JP4704004B2 - 発光装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、各画素に発光素子を有する発光装置及び発光装置の作製方法に関する。

発光素子は自ら発光するため視認性が高く、液晶表示装置（ＬＣＤ）で必要なバックライトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角がＬＣＤに比べて広いという特徴を有している。そのため発光素子を用いた発光装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されており、実用化が進められている。発光素子の１つであるＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、電場を加えることでルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が得られる電界発光材料を含む層（以下、電界発光層と記す）と、陽極と、陰極とを有している。陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とが電界発光層で結合することで、発光が得られる。

電界発光層への正孔及び電子の注入性は、電極を形成する材料の仕事関数の大小が一つの指標とされ、正孔を注入する側の電極（陽極）には仕事関数の高い材料、電子を注入する側の電極（陰極）には仕事関数の低い材料を用いることが望まれている。具体的に陽極には、仕事関数が約５ｅＶである酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が一般的に用いられている。

ところで発光装置はバックライトを用いない分、発光装置全体の消費電力が、各画素の発光素子の性能に依存する傾向が強い。すなわち、発光素子の外部量子効率（外部に取り出されるフォトンの数／注入されたキャリアの数）が高いほど、低消費電力化を実現させることができる。そして外部量子効率は、光の取り出し効率（外部に取り出されるフォトンの数／放出されるフォトンの数）または内部量子効率（放出されるフォトンの数／注入されたキャリアの数）を向上させることで、高めることができる。特に内部量子効率の向上は、発光素子に与えられた電力のうち、熱に変換されるエネルギーが抑えられることを意味するので、消費電力の低減のみならず、発熱に起因する信頼性の低下を抑えることにも繋がると考えられる。

内部量子効率の高さを決める因子の一つとして、キャリアの注入バランス（注入された電子及び正孔の割合）が挙げられる。該注入バランスは、電極の仕事関数と、電界発光層のうち該電極に接する層の仕事関数と、電界発光層中におけるキャリアの移動度によって決まる量であり、該注入バランスを１に近づけるほど内部量子効率を高くすることができる。

しかし、注入バランスを高めることができるような、電極の材料と、電界発光材料との組み合わせを見出すことは容易ではなく、従来の発光素子では消費電力のわりに十分な輝度を得ることが難しかった。そして、従来の発光素子では、輝度の半減寿命が短く、信頼性に関して改善すべき課題を有していた。特に、発光素子から光を取り出すためには、少なくとも一方の電極が透光性を有していなくてはならないが、透光性を有する導電膜の材料には限りがあり、材料の選択性に乏しい。そして、透光性を有する導電膜として多くはＩＴＯが用いられており、該ＩＴＯを陽極に用いる場合、陽極に接する正孔輸送性を有する層において材料を最適化する必要があった。しかし、新規の材料の開発には、コストと時間がかかるという問題があった。

本発明は上述した問題に鑑み、内部量子効率を向上させ、低消費電力で明るく、信頼性の高い発光素子を有する発光装置及び発光装置の作製方法の提供を課題とする。

本発明者らは、陽極として用いられる酸化物を含んだ透光性を有する導電層（以下透光性酸化物導電層又はＣＴＯと省略する）と、該陽極に接し、正孔輸送性を有する層（正孔注入層または正孔輸送層）との両者が接触すると、フェルミ準位が一致するようにキャリアが移動するため、結果として正孔注入層または正孔輸送層のエネルギーバンドに曲がりが生じ、その曲がりが正孔の注入性の向上を妨げ、注入バランスを低くしてしまう一因になっているのではないかと考えた。

図２に、透光性酸化物導電層と、（該ＣＴＯに接する）正孔注入層（ＨＩＬ）とが接触した状態における、バンドモデルを示す。ＨＩＬとＣＴＯとが離れて存在している場合は、ＨＩＬとＣＴＯのフェルミ準位は異なり、ＨＩＬのエネルギーバンドはフラットである。しかし図２に示すようにＣＴＯとＨＩＬが接触すると、フェルミ準位Ｅ_Fが一致するようにＨＩＬのエネルギーバンドは電子に対して障壁を作る方向に曲がり、正孔がＣＴＯとＨＩＬの界面近傍に蓄積されるようになる。そのため、正孔の注入性及び移動度が抑えられ、キャリアの注入バランスを高めることが難しく、結果的に内部量子効率の向上が妨げられていると推測される。

