されてい
る。ＴＦＴ１２０１が最も嫌うナトリウムなどのアルカ
リ金属は、窒化珪素または酸化窒化珪素１２０５または
酸化窒化珪素１２０６でブロッキングしている。一方、
有機発光素子１２０２は酸素やＨ₂Ｏを最も嫌うため、
それをブロッキングするために窒化珪素または酸化窒化
珪素１２０７及びＤＬＣ膜１２０８が形成されている。
また、これらは有機発光素子１２０２が有するアルカリ
金属元素を外に出さないための機能も有している。

【００３７】このようにＴＦＴと有機発光素子を組み合
わせて構成される発光装置は、不純物汚染に対する相反
する性質を満足させるために、酸素、Ｈ₂Ｏに対するブ
ロッキング性を有する絶縁膜を巧みに組み合わせて形成
する。

【００３８】上記構成要素を基本として、陽極と有機化
合物層とアルカリ金属を含む陰極とを有する発光素子は
絶縁材料から成る隔壁層の間に形成する。隔壁層の形態
は、上部が基板と平行な方向に突出する形状（いわゆ
る、オーバーハング形状）とし、有機発光素子の有機化
合物層と陰極層が接しない構造とする。

【００３９】発光素子を形成する有機化合物材料の精製
及び成膜時の不純物混入を防ぎ、有機化合物層を高純度
化することにより、輝度の低下や陰極層の劣化を防止す
ることができる。また、発光素子とＴＦＴとの間に窒化
珪素、酸化窒化珪素まどから成る無機絶縁層を設けるこ
とにより、陰極層を形成するアルカリ金属元素が、ＴＦ
Ｔを構成する半導体膜へ拡散するのを防ぐことができ
る。発光素子においては、隔壁層をオーバーハング形状
とし、有機発光素子の有機化合物層と陰極層が接しない
構造とすることにより、熱応力で発光装置を構成する各
層に当該応力が働き、クラックなどの物理的損傷が発生
することを防止することができる。そして、このような
作用により、発光装置の信頼性を向上させることができ
る。

【００４０】尚、本明細書において発光装置とは、上記
発光体を用いた装置全般を指して言う。また、陽極と陰
極の間に前記発光体を含む層を有する素子（以下、発光
素子と呼ぶ）にＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テー
プ若しくは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
ト配線基板が設けられたモジュール、または、発光素子
が形成されている基板にＣＯＧ（Chip On Glass）方式
によりＩＣが実装されたモジュールも全て発光装置の範
疇に含むものとする。

【００４１】また、本明細書でいう不純物元素としての
酸素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で測定
される最低濃度を指していう。

【００４２】

【発明の実施の形態】[実施の形態１]有機化合物に含ま
れる酸素、Ｈ₂Ｏなどの不純物濃度を低減することが可
能な有機発光素子製造装置の一例について図１を用いて
説明する。図１は、有機化合物から成る層や陰極の形成
及び封止を行う装置を示している。搬送室１０１は、ロ
ード室１０４、前処理室１０５、中間室１０６、成膜室
１０７〜１０９とゲート１００ａ〜１００ｆを介して連
結されている。前処理室１０５は被処理基板のガス放出
処理及び、表面改質を目的として設けられ、真空中での
加熱処理や不活性ガスを用いたプラズマ処理が可能とな
っている。

【００４３】成膜室１０７、１０８は蒸着法により主に
低分子の有機化合物からなる被膜を形成するための処理
室であり、成膜室１０９はアルカリ金属を含む陰極を蒸
着法により成膜するための処理室となっている。成膜室
１０７〜１０９には蒸発源に蒸着用材料を装填する材料
交換室１１２〜１１４がゲート１００ｈ〜１００ｊを介
して接続されている。材料交換室１１２〜１１４は、成
膜室１０７〜１０９を大気開放することなく蒸着用材料
を充填するために用いる。

【００４４】最初、被膜を堆積する基板１０３はロード
室１０４に装着され、搬送室１０１にある搬送機構
（Ａ）１０２により前処理室や各反応室に移動する。ロ
ード室１０４、搬送室１０１、前処理室１０５、中間室
１０６、成膜室１０７〜１０９、材料交換室１１２〜１
１４は排気手段により減圧状態に保たれている。排気手
段は大気圧から１Ｐａ程度をオイルフリーのドライポン
プで真空排気し、それ以上の圧力は磁気浮上型のターボ
分子ポンプまたは複合分子ポンプにより真空排気する。
反応室にはＨ₂Ｏを除去するためにクライオポンプを併
設しても良い。こうして排気手段からの油蒸気の逆拡散
を防止する。

【００４５】これら真空排気される部屋の内壁面は、電
解研磨により鏡面処理し、表面積を減らしてガス放出を
防いでいる。材質はステンレス鋼またはアルミニウムを
用いる。内壁からのガス放出を低減するという目的にお
いては反応室の外側にはヒーターを設けてベーキング処
理を行うことが望ましい。ベーキング処理によりガス放
出はかなり低減できる。さらにガス放出による不純物汚
染を防止するには、蒸着時に冷媒を用いて冷却すると良
い。こうして、１×１０^-6Ｐａまでの真空度を実現す
る。

【００４６】中間室１０６はスピナー１１１が備えられ
た塗布室１１０とゲート１１０ｇを介して接続されてい
る。塗布室１１０では主に高分子材料から成る有機化合
物の被膜をスピンコート法で形成するための処理室であ
り大気圧でこの処理は行われる。そのため、基板の搬出
と搬入は中間室１０６を介して行い、基板が移動する側
の部屋と同じ圧力に調節することにより行う。塗布室に
供給する高分子系有機材料は、透析法、電気透析法、高
速液体クロマトグラフで精製して供給する。精製は供給
口で行う。