そこで本発明では、陽極のうち、正孔注入層または正孔輸送層と最も近い領域に、トンネル電流を流すことができる程度の厚さを有する、絶縁性の高い層（以下、バリア層と呼ぶ）を設ける。該バリア層に用いられる材料は、陽極のうちバリア層以外の層、及びバリア層に接している正孔輸送性を有する層（正孔注入層または正孔輸送層）に用いられる材料よりも、抵抗の高い材料とする。上記構成により、バリア層のエネルギーバンドの幅を、透光性酸化物導電層及び正孔輸送性を有する層よりも広くすることができる。具体的に本発明は、透光性を有し、なおかつ酸化物を含んだ導電材料（透光性酸化物導電材料）を陽極として用い、該陽極の一部に相当するバリア層は、酸化珪素及び透光性導電材料、または酸化珪素を含む薄い絶縁性又は半絶縁性の材料で構成されることを特徴とするものである。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に、ＣＴＯが有するバリア層と、ＨＩＬとが接触した状態における、バンドモデルを示す。バリア層は、酸化珪素を含み、絶縁性又は半絶縁性を示す。バリア層は、キャリアがトンネリングすることが可能な程度の厚さ、すなわち０．５〜５ｎｍの厚さで形成する。バリア層を形成することで、ＣＴＯとＨＩＬを物理的に隔てることができるので、図１（Ａ）に示すように、ＣＴＯ、バリア層、ＨＩＬとでフェルミ準位Ｅ_Fが一致しても、ＣＴＯのエネルギーバンドはフラットになる。よって、正孔の注入性が向上し、また正孔の移動度が高まるので、キャリアの注入バランスを高めることができ、結果的に内部量子効率を高めることができる。

なお、ＨＩＬのエネルギーバンドは必ずしも図１（Ａ）に示すように完全にフラットになるとは限らず、図１（Ｂ）に示すようにエネルギーが低い方にエネルギーバンドに曲がりが生じる場合も想定される。しかし、図２に示したエネルギーバンドの曲がりとは異なり、図１（Ｂ）に示すエネルギーバンドの曲がりは、正孔の蓄積を妨げるように作用する。従って、結果的に正孔の注入性が向上し、また正孔の移動度が高まるので、キャリアの注入バランスを高めることができ、結果的に内部量子効率を高めることができる。

なお、酸化珪素は、水の分子が化学結合により吸着しやすいという特性を有している。よって、酸化珪素を含むＣＴＯは、通常のＣＴＯに比べてその表面に水分を吸着しやすいと考えられる。図３に、昇温脱離法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて測定した、温度に対する基板からの脱ガスの量を示す。基板は、陽極を形成した後、正孔輸送性を有する層を形成する前の状態に相当する。

図３（Ａ）は、陽極として酸化珪素とＩＴＯを用いたときの、温度に対する脱ガスの量を示している。図３（Ｂ）は、陽極としてＩＴＯを用いたときの、温度に対する脱ガスの量を示している。なお図３（Ａ）と図３（Ｂ）は、共に陽極を形成した後、大気雰囲気下において２００℃、１時間の加熱処理を施している。なお、図３（Ａ）において用いた基板において、陽極の組成はＯ：Ｓｉ：Ｉｎ：Ｓｎ＝６１：３：３４：２である。

また図３において、横軸に示す温度はいずれも加熱処理の際に用いたヒーターの温度を示している。実際の基板の温度は、上記ヒーターの温度よりも低く、上記ヒーターの温度が高いほどその傾向が顕著である。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、いずれの基板も、横軸の温度が１２０℃程度（基板の温度もほぼ１２０℃程度）のところで、物理吸着した水の脱離を示すピークが観測されている点において共通している。しかし図３（Ａ）に示すように、陽極として酸化珪素とＩＴＯを用いた場合、ＩＴＯのみを陽極として用いた場合とは異なり、横軸の温度が３５０℃〜３７０℃程度のところ（基板の温度が３００℃〜３２０℃程度）で、再び水の脱離を示すピークが観測されている。３５０℃〜３７０℃において観測される上記ピークは、化学結合によって酸化珪素に吸着していた水分の脱離を示していると考えられる。

上述したＴＤＳの測定結果から、酸化珪素を含むバリア層の表面には、ＣＴＯのみを用いた場合に比べて、水分が吸着しやすいことが分かる。陽極は表面が水分等で汚染されると仕事関数が小さくなるため、正孔の注入性が低下する。よって、注入バランスの悪下を引き起こしてしまい、結果的に内部量子効率が低減してしまう。また陽極の表面に吸着した水分によって、電界発光層の劣化が引き起こされる可能性がある。

そこで本発明では、バリア層を有する陽極を形成した後、正孔輸送性を有する層を形成する前に、該陽極に、大気雰囲気下で加熱処理または真空雰囲気下で加熱処理（真空ベーク）を施し、バリア層の表面に吸着した水分を除去することを特徴とする。上記構成により、バリア層に吸着した水分によりキャリアの注入バランスが悪化したり、信頼性が落ちたりするのを防ぐことができる。

なお、本発明において電界発光層は複数の層で構成されており、これらの層は、キャリア輸送特性の観点から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などに分類することができる。正孔注入層と正孔輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、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点において同じである。本明細書では便宜上正孔注入層は陽極に接する側の層であり、正孔注入層に接する層を正孔輸送層と呼んで区別する。電子輸送層、電子注入層についても同様であり、陰極に接する層を電子注入層と呼び、電子注入層に接する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。

また、電界発光層は有機材料のみならず、有機材料と無機材料とを複合化した材料、有機材料に金属錯体を添加した材料などを用いても、同様な機能が得られるのであれば、代用することができる。

なおバリア層と透光性酸化物導電層との境界は、必ずしも明確である必要はない。例えば、陽極に含まれる珪素の濃度が、電界発光層に近いほど高くなるように、勾配を有して変化している場合も有り得る。この場合、バリア層と透光性酸化物導電層との境界は明確ではないが、電界発光層により近い領域がバリア層として機能することには、何ら変わりはない。

上記した本発明において、透光性酸化物導電層は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を用いることが可能である。好ましくは、陽極を、その透光性酸化物導電材料と酸化珪素を含むターゲットを用い、スパッタ法で形成されるものである。

本発明はバリア層を形成することで、正孔の注入性を向上させ、また正孔の移動度を高めることができるので、キャリアの注入バランスを高めることができ、結果的に内部量子効率を高めることができる。またバリア層に含まれる酸化珪素に吸着されている水分を、真空ベークにより除去してから正孔輸送性を有する層を形成するので、水分による注入性の低下や、電界発光層の劣化を防ぐことができる。従って、低消費電力で明るく、信頼性の高い発光素子を作製することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の発光素子は、透光性酸化物導電材料及び酸化珪素を用いて形成される陽極と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む陰極との間に、有機化合物を含む層が積層された電界発光層が、形成されている。有機化合物を含む層は、そのキャリア輸送特性から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層に分類できる。また、陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を設けても良いし、陰極と電子輸送層との間に電子注入層を設けても良い。正孔注入層と正孔輸送層、及び電子注入層と電子輸送層の区別は必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性（正孔移動度）及び電子輸送性（電子移動度）が特に重要（な特性）である点において同じである。また、電子輸送層と発光層の間に正孔ブロック層を設けた構成としても良い。発光層はホスト材料に顔料や金属錯体などのゲスト材料を添加して、発光色を異ならせても良い。すなわち、発光層は蛍光材料又は燐光材料を含ませて形成すれば良い。

陽極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などから選ばれる透光性酸化物導電材料に酸化珪素を１〜１０原子％含ませたものを用いる。そして、陽極の電界発光層と接する領域に、珪素の密度が陽極の他の領域よりも高く、絶縁性又は半絶縁性を有するバリア層を設ける。バリア層は、陽極から電界発光層へキャリアの移動が可能な程度の厚さ、すなわちトンネル電流により電流が流れる程度の厚さで形成する。そして該バリア層により、陽極の一部であり、なおかつバリア層と接している透光性酸化物導電層と、電界発光層とを物理的に隔てると共に、キャリアの移動を可能とすることができる。

透光性酸化物導電材料を含む陽極は、当該透光性酸化物導電材料と酸化珪素を含むターゲットを用いたスパッタ法で形成することができる。ターゲットにおける、透光性酸化物導電材料に対する酸化珪素の含有率は、１乃至２０重量％とすれば良く、好ましくは２乃至１０重量％とする。酸化珪素の割合を高めると陽極の抵抗率が高くなるので、この範囲で適宜形成すれば良い。これにより、透光性酸化物導電材料と、１乃至１０原子％、好ましくは２乃至５原子％の酸化珪素を含む陽極を得ることができる。勿論、同様な組成を得ることができれば、真空蒸着法で共蒸着して形成しても良い。なお、共蒸着とは同時に蒸発源を加熱し、成膜段階で異なる物質を混合する蒸着法をいう。

バリア層は、酸化珪素及び透光性酸化物導電材料を含む陽極の表面から、該透光性酸化物導電材料を選択的に除去して、添加されている珪素の密度を高めることで形成することができる。例えば、透光性酸化物導電材料を選択的に除去することが可能な溶液で、表面を処理する方法、水素、酸素、フッ素から選ばれた一種又は複数種の気体を用いたプラズマ処理、窒素、アルゴンなどの不活性気体を用いたプラズマ処理などにより、当該バリア層を形成することができる。

陽極の表面から透光性酸化物導電材料を選択的に除去することでバリア層を形成する場合、当該バリア層は、透光性酸化物導電層を緻密に作ると形成されにくく、ある程度サブミクロンレベルで粗く作ることが好ましい。上記構成により、該透光性酸化物導電材料を選択的に除去する際に、添加されている珪素の密度を透光性酸化物導電材料に対して、効率的に高めることができる。