【００４７】反応室に導入する基板の前処理は、前処理
室１０５において加熱によるガス放出処理とアルゴンプ
ラズマによる表面処理を行い、基板から放出される不純
物を極力低減する。特に基板に有機樹脂材料から成る層
間絶縁膜または、パターンが形成されている場合には、
当該有機樹脂材料が吸蔵しているＨ₂Ｏなどが、減圧下
で放出されるため、反応室内部を汚染してしまう。その
ために、前処理室１０５で基板を加熱してガス放出処理
を行い、或いはプラズマ処理を行い表面を緻密化するこ
とでガス放出量を低減させる。ここで、反応室に導入す
る窒素ガスやアルゴンガスは、ゲッター材を用いた精製
手段で精製する。

【００４８】蒸着法は抵抗加熱型であるが、高精度に温
度制御し、蒸発量を制御するためにクヌーセンセルを用
いても良い。蒸着用材料は反応室に付随する専用の材料
交換室から導入する。こうして、反応室の大気開放を極
力さける。成膜室を大気開放することにより、内壁には
Ｈ₂Ｏをはじめ様々なガスが吸着し、これが真空排気を
することにより再度放出される。吸着したガスの放出が
収まり真空度が平衡値に安定するまでの時間は、数十〜
数百時間を要する。そのために成膜室の壁をベーキング
処理してその時間を短縮させている。しかし、繰り返し
大気開放することは効率的な手法ではないので、図１に
示すように専用の材料交換室を設けることが望ましい。
蒸発源は有機物材料が主であるが、蒸着前に反応室内部
で昇華精製を行う。また、ゾーン精製法を適用しても良
い。

【００４９】一方、ロード室１０４で区切られた封止室
１１５は、陰極の形成まで終了した基板を大気に曝すこ
となく封止材で封止するための加工を行う。封止材は紫
外線硬化樹脂で固定する場合には、紫外線照射機構１１
６を用いる。受渡室１１７には搬送機構（Ｂ）１１８が
設けられ、封止室１１５で封止まで終了した基板を保存
しておく。

【００５０】図２は搬送室１０１、前処理室１０５、成
膜室１０７の詳細な構成を説明する図である。搬送室１
０１には搬送手段１０２と、排気手段として複合分子ポ
ンプ２０７ａとドライポンプ２０８ａが設けられてい
る。前処理室１０５と成膜室１０７はそれぞれゲート１
００ｂ、１００ｄで連結されている。前処理室１０５に
は、高周波電源２１６が接続された高周波電極２０１が
設けられ、基板１０３は基板加熱手段１０４ａ、１０４
ｂが備えられた対向電極に保持される。基板１０３に吸
着した水分などの不純物は、基板兼加熱手段により５０
〜１２０℃程度に真空中で加熱することにより脱離させ
ることができる。前処理室１０５に接続するガス導入手
段はシリンダー２１６ａ、流量調節器２１６ｂ、ゲッタ
ー材などによる精製器２０３から成っている。

【００５１】プラズマによる表面処理はヘリウム、アル
ゴン、クリプトン、ネオンなどの不活性ガス、または不
活性ガスと水素を混合したガスを精製器２０３により精
製し、高周波電力を印加してプラズマ化した雰囲気中に
基板を曝すことにより行う。用いるガスの純度はＣ
Ｈ₄、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂の濃度のそれぞれが２ｐ
ｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下とすることが望まし
い。

【００５２】排気手段は、磁気浮上型の複合分子ポンプ
２０７ｂとドライポンプ２０８ｂにより行う。表面処理
時における前処理室１０５内の圧力制御は排気手段に備
えられた制御弁により排気速度をコントロールして行
う。

【００５３】成膜室１０７は蒸発源２１１、吸着板２１
２、シャッター２１８、シャドーマスク２１７が備えら
れている。基板１０３はシャドーマスク２１７上に備え
られている。シャッター２１８は開閉式に、蒸着時に開
く。蒸発源２１１及び吸着板２１２は温度が制御される
ものであり、加熱手段２１３ｃ、２１３ｄとそれぞれ接
続している。排気系はターボ分子ポンプ２０７ｃとドラ
イポンプ２０８ｃであり、さらにクライオポンプ２０９
を加えて、成膜室内の残留水分を除去することを可能と
している。反応室は加熱手段２１５ａ、２１５ｂにより
ベーキング処理を行い成膜室の内壁からのガス放出量を
低減することが可能となっている。ベーキング処理は５
０〜１２０℃程度に反応室を加熱しながらタープ分子ポ
ンプまたはクライオポンプが接続された排気系で真空排
気をする。その後、反応室を室温または、冷媒により液
体窒素温度程度にまで冷却することにより１×１０^-6Ｐ
ａ程度まで真空排気することを可能としている。

【００５４】ゲート１００ｈで区切られた材料交換室１
１２には蒸発源２１０、２１１が備えられて、加熱手段
２１３ａ、２１３ｂにより温度が制御される仕組みとな
っている。排気系には、ターボ分子ポンプ２０７ｄとド
ライポンプ２０８ｄを用いる。蒸発源２１１は材料交換
室１１２と成膜室１０７との間を移動可能であり、供給
する蒸着用材料の精製を行う手段として用いる。

【００５５】蒸着用材料の精製方法に限定はないが、成
膜装置内においてその場で行うには昇華精製法を採用す
ることが好ましい。勿論、その他にもゾーン精製法を行
っても良い。図３と図４は図２で説明する成膜装置内で
昇華精製を行う方法を説明する図である。

【００５６】有機発光素子を形成するための有機化合物
は酸素やＨ₂Ｏによって劣化しやすいものが多い。特に
低分子系有機化合物はその傾向が強い。従って、当初十
分に精製され高純度化されているとしても、その後の取
り扱いにより容易に酸素やＨ₂Ｏを取り込んでしまう可
能性がある。前述の如く、有機化合物に取り込まれた酸
素は、分子の結合状態を変化させてしまう悪性の不純物
と考えられる。それが有機発光素子の経時変化をもたら
し特性を劣化させる原因となる。

【００５７】図３は有機化合物材料の昇華精製の概念を
説明する図である。本来目的とする有機化合物をＭ２と
し、ある一定圧力下での蒸気圧は温度Ｔ１とＴ２の間に
あるものとする。Ｔ１以下の蒸気圧を有するものはＭ１
とし、Ｈ₂Ｏなどの不純物がそれに該当する。また、Ｔ
２以上に高い蒸気圧を有するＭ３は、遷移金属、有機金
属などの不純物がそれに該当する。

【００５８】このように、蒸気圧の異なるＭ１、Ｍ２、
Ｍ３を含む材料を図４（Ａ）に示すように、第１蒸発源
２１０に入れＴ２よりも低い温度で加熱する。第１蒸発
源から昇華する材料はＭ１とＭ２であり、この時その上
方に第２蒸発源２１１を設けておきＴ１よりも低い温度
に保持しておくと、そこに吸着させることができる。次
に、図４（Ｂ）に示すように第２蒸発源２１１をＴ１の
温度に加熱するとＭ１が昇華し、吸着板２１２に吸着す
る。第２蒸発源２１１にはＭ１とＭ３が除去され、Ｍ２
が残る。その後、図４（Ｃ）に示すように第２蒸発源２
１１をＴ２程度の温度に加熱して基板上に有機化合物の
層を形成する。

【００５９】図４で示す昇華精製の工程は、図２で説明
した成膜装置の材料交換室１１２と成膜室１０７内で行
うことができる。成膜室内の清浄度は、内壁の鏡面仕上
げやターボ分子ポンプやクライオポンプで排気すること
により高められているので、基板上に蒸着された有機化
合物中の酸素濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³以下、好適には
１×１０¹⁹／ｃｍ³以下に低減させることができる。

【００６０】[実施の形態２]実施の形態１において示す
成膜装置を用いて作製される有機発光素子は、その構造
に限定される事項はない。有機発光素子は透光性の導電
膜から成る陽極と、アルカリ金属を含む陰極と、その間
に有機化合物から成る層をもって形成される。有機化合
物から成る層は一層または複数の層から成っている。各
層はその目的と機能により、正孔注入層、正孔輸送層、
発光層、電子輸送層、電子注入層などと区別して呼ばれ
ている。これらは、低分子系有機化合物材料または、高
分子系有機化合物材料のいずれか、或いは、両者を適宣
組み合わせて形成することが可能である。

【００６１】正孔注入層や正孔輸送層は、正孔の輸送特
性に優れる有機化合物材料が選択され、代表的にはフタ
ロシアニン系や芳香族アミン系の材料が採用される。ま
た、電子注入層には電子輸送性の優れる金属錯体などが
用いられている。

【００６２】図５に有機発光素子の構造の一例を示す。
図５（Ａ）は低分子有機化合物による有機発光素子の一
例であり、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）で形成され
る陽極３００、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）で形成さ
れる正孔注入層３０１、芳香族アミン系材料であるＭＴ
ＤＡＴＡ及びα−ＮＰＤで形成される正孔輸送層３０
２、３０３、トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯
体（Ａｌｑ₃）で形成される電子注入層兼発光層３０
４、イッテルビウム（Ｙｂ）から成る陰極３０５が積層
されている。Ａｌｑ₃は一重項励起状態からの発光（蛍
光）を可能としている。

【００６３】輝度を高めるには三重項励起状態からの発
光（燐光）を利用することが好ましい。図５（Ｂ）にそ
のような素子構造の一例を示す。ＩＴＯで形成される陽
極３１０、フタロシアニン系材料であるＣｕＰｃで形成
される正孔注入層３１１、芳香族アミン系材料であるα
−ＮＰＤで形成される正孔輸送層３１２上にカルバゾー
ル系のＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）₃を用いて発光層３１３
を形成している。さらにバソキュプロイン(ＢＣＰ)を用
いて正孔ブロック層３１４を形成し、Ａｌｑ₃による電
子注入層３１５が形成された構造を有している。

【００６４】上記二つの構造は低分子系有機化合物を用
いた例であるが、高分子系有機化合物と低分子系有機化
合物を組み合わせた有機発光素子を実現することができ
る。図５（Ｃ）はその一例であり、高分子系有機化合物
のポリチオフェン誘導体(ＰＥＤＯＴ)により正孔注入層
３２１を形成し、α−ＮＰＤによる正孔輸送層３２２、
ＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）₃による発光層３２３、ＢＣＰ
による正孔ブロック層３２４、Ａｌｑ₃による電子注入
層３２５が形成されている。正孔注入層をＰＥＤＯＴに
変えることにより、正孔注入特性が改善され、発光効率
を向上させることができる。