またバリア層は、透光性酸化物導電層を形成する際に、意図的に表面に近い領域における（酸化）珪素の密度を高めることで、形成しても良い。具体的には、透光性酸化物導電層を形成した後、（酸化）珪素の密度が高くなるようにスパッタのターゲットの組成を変更するなどして、（酸化）珪素の重量％がより高いバリア層を、先に形成された透光性酸化物導電層上に新たに形成しても良い。

そして本発明では、電界発光層を形成する前に、大気雰囲気下または真空雰囲気下（好ましくは１０^-4〜１０^-8Ｐａ程度）において、基板の温度を２００℃〜４５０℃、好ましくは２５０℃〜３００℃とし、陽極に加熱処理を施す。また清浄化し平坦性を高めるために拭浄処理や研磨処理を行っても良い。

上記の構成を有する発光素子は、陽極と正孔注入層または正孔輸送層とが物理的に隔てられているので、陽極がもつ本来の仕事関数の効果が得られる。すなわち、正孔注入層に対する正孔注入効率を高めることができ、注入バランスが高められるため、結果的に内部量子効率を高めることができる。

図４（Ａ）に、本発明によって得られる発光素子の構成を示す。図４（Ａ）に示す発光素子は、基板１００上に、陽極１０１と、陽極１０１上に形成された電界発光層１０２と、電界発光層１０２上に形成された陰極１０３とを有している。

陽極１０１は、バリア層１０９ａと、透光性酸化物導電層１０９ｂとを有しており、該バリア層１０９ａによって、透光性酸化物導電層１０９ｂと電界発光層１０２とが物理的に隔てられている。

陰極１０３は、一般的に発光素子の陰極に用いられるような仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉなど）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いて形成することもできる。また、電子注入性の高い材料を含む層を陰極１０３に接するように形成することで、アルミニウム、透光性酸化物導電材料等を用いた、通常の導電膜も用いることができる。

また図４（Ａ）では、電界発光層１０２は、第１〜第５の層１０４〜１０８を有している。

バリア層１０９ａ上に形成されている第１の層１０４は、正孔注入層として機能するため、正孔輸送性を有し、なおかつイオン化ポテンシャルが比較的小さく、正孔注入性が高い材料を用いるのが望ましい。大別すると金属酸化物、低分子系有機化合物、および高分子系有機化合物に分けられる。金属酸化物であれば、例えば、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなど用いることができる。低分子系有機化合物あれば、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡに代表されるスターバースト型アミン、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）に代表される金属フタロシアニン、フタロシアニン（略称：Ｈ₂−Ｐｃ）、２，３−ジオキシエチレンチオフェン誘導体などを用いることができる。低分子系有機化合物と上記金属酸化物とを共蒸着させた膜であっても良い。高分子系有機化合物であれば、例えば、ポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）、ポリビニルカルバゾール（略称：ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体などの高分子を用いることができる。ポリチオフェン誘導体の一つであるポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたものを用いても良い。また、ベンゾオキサゾール誘導体と、ＴＣＱｎ、ＦｅＣｌ₃、Ｃ₆₀またはＦ₄ＴＣＮＱのいずれか一または複数の材料とを併せて用いても良い。

第１の層１０４上に形成されている第２の層１０５は、正孔輸送層として機能するため、正孔輸送性が高く、結晶性の低い公知の材料を用いることが望ましい。具体的には芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適であり、例えば、４，４−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）や、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）などがある。４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）や、ＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物も用いることができる。また４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）を用いても良い。また高分子材料としては、良好な正孔輸送性を示すポリ（ビニルカルバゾール）などを用いることができる。

第２の層１０５上に形成されている第３の層１０６は、発光層として機能するため、イオン化ポテンシャルが大きく、かつバンドギャップの大きな材料を用いるのが望ましい。具体的には、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｍｑ₃）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［η］−キノリナト）ベリリウム（ＢｅＢｑ₂）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＯＸ）₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）₂）などの金属錯体を用いることができる。また、各種蛍光色素（クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン、４，４−ジシアノメチレン、１−ピロン誘導体、スチルベン誘導体、各種縮合芳香族化合物など）も用いることができる。白金オクタエチルポルフィリン錯体、トリス（フェニルピリジン）イリジウム錯体、トリス（ベンジリデンアセトナート）フェナントレンユーロピウム錯体などの燐光材料も用いることができる。

また、第３の層１０６に用いるホスト材料としては、上述した例に代表されるホール輸送材料や電子輸送材料を用いることができる。また、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾリルビフェニル（略称：ＣＢＰ）などのバイポーラ性の材料も用いることができる。