【００６５】発光層としてカルバゾール系のＣＢＰ＋Ｉ
ｒ（ｐｐｙ）₃は三重項励起状態からの発光（燐光）を
得ることができる有機化合物である。トリプレット化合
物は、としては以下の論文に記載の有機化合物が代表的
な材料として挙げられる。（１）T.Tsutsui, C.Adachi,
S.Saito, Photochemical Processes in Organized Mol
ecular Systems, ed.K.Honda, (Elsevier Sci.Pub., To
kyo,1991) p.437.（２）M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.Yo
u, A.Shoustikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forre
st, Nature 395 (1998) p.151.この論文には次の式で示
される有機化合物が開示されている。（３）M.A.Baldo,
S.Lamansky, P.E.Burrrows, M.E.Thompson, S.R.Forre
st, Appl.Phys.Lett.,75 (1999) p.4.（４）T.Tsutsui,
M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamura, T.Watanabe, T.ts
uji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi, Jpn.Appl.P
hys., 38 (12B) (1999) L1502.

【００６６】また、上記論文に記載された発光性材料だ
けでなく、次の分子式で表される発光性材料（具体的に
は金属錯体もしくは有機化合物）を用いることが可能で
あると考えている。

【００６７】

【化３】

【００６８】

【化４】

【００６９】上記分子式において、Ｍは周期表の８〜１
０族に属する元素、Ｅｔはエチル基である。上記論文で
は、白金、イリジウムが用いられている。また、本発明
者はニッケル、コバルトもしくはパラジウムは、白金や
イリジウムに比べて安価であるため、表示装置の製造コ
ストを低減する上で好ましいと考えている。特に、ニッ
ケルは錯体を形成しやすいため生産性も高く好ましいと
考えられる。いずれにしても、三重項励起状態かからの
発光（燐光）は、一重項励起状態からの発光（蛍光）よ
りも発光効率が高く、同じ発光輝度を得るにも動作電圧
（有機発光素子を発光させるに要する電圧）を低くする
ことが可能である。

【００７０】フタロシアニン系のＣｕＰｃ、芳香族アミ
ン系のα−ＮＰＤ、ＭＴＤＡＴＡ、カルバゾール系のＣ
ＢＰなどはいずれも分子に酸素が含まれない有機化合物
である。このような有機化合物中に酸素またはＨ₂Ｏが
混入することにより、化１と化２を用いて説明したよう
な結合状態の変化が起こり、正孔輸送特性や発光特性を
劣化させる。このような有機化合物の層の形成におい
て、実施の形態１において図１〜３を用いて説明した成
膜装置及び成膜方法を採用する。そのことにより、発光
素子中の酸素濃度を１×１０¹⁹／ｃｍ³以下、或いは、
フタロシアニン系または芳香族アミン系の正孔注入層ま
たは正孔輸送層、カルバゾール系発光層を有する有機発
光素子において、正孔注入層または正孔輸送層及びその
近傍の酸素濃度を１×１０¹⁹／ｃｍ³以下にすることが
できる。

【００７１】[実施の形態３]図６はアクティブマトリク
ス駆動方式の発光装置の構造を示す一例である。ＴＦＴ
は画素部とその周辺に各種の機能回路に設けられる。Ｔ
ＦＴはチャネル形成領域を形成する半導体膜の材質は、
非晶質珪素または多結晶珪素が選択可能であるが、本発
明はどちらを採用しても構わない。

【００７２】基板６０１はガラス基板または有機樹脂基
板を採用する。有機樹脂材料はガラス材料と比較して軽
量であり、発光装置自体の軽量化に有効に作用する。発
光装置を作製する上で適用できるものとしては、ポリイ
ミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエ
チレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォ
ン（ＰＥＳ）、アラミドなどの有機樹脂材料を用いるこ
とができる。ガラス基板は無アルカリガラスと呼ばれ
る、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガ
ラスを用いることが望ましい。ガラス基板の厚さは０．
５〜１．１ｍｍのものが採用されるが、軽量化を目的と
すると厚さは薄くする必要がある。また、さらに軽量化
を図るには比重が２．３７ｇ／ｃｃと小さいものを採用
することが望ましい。

【００７３】図６では駆動回路部６５０にｎチャネル型
ＴＦＴ６５２とｐチャネル型ＴＦＴ６５３が形成され、
画素部６５１にはスイッチング用ＴＦＴ６５４、電流制
御用ＴＦＴ６５５が形成されている様子を示している。
これらのＴＦＴは、窒化珪素または酸化窒化珪素（Ｓｉ
Ｏ_xＮ_yで表される）から成る第１絶縁層６０２上に半導
体膜６０３〜６０６、ゲート絶縁膜６０７、ゲート電極
６０８〜６１１などを用いて形成している。

【００７４】ゲート電極の上層には、窒化珪素、酸化窒
化珪素からなる第２絶縁層６１８が形成され、保護膜と
して用いている。さらに平坦化膜として、ポリイミドま
たはアクリルなど有機樹脂材料から成る第１層間絶縁膜
６１９を形成している。

【００７５】駆動回路部６５０の回路構成は、ゲート信
号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここ
では省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ６５２及びｐチャネ
ル型ＴＦＴ６５３には配線６１２、６１３が接続し、こ
れらのＴＦＴを用いてシフトレジスタやラッチ回路、バ
ッファ回路などを形成している。

【００７６】画素部６５１では、データ配線６１４がス
イッチング用ＴＦＴ６５４のソース側に接続し、ドレイ
ン側の配線６１５は電流制御用ＴＦＴ６５５のゲート電
極６１１と接続している。また、電流制御用ＴＦＴ６５
５のソース側は電源供給配線６１７と接続し、ドレイン
側の電極６１６が発光素子の陽極と接続している。

【００７７】これらの配線上には窒化珪素などの有機絶
縁材料から成る第２の層間絶縁膜６２７を形成してい
る。有機樹脂材料は吸湿性があり、Ｈ₂Ｏを吸蔵する性
質を持っている。そのＨ₂Ｏが再放出されると有機化合
物に酸素を供給し、有機発光素子を劣化させる原因とな
るので、Ｈ₂Ｏの吸蔵及び再放出を防ぐために、第２の
層間絶縁膜６２７の上に窒化珪素または酸化窒化珪素か
ら成る第３絶縁膜６２０を形成する。或いは、第２の層
間絶縁膜６２７を省略して、第３絶縁膜６２０の一層の
みでこの層を形成することも可能である。

【００７８】また、第３絶縁膜６２０は、酸化アルミニ
ウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムなどを
適用することもできる。これらは、酸化アルミニウム又
は窒化アルミニウムをターゲットとしたスパッタリング
法により被膜を形成することができる。

【００７９】有機発光素子６５６は第３絶縁膜６２０上
に形成し、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）などの透明
導電性材料で形成する陽極６２１、正孔注入層、正孔輸
送層、発光層などを有する有機化合物層６２３、ＭｇＡ
ｇやＬｉＦなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属
などの材料を用いて形成する陰極６２４とから成ってい
る。有機化合物層６２３の詳細な構造は任意なものとす
るが、その一例は実施の形態２において図５で示されて
いる。

【００８０】有機化合物層６２３や陰極６２４はウエッ
ト処理（薬液によるエッチングや水洗などの処理）を行
うことができないので、陽極６２１に合わせて、有機絶
縁膜６１９上に感光性樹脂材料で形成される隔壁層６２
２を設ける。隔壁層６２２は陽極６２１の端部を被覆す
るように形成する。具体的には、隔壁層６２２はネガ型
のレジストを塗布し、ベーク後に１〜２μm程度の厚さ
となるように形成する。その後、所定のパターンを設け
たフォトマスクを用い紫外線を照射して露光する。透過
率の悪いネガ型のレジスト材料を用いると、膜の厚さ方
向で感光される割合が変化し、これを現像すると図６で
示すようにパターンの端部を逆テーパー型の形状とする
ことができる。勿論、このような隔壁層は、感光性のポ
リイミドなどを用いて形成することも可能である。

【００８１】図８は有機発光素子を形成する部分の詳細
図を示している。隔壁層６２２の端部を逆テーパー型に
形成した後、蒸着法を用いて有機化合物層６２３と陰極
層６２４を形成すると、陽極６２１と接する隔壁層６２
２の底部に回り込ませることなく形成することができ
る。蒸着法では蒸発源からの蒸発材料が指向性をもって
基板に付着するので、逆テーパー型の形状を有する隔壁
層６２２の頂部と底部の段差により、陽極６２１上に図
８で示す状態で有機化合物層と陰極層を形成することが
できる。

【００８２】また、図９は画素部の構造を説明する上面
図であり、Ｇ−Ｇ'線の断面構造が図８に対応してい
る。陽極６２１は各画素に設けられたＴＦＴに対応し
て、個別に分離して形成している。隔壁層６２２は陽極
６２１の端部を覆うように、かつ複数の画素に渡ってス
トライプ状に形成している。点線で囲んだ領域６９０の
内側に有機化合物層を蒸着により形成する。有機化合物
層は逆テーパー型の隔壁層６２２により図８で示すよう
に形成される。陰極６２４も同様に形成されるが、隔壁
層６２２が形成される外側の領域、即ち画素部の外側で
連結されるように形成する。

【００８３】陰極６２４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（Ｍ
ｇとＡｇ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、ＬｉＡ
ｌ、ＬｉＦＡｌ、マグネシウム、マグネシウム合金又は
マグネシウム化合物を適用することもできる。さらにそ
の上層には、窒化珪素または、ＤＬＣ膜で第４絶縁膜６
２５を２〜３０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍの厚さで
形成する。ＤＬＣ膜はプラズマＣＶＤ法で形成可能であ
り、１００℃以下の温度で形成しても、被覆性良く隔壁
層６２２の端部を覆って形成することができる。ＤＬＣ
膜の内部応力は、酸素や窒素を微量に混入させることで
緩和することが可能であり、保護膜として用いることが
可能である。そして、ＤＬＣ膜は酸素をはじめ、ＣＯ、
ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどのガスバリア性が高いことが知られて
いる。第４絶縁膜６２５は、陰極６２４を形成した後、
大気解放しないで連続的に形成することが望ましい。陰
極６２４と有機化合物層６２３との界面状態は有機発光
素子の発光効率に大きく影響するからである。

【００８４】このように、隔壁層６２２に接することな
く有機化合物層６２３、陰極層６２４を形成し有機発光
素子を形成することで熱応力によるクラックの発生を防
ぐことが可能となる。また、有機発光素子は酸素やＨ₂
Ｏを最も嫌うため、それをブロッキングするために窒化
珪素または酸化窒化珪素及びＤＬＣ膜６２５が形成され
ている。また、これらは有機発光素子が有するアルカリ
金属元素を外に出さないための機能も有している。

【００８５】図６ではスイッチング用ＴＦＴ６５４をマ
ルチゲート構造とし、電流制御用ＴＦＴ６５５にはゲー
ト電極とオーバーラップする低濃度ドレイン（ＬＤＤ）
を設けている。多結晶珪素を用いたＴＦＴは、高い動作
速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣化も起こ
りやすい。そのため、図６のように、画素内において機
能に応じて構造の異なるＴＦＴ（オフ電流の十分に低い
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）を形成することは、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）
表示装置を作製する上で非常に有効である。