第３の層１０６上に形成されている第４の層１０７は、電子輸送層として機能するため、電子輸送性の高い材料を用いることが望ましい。具体的には、Ａｌｑ₃に代表されるような、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体やその混合配位子錯体などを用いることができる。具体的には、Ａｌｑ₃、Ａｌｍｑ₃、ＢｅＢｑ₂、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）₂、Ｚｎ（ＢＴＺ）₂などの金属錯体が挙げられる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（ＯＸＤ−７）などのオキサジアゾール誘導体、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（ｐ−ＥｔＴＡＺ）などのトリアゾール誘導体、ＴＰＢＩのようなイミダゾール誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（ＢＣＰ）などのフェナントロリン誘導体を用いることができる。

第４の層１０７上に形成されている第５の層１０８は、電子注入層として機能するため、電子注入性の高い材料を用いるのが望ましい。具体的には、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ₂のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ₂Ｏなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ）や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）等の金属酸化物またはベンゾオキサゾール誘導体と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、または遷移金属のいずれか一または複数の材料とを含むようにしても良い。

上記構成を有する発光素子において、陽極１０１と陰極１０３の間に電圧を印加し、電界発光層１０２に順方向バイアスの電流を供給することで、第３の層１０６から光が発生し、該光を陽極１０１側から取り出すことができる。なお、電界発光層１０２は、必ずしもこれら第１〜第５の層を全て有している必要はない。本発明では、少なくとも電子輸送層または電子注入層のいずれか一方と、発光層とを有していれば良い。また必ずしも第３の層１０６からのみ発光が得られるわけではなく、第１〜第５の層に用いられる材料の組み合わせによっては、第３の層１０６以外の層から発光が得られる場合もある。

なお色によっては、燐光材料の方が蛍光材料よりも、駆動電圧を低くすることができ、信頼性も高い場合がある。そこで、三原色の各色に対応する発光素子を用いて、フルカラーの表示を行なう場合は、蛍光材料を用いた発光素子と、燐光材料を用いた発光素子とを組み合わせて、各色の発光素子における劣化の度合いを揃えるようにしても良い。

次に陰極側から光を取り出すことができる、発光素子の構成について説明する。図４（Ｂ）に、本発明によって得られる発光素子の構成を示す。図４（Ｂ）に示す発光素子は、基板１１０上に、陽極１１１と、陽極１１１上に形成された電界発光層１１２と、電界発光層１１２上に形成された陰極１１３とを有している。

陽極１１１として、例えばＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｇ等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を用いることができる。また、上記光を反射することができる材料の上に、ＩＴＯ、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（以下、ＩＴＳＯとする）、ＩＺＯなどを用いた透光性酸化物導電層と、バリア層とを積層し、陽極１１１として用いてもよい。図４（Ｂ）では、基板１１０に近い方から、Ａｌ−Ｓｉ層１１４、Ｔｉ層１１５、透光性酸化物導電層１１６と、バリア層１１７とを積層することにより、陽極１１１が形成されている。

透光性酸化物導電層１１６は、透光性酸化物導電材料及び酸化珪素を用いて形成されている。そしてバリア層１１７は、酸化珪素、または透光性酸化物導電材料及び酸化珪素を用いて形成されている。（酸化）珪素の密度は、透光性酸化物導電層１１６よりもバリア層１１７の方が高い。

また陰極１０３は、透光性を有している。具体的には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などから選ばれる透光性酸化物導電材料を用いていても良いし、該透光性酸化物導電材料と共に酸化珪素を用いても良い。この場合、電界発光層１１２に、陰極１０３に接するように電子注入層を設けるのが望ましい。

また、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを、光が透過する程度の膜厚で形成し、陰極１０３として用いることができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉなど）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用い、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の膜厚で陰極１０３を形成することができる。また電子注入層を設ける場合、Ａｌなどの他の導電層を、光が透過する程度の膜厚で形成し、陰極１０３として用いることも可能である。なお、光が透過する程度の膜厚で陰極１０３を形成する場合、該陰極上に透光性酸化物導電材料を用いて透光性を有する導電層を形成し、陰極のシート抵抗を抑えるようにしても良い。

電界発光層１１２は、図４（Ａ）に示した電界発光層１０２と同じ構造を有していてもよい。ただし、陰極に用いられる材料の仕事関数が十分小さくない場合、電子注入層を設けることが望ましい。

次に、本発明の発光装置の具体的な作製方法について説明する。なお本実施の形態では、ｎチャネル型ＴＦＴと、ｐチャネル型ＴＦＴとを同一基板上に作製する場合を例に挙げて説明する。

まず図５（Ａ）に示すように、基板２０１上に下地膜２０２を成膜する。基板２０１には、例えば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などのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレス基板を含む金属基板またはシリコン基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。