【００８６】図６で示すように、ＴＦＴ６５４、６５５
を形成する半導体膜の下層側（基板６０１側）には、第
１絶縁膜６０２が形成されている。その反対の上層側に
は第２絶縁膜６１８が形成されている。一方、有機発光
素子６５６の下層側には第３絶縁膜６２０が形成されて
いる。上層側には第４絶縁膜６２５が形成される。そし
て、その両者の間には有機絶縁膜６１９が形成され、一
体化されている。ＴＦＴ６５４、６５５のキラー不純物
となるナトリウムなどのアルカリ金属は、汚染源として
基板６０１や有機発光素子６５６が考えられるが、第１
絶縁膜６０２と第２絶縁膜６１８で囲むことによりブロ
ッキングしている。一方、有機発光素子６５６は酸素や
Ｈ₂Ｏを最も嫌うため、それをブロッキングするために
第３絶縁膜６２０、第４絶縁膜６２５が形成されてい
る。これらは有機発光素子６５６が有するアルカリ金属
元素を外に出さないための機能も有している。

【００８７】図６で示すような構造の有機発光装置にお
いて、効率的な作製方法の一例は、第３絶縁膜６２０、
ＩＴＯに代表される透明導電膜で作製される陽極６２１
をスパッタリング法により連続成膜する工程を採用でき
る。有機絶縁膜６１９の表面に著しいダメージを与える
ことなく、緻密な窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜を形
成するにはスパッタリング法は適している。

【００８８】以上のように、ＴＦＴと有機発光装置を組
み合わせて画素部を形成し、発光装置を完成させること
ができる。このような発光装置はＴＦＴを用いて駆動回
路を同一基板上に形成することもできる。図６または図
７で示すように、ＴＦＴの主要構成要素である半導体
膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極は、その下層側及び上
層側を窒化珪素または酸化窒化珪素から成るブロッキン
グ層と保護膜により囲むことにより、アルカリ金属や有
機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子
はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素または酸化窒化
珪素から成る保護膜と、窒化珪素または炭素を主成分と
する絶縁膜から成るガスバリア層とで囲まれ、外部から
酸素やＨ₂Ｏが浸入することを防ぐ構造を有している。

【００８９】このように、本発明は不純物に対する特性
の異なる素子を組合せ、お互いが干渉することなく発光
装置を完成させることができる。さらに応力による影響
を排除して信頼性を向上させることができる。

【００９０】[実施の形態４]実施の形態３ではトップゲ
ート型のＴＦＴ構造で説明したが、勿論ボトムゲート型
或いは逆スタガ型のＴＦＴを適用することも可能であ
る。図７は画素部７５１に逆スタガ型のＴＦＴにより、
スイッチング用ＴＦＴ７５４、電流制御用ＴＦＴ７５５
を形成している。基板７０１上にはモリブデンまたはタ
ンタルなどで形成されるゲート電極７０２、７０３と配
線７０４を設け、その上にゲート絶縁膜として機能する
第１絶縁膜７０５を形成している。第１絶縁膜７０５は
１００〜２００ｎｍの厚さで酸化珪素または窒化珪素な
どを用いて形成する。

【００９１】半導体膜７０６、７０７にはチャネル形成
領域の他ソース又はドレイン領域、ＬＤＤ領域が形成さ
れている。これらの領域を形成し、またチャネル形成領
域を保護する都合上、絶縁膜７０８、７０９が設けられ
ている。第２絶縁膜７１０は窒化珪素または酸化窒化珪
素で形成し、半導体膜がアルカリ金属や有機物などによ
り汚染されないように設ける。さらに、ポリイミドなど
の有機樹脂材料から成る第１層間絶縁膜７１１を形成す
る。そして、コンタクトホールを形成した後、配線７１
３〜７１６を形成し、第２層間絶縁膜７１９を形成す
る。第２層間絶縁膜７１９も同様に、ポリイミドなどの
有機樹脂材料で形成する。その上には窒化珪素または酸
化珪素から成る第３絶縁膜７１２を形成する。配線７１
３〜７１６は第３絶縁膜７１２上に形成している。

【００９２】有機発光素子７５６の陽極７１７は第３絶
縁膜７１２上に形成され、その後ポリイミドにより隔壁
層７１８を形成する。隔壁層７１８の表面はアルゴンに
よるプラズマ前処理を行い緻密化を行っても良いが、図
７で示すように窒化珪素膜から成る絶縁膜７１９を形成
してガス放出防止処理をしても良い。有機化合物層７２
０、陰極７２１、第４絶縁膜の構成も実施の形態２と同
様であり、こうして逆スタガ型のＴＦＴを用いて発光装
置を完成させることができる。

【００９３】また、逆スタガ型のＴＦＴを用いて駆動回
路を同一基板上に形成することもできる。図７で示すよ
うに、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜は、その下
層側及び上層側を窒化珪素または酸化窒化珪素から成る
第１絶縁膜と第２絶縁膜で囲むことにより、アルカリ金
属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発
光素子はアルカリ金属を一部に含み、第３絶縁膜７１２
と第４絶縁膜７５７とにより、外部から酸素やＨ₂Ｏが
浸入することを防ぐ構造を有している。このように、逆
スタガ型のＴＦＴを用いても、不純物に対する特性の異
なる素子を組合せ、お互いが干渉することなく発光装置
を形成する技術を提供している。

【００９４】[実施の形態５]実施の形態３または４で形
成される有機発光素子を封止する構造を図に示す。図１
０はＴＦＴを用いて駆動回路４０８と画素部４０９が形
成された素子基板４０１と、封止基板４０２とがシール
材４０５で固定されている状態を示している。素子基板
４０１と封止基板４０２との間の封止領域内には有機発
光素子４０３が形成され、乾燥剤４０７は駆動回路４０
８上または、シール材４０５が形成された近傍に設けら
れている。有機発光素子４０３は隔壁層４１２によって
挟まれたところに形成している。

【００９５】封止基板にはポリイミド、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラ
ミドなどの有機樹脂材料を用いる。基板の厚さは３０〜
１２０μm程度のものを採用し可撓性を持たせることも
可能である。端部にガスバリア層としＤＬＣ膜（第４絶
縁膜）４０８を形成している。但し、ＤＬＣ膜は外部入
力端子４０４には形成されていない。シール材にはエポ
キシ系接着剤が用いられる。ＤＬＣ膜４０８をシール材
４０５に沿って、かつ、素子基板４０１と封止基板４０
２の端部に沿って形成することで、この部分から浸透す
るＨ₂Ｏを防ぐことができる。

【００９６】図１１はこのような表示装置の外観を示す
図である。画像を表示する方向は有機発光素子の構成に
よって異なるが、ここでは上方に光が放射して表示が成
される。図１１で示す構成は、ＴＦＴを用いて駆動回路
部４０８及び画素部４０９が形成された素子基板４０１
と封止基板４０２がシール材４０５により貼り合わされ
ている。画素部４０９には隔壁層４１２が形成されてい
る。素子基板４０１の端には、入力端子４０４が設けら
れこの部分でＦＰＣ(Flexible Print Circuit)が接続さ
れる。入力端子４０４には外部回路から画像データ信号
や各種タイミング信号及び電源を入力する端子が５００
μmピッチで設けられている。そして、配線４１０で駆
動回路部と接続されている。また、必要に応じてＣＰ
Ｕ、メモリーなどを形成したＩＣチップ４１１がＣＯＧ
（Chip on Glass）法などにより素子基板４０１に実装
されていても良い。

【００９７】端部にはＤＬＣ膜が形成されシール部分か
ら水蒸気や酸素などが浸入し、有機発光素子が劣化する
ことを防いでいる。素子基板４０１や封止基板４０２に
有機樹脂材料を用いる場合には、入力端子部を省く全面
にＤＬＣ膜が形成されていても良い。ＤＬＣ膜を成膜す
るとき、入力端子部はマスキングテープやシャドーマス
クを用いて、予め被覆しておけば良い。

【００９８】以上のようにして、実施の形態３または４
で形成される有機発光素子を封止して発光装置を形成す
ることができる。ＴＦＴ及び有機発光素子はいずれも絶
縁膜で囲まれ、外部から不純物が浸入しない構造となっ
ている。さらに封止材を用いて素子基板と貼り合わせ、
その端部をＤＬＣで覆うことにより気密性が向上し、発
光装置の劣化を防止することができる。

【００９９】[実施の形態６]本発明は様々な電子装置に
用いられている表示媒体に適用が可能である。このよう
な電子装置には、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコ
ンピュータ、携帯電話等)、ビデオカメラ、デジタルカ
メラ、パーソナルコンピュータ、テレビ受像器、携帯電
話等が挙げられる。それらの一例を図１３に示す。

【０１００】図１３(Ａ)は本発明の発光装置を適用して
テレビ受像器を完成させる一例であり、筐体３００１、
支持台３００２、表示部３００３等により構成されてい
る。本発明を表示部３００３に適用してテレビ受像器を
完成させることができる。

【０１０１】図１３(Ｂ)は本発明の発光装置を適用して
ビデオカメラを完成させた一例であり、本体３０１１、
表示部３０１２、音声入力部３０１３、操作スイッチ３
０１４、バッテリー３０１５、受像部３０１６等により
構成されている。本発明の発光装置を表示部３０１２に
適用してビデオカメラを完成させることができる。

【０１０２】図１３(Ｃ)は本発明の発光装置を適用して
ノート型のパーソナルコンピュータを完成させた一例で
あり、本体３０２１、筐体３０２２、表示部３０２３、
キーボード３０２４等により構成されている。本発明の
発光装置を表示部３０２３に適用してノート型のパーソ
ナルコンピュータを完成させることができる。

【０１０３】図１３(Ｄ)は本発明の発光装置を適用して
ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)を完成させた一例
であり、本体３０３１、スタイラス３０３２、表示部３
０３３、操作ボタン３０３４、外部インターフェイス３
０３５等により構成されている。本発明の発光装置を表
示部３０３３に適用してＰＤＡを完成させることができ
る。

【０１０４】図１３(Ｅ)は本発明の発光装置を適用して
音響再生装置を完成させた一例であり、具体的には車載
用のオーディオ装置であり、本体３０４１、表示部３０
４２、操作スイッチ３０４３、３０４４等により構成さ
れている。本発明の表示装置を表示部３０４２に適用し
て音響再生装置を完成させることができる。

【０１０５】図１３(Ｆ)は本発明の発光装置を適用して
デジタルカメラを完成させた一例であり、本体３０５
１、表示部(Ａ)３０５２、接眼部３０５３、操作スイッ
チ３０５４、表示部(Ｂ)３０５５、バッテリー３０５６
等により構成されている。本発明の発光装置を表示部
(Ａ)３０５２および表示部(Ｂ)３０５５に適用してデジ
タルカメラを完成させることができる。