下地膜２０２は基板２０１中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、ＴＦＴなどの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化酸化珪素膜を１０〜４００ｎｍ（好ましくは５０〜３００ｎｍ）の膜厚になるように成膜した。

なお下地膜２０２は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。またガラス基板、ステンレス基板またはプラスチック基板のように、アルカリ金属やアルカリ土類金属が多少なりとも含まれている基板を用いる場合、不純物の拡散を防ぐという観点から下地膜を設けることは有効であるが、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、必ずしも設ける必要はない。

次に下地膜２０２上に、活性層として用いる島状の半導体膜２０３、２０４を形成する。島状の半導体膜２０３、２０４の膜厚は２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）とする。なお島状の半導体膜２０３、２０４は、非晶質半導体であっても良いし、セミアモルファス半導体（微結晶半導体）または多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。

多結晶半導体を用いる場合、まず非晶質半導体を成膜して、公知の結晶化方法を用いて該非晶質半導体を結晶化すれば良い。公知の結晶化方法としては、加熱器による加熱で結晶化を行なう方法、レーザー光の照射で結晶化を行なう方法、触媒金属を用いて結晶化を行なう方法、赤外光を用いて結晶化を行なう方法等が挙げられる。

例えばレーザー光を用いて結晶化する場合、パルス発振型または連続発振型のエキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ₄レーザー等を用いれば良い。例えばＹＡＧレーザーを用いる場合は、半導体膜に吸収されやすい第２高調波の波長を用いるのが望ましい。そして発振周波数３０〜３００ｋＨｚ、エネルギー密度を３００〜６００ｍＪ／ｃｍ²（代表的には３５０〜５００ｍＪ／ｃｍ²）とし、任意のポイントに数ショットずつ照射できるように走査速度を設定すると良い。

次に、該島状の半導体膜２０３、２０４を用いてＴＦＴを形成する。なお本実施の形態では、図５（Ｂ）に示すように、島状の半導体膜２０３、２０４を用いてトップゲート型のＴＦＴ２０５、２０６を形成するが、ＴＦＴはトップゲート型に限定されず、例えばボトムゲート型であっても良い。

具体的には、島状の半導体膜２０３、２０４を覆うようにゲート絶縁膜２０７を成膜する。そして、ゲート絶縁膜２０７上に導電膜を成膜し、パターニングすることで、ゲート電極２０８、２０９を形成する。そして、ゲート電極２０８、２０９や、あるいはレジストを成膜しパターニングしたものをマスクとして用い、島状の半導体膜２０３、２０４にｎ型またはｐ型を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはＬＤＤ領域等を形成する。なおここでは、ＴＦＴ２０５をｎ型、ＴＦＴ２０６をｐ型とする。

なおゲート絶縁膜２０７には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いることができる。また成膜方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができる。例えば、酸化珪素を用いたゲート絶縁膜をプラズマＣＶＤ法で成膜する場合、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ₂を混合したガスを用い、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ²とし、成膜する。

また窒化アルミニウムをゲート絶縁膜２０７として用いることができる。窒化アルミニウムは熱伝導率が比較的高く、ＴＦＴで発生した熱を効率的に発散させることができる。またアルミニウムの含まれない酸化珪素や酸化窒化珪素等を形成した後、窒化アルミニウムを積層したものをゲート絶縁膜として用いても良い。

上記一連の工程によって、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５と、発光素子に供給する電流を制御するｐチャネル型ＴＦＴ２０６とを形成することができる。なおＴＦＴの作製方法は、上述した工程に限定されない。液滴吐出法によりゲート電極や配線を作製しても良い。

次に、ＴＦＴ２０５、２０６を覆うように、パッシベーション膜２１０を成膜する。パッシベーション膜２１０は、珪素を含む酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素などの絶縁膜を用いることができ、その厚さは１００〜２００ｎｍ程度とする。

次に、島状の半導体膜２０３、２０４に添加された不純物元素を活性化するために、熱処理を行なう。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、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）を用いることができる。例えば熱アニール法で活性化を行なう場合、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℃（好ましくは５００〜６００℃）で行なう。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、島状の半導体膜を水素化する工程を行なう。この工程は、熱的に励起された水素によりダングリングボンドを終端する目的で行なわれる。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。また活性化処理はパッシベーション膜２１０を成膜する前に行っても良い。

次に図５（Ｃ）に示すように、パッシベーション膜２１０を覆うように、第１の層間絶縁膜２１１と第２の層間絶縁膜２１２を成膜する。第１の層間絶縁膜２１１として、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−ＣＨ_X結合手を含む絶縁膜等を用いることができる。本実施の形態では、シロキサン系材料を用いて形成された絶縁膜を用いる。第２の層間絶縁膜２１２は、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、ＲＦスパッタ法で形成された窒化珪素膜を用いるが、その他にもダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜や、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。