【０１０６】図１３(Ｇ)は本発明の発光装置を適用して
携帯電話を完成させた一例であり、本体３０６１、音声
出力部３０６２、音声入力部３０６３、表示部３０６
４、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６等により
構成されている。本発明の発光装置を表示部３０６４に
適用して携帯電話を完成させることができる。

【０１０７】なお、ここで例示する電子装置はごく一例
であり、これらの用途に限定するものではないことを付
記する。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、有機発光素子の応力による劣化を防ぐことが
可能となる。また、本発明は、ＴＦＴの主要構成要素で
ある半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極は、その下
層側及び上層側を窒化珪素または酸化窒化珪素から成る
第１絶縁層と第２絶縁層により囲むことにより、アルカ
リ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有
機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素また
は酸化窒化珪素から成る第３絶縁層と、炭素を主成分と
する絶縁膜から成る第４絶縁層とで囲まれ、外部から酸
素やＨ₂Ｏが浸入することを防ぐ構造を実現する。そし
て、不純物に対する特性の異なる素子を組合せ、お互い
が干渉することなく発光装置を完成させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成膜装置の構成を説明する図。

【図２】本発明の成膜装置の構成を説明する図。

【図３】有機化合物材料に含まれる不純物とその蒸気
圧の関係を説明する図。

【図４】成膜装置内で昇華精製を行う方法を説明する
図。

【図５】有機発光素子の構造を説明する図。

【図６】画素部及び駆動回路部を備えた有機発光装置
の構造を説明する部分断面図。

【図７】有機発光装置の画素部の構造を説明する断面
図。

【図８】有機発光装置の画素部の構造を説明する断面
図。

【図９】有機発光装置の画素部の構造を説明する上面
図。

【図１０】有機発光装置の構造を説明する断面図。

【図１１】有機発光装置の外観を説明する斜視図。

【図１２】本発明の発光装置の概念を説明する図。

【図１３】本発明の発光装置を適用した電子装置を例
示する図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/22 Ｈ０５Ｂ 33/22 ＺＦターム(参考） 3K007 AB11 AB18 BA06 BB05 BB07 CB01 DA01 DB03 EA00 EB00 5C094 AA31 AA33 AA38 AA43 BA03 BA27 CA19 DA09 DA13 EA04 EA05 EB02 FA02 FB01 FB02 FB12 FB14 FB15 FB20 GB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化珪素または酸化窒化珪素から成る第１
絶縁層と、酸化窒化珪素から成る第２絶縁層との間に、
珪素を主成分とする半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲー
ト電極とを有する薄膜トランジスタが形成され、前記薄
膜トランジスタの上層には、窒化珪素または酸化窒化珪
素から成る第３絶縁層と、炭素を主成分とする第４絶縁
層と、前記第３絶縁層と第４絶縁層との間に、陽極と、
有機化合物層と、アルカリ金属を含む陰極とを有する発
光素子が形成され、当該発光素子は、絶縁材料から成る
隔壁層の間に形成されていることを特徴とする発光装
置。
【請求項２】窒化珪素または酸化窒化珪素から成る第１
絶縁層と、酸化窒化珪素から成る第２絶縁層との間に、
珪素を主成分とする半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲー
ト電極とを有する薄膜トランジスタが形成され、前記薄
膜トランジスタの上層には、窒化珪素または酸化窒化珪
素から成る第３絶縁層と、炭素を主成分とする第４絶縁
層と、前記第３絶縁層と第４絶縁層との間に、陽極と、
有機化合物層と、アルカリ金属を含む陰極とを有する発
光素子が形成され、当該発光素子は、絶縁材料から成
り、上部が基板と平行な方向に突出する形状の隔壁層の
間に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】窒化珪素または酸化窒化珪素から成る第１
絶縁層と、酸化窒化珪素から成る第２絶縁層との間に、
珪素を主成分とする半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲー
ト電極とを有する薄膜トランジスタが形成され、前記薄
膜トランジスタの上層には、窒化珪素または酸化窒化珪
素から成る第３絶縁層と、炭素を主成分とする第４絶縁
層と、前記第３絶縁層上と第４絶縁層との間に、陽極
と、有機化合物層と、アルカリ金属を含む陰極とを有す
る発光素子が形成され、前記発光素子は絶縁材料から成
る隔壁層の間に形成され、前記有機化合物層と前記陰極
とは、前記隔壁層に接することなく設けられていること
を特徴とする発光装置。
【請求項４】窒化珪素または酸化窒化珪素から成る第１
絶縁層と、酸化窒化珪素から成る第２絶縁層との間に、
珪素を主成分とする半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲー
ト電極とを有する薄膜トランジスタが形成され、前記薄
膜トランジスタの上層には、窒化珪素または酸化窒化珪
素から成る第３絶縁層と、炭素を主成分とする第４絶縁
層と、前記第３絶縁層上と第４絶縁層との間に、陽極
と、有機化合物層と、アルカリ金属を含む陰極とを有す
る発光素子が形成され、前記発光素子は絶縁材料から成
り、上部が基板と平行な方向に突出する形状の隔壁層の
間に形成され、前記有機化合物層と前記陰極とは、前記
隔壁層に接することなく設けられていることを特徴とす
る発光装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一におい
て、第４絶縁層はダイアモンドライクカーボンからなる
層であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれか一におい
て、第２絶縁層と第３絶縁層との間には、有機樹脂層が
設けられていることを特徴とする発光装置。