次いで、パッシベーション膜２１０、第１の層間絶縁膜２１１及び第２の層間絶縁膜２１２をエッチングし、コンタクトホールを形成する。そして、島状の半導体膜２０３、２０４と接続する配線２１３〜２１６を形成する。

次に、第２の層間絶縁膜２１２及び配線２１３〜２１６を覆って透光性酸化物導電層２１７を形成する。本実施の形態では、スパッタ法を用い、ＩＴＳＯで透光性酸化物導電層２１７を形成した。なおＩＴＳＯの他、酸化珪素を含んだ酸化インジウムに、さらに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合し、透光性酸化物導電層２１７として用いても良い。

ＩＴＳＯを用いる場合、ターゲットとしてＩＴＯに酸化珪素が２〜１０重量％含まれたものを用いることができる。具体的に本実施の形態では、Ｉｎ₂Ｏ₃と、ＳｎＯ₂と、ＳｉＯ₂とが８５：１０：５の重量％の割合で含むターゲットを用い、Ａｒの流量を５０ｓｃｃｍ、Ｏ₂の流量を３ｓｃｃｍ、スパッタ圧力を０．４Ｐａ、スパッタ電力を１ｋＷ、成膜速度３０ｎｍ／ｍｉｎとし、１０５ｎｍの膜厚で、透光性酸化物導電層２１７を形成した。

そして本実施の形態では、透光性酸化物導電層２１７上に透光性酸化物導電層２１７よりもＳｉ（Ｏ₂）の密度が高いバリア層２１８を形成する。具体的に本実施の形態では、Ｉｎ₂Ｏ₃と、ＳｎＯ₂と、ＳｉＯ₂とが８３：７：１０の重量％の割合で含むターゲットを用い、スパッタ法で、バリア層２１８を５ｎｍの膜厚になるように形成する。

なお、バリア層２１８を形成する前に、透光性酸化物導電層２１７の表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体による拭浄などで、その表面を研磨しておいても良い。

また、透光性酸化物導電層の表面から透光性酸化物導電材料を選択的に除去して、添加されている（酸化）珪素の密度を高めることで、バリア層を形成するようにしても良い。この場合バリア層は、透光性酸化物導電層をパターニングした後で形成しても良いし、或いは、隔壁を形成した後で形成しても良い。

次に、図６（Ａ）に示すように、透光性酸化物導電層２１７及びバリア層２１８をパターニングすることで、配線２１６に接続された陽極２１９を形成する。なお、２２０はパターニング後の透光性酸化物導電層、２２１はパターニング後のバリア層に相当する。

そして隔壁２２２を、第２の層間絶縁膜２１２上に形成する。隔壁２２２として、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−ＣＨ_X結合手を含む絶縁膜等を用いることができる。隔壁２２２は、陽極２１９の端部を覆い、なおかつ陽極２１９と重なる領域において開口部を有するようにする。隔壁２２２の開口部における端部は、該端部において後に成膜される電界発光層に穴があかないように、丸みを帯びさせることが望ましい。具体的には、開口部における隔壁２２２の断面が描いている曲線の曲率半径が、０．２〜２μｍ程度であることが望ましい。

図６（Ａ）では、隔壁２２２として、ポジ型の感光性のアクリル樹脂を用いた例を示している。感光性の有機樹脂には、光、電子、イオンなどのエネルギー線が露光された箇所が除去されるポジ型と、露光された箇所が残るネガ型とがある。本発明ではネガ型の有機樹脂（膜）を用いても良い。また感光性のポリイミドを用いて隔壁２２２を形成しても良い。ネガ型のアクリルを用いて隔壁２２２を形成した場合、開口部における端部が、Ｓ字状の断面形状となる。このとき開口部の上端部及び下端部における曲率半径は、０．２〜２μｍとすることが望ましい。

上記構成により、後に形成される電界発光層や陰極のカバレッジを良好とすることができ、陽極２１９と陰極が電界発光層に形成された穴においてショートするのを防ぐことができる。また電界発光層の応力を緩和させることで、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させることができ、信頼性を高めることができる。

次に本発明では、電界発光層を成膜する前に、隔壁２２２及び陽極２１９に吸着した水分や酸素等を除去するために、大気雰囲気下で加熱処理または真空雰囲気下で加熱処理（真空ベーク）を行なう。具体的には、基板の温度を２００℃〜４５０℃、好ましくは２５０〜３００℃で、０．５〜２０時間程度、真空雰囲気下で加熱処理を行なう。望ましくは３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下とし、可能であるならば３×１０^-8Ｔｏｒｒ以下とするのが最も望ましい。そして、真空雰囲気下で加熱処理を行なった後に電界発光層を成膜する場合、電界発光層を成膜する直前まで当該基板を真空雰囲気下に置いておくことで、信頼性をより高めることができる。また真空ベークの前または後に、陽極２１９に紫外線を照射してもよい。

次に図６（Ｂ）に示すように、陽極２１９上に電界発光層２２３を成膜する。電界発光層２２３は、単数または複数の層からなり、各層には有機材料のみならず無機材料が含まれていても良い。電界発光層２２３の具体的な構成については、図４についての上記説明を参照することができる。次に、電界発光層２２３を覆うように陰極２２４を形成する。陽極２１９、電界発光層２２３、陰極２２４は、隔壁２２２の開口部において重なり合っており、該重なり合っている部分が発光素子２２５に相当する。

なお発光素子２２５を形成したら、陰極２２４上に、保護膜を形成しても良い。保護膜は第２の層間絶縁膜２１２と同様に、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。また上述した水分や酸素などの物質を透過させにくい膜と、該膜に比べて水分や酸素などの物質を透過させやすい膜とを積層させて、保護膜として用いることも可能である。

なお図６（Ｂ）では、発光素子から発せられる光が基板２０１側に照射される構成を示しているが、光が基板とは反対側に向かうような構造の発光素子としても良い。

なお、実際には図６（Ｂ）まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）や透光性のカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、カバー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）を配置したりすると発光素子の信頼性が向上する。

なお本発明の発光装置の作製方法は、必ずしも上述した形態に限定されない。上述した作製方法は本発明の一形態について具体的に説明しただけであり、本発明は、上述した形態に限定されるものではなく、発明の技術的範囲を超えない各種の変形が可能である。

本実施例では、本発明の作製方法によって得られる発光装置の、画素の一形態について説明する。

図８に、本実施例の発光装置の断面図を示す。図８では、基板７０００上に、トランジスタ７００１〜７００３が形成されている。トランジスタ７００１〜７００３は第１の層間絶縁膜７００４で覆われており、第１の層間絶縁膜７００４上には、コンタクトホールを介してトランジスタ７００１〜７００３と接続されている配線７００５〜７００７が形成されている。

そして配線７００５〜７００７を覆うように、第１の層間絶縁膜７００４上に、第２の層間絶縁膜７００８と第３の層間絶縁膜７００９とが積層されている。なお、第１の層間絶縁膜７００４と第２の層間絶縁膜７００８は、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−ＣＨ_X結合手を含む絶縁膜等を用いることができる。本実施例では非感光性のアクリルを用いる。第３の層間絶縁膜７００９は、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。

第３の層間絶縁膜７００９上には、コンタクトホールを介して配線７００５〜７００７に電気的に接続された、配線７０１０〜７０１２が形成されている。また配線７０１０〜７０１２は、光が透過しないような材料を用いる。そして、配線７０１０〜７０１２上には、透光性酸化物導電層７０１３〜７０１５と、バリア層７０１６〜７０１８とが積層されている。配線７０１０〜７０１２の一部と、透光性酸化物導電層７０１３〜７０１５と、バリア層７０１６〜７０１８とによって陽極７０１９〜７０２１が形成されている。

なお図８では、陽極７０１９〜７０２１とＴＦＴに直接接続されている配線７０１０〜７０１２とが異なる層に形成されているので、陽極７０１９〜７０２１のレイアウトの面積を広げることができ、よって、発光素子として光が得られる領域を広げることができる。

また第３の層間絶縁膜７００９上には、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−ＣＨ_X結合手を含む絶縁膜や、有機樹脂膜、無機絶縁膜など、を用いて形成された隔壁７０４０が形成されている。隔壁７０４０は開口部を有しており、該開口部において、陽極７０１９〜７０２１と、電界発光層７０２２〜７０２４と、陰極７０２５とが重なり合うことで、発光素子７０２６〜７０２８が形成されている。電界発光層７０２２〜７０２４は、複数の層が積層された構成を有している。陰極７０２５は、光を透過するような材料もしくは膜厚で形成する。なお、隔壁７０４０及び陰極７０２５上に、保護膜を成膜しても良い。

７０３０は、発光素子７０２６〜７０２８を封止するためのカバー材であり、透光性を有している。カバー材７０３０には、可視光を遮蔽するための遮蔽膜７０３１と、各色の画素に対応した着色層７０３２〜７０３４とを有するカラーフィルター７０３５が形成されている。図８では、着色層７０３２において、発光素子７０２６から発せられる光のうち、赤色の波長領域の光が選択的に透過される。また着色層７０３３において、発光素子７０２７から発せられる光のうち、緑色の波長領域の光が選択的に透過される。また着色層７０３４において、発光素子７０２８から発せられる光のうち、青色の波長領域の光が選択的に透過される。

なお図８では、遮蔽膜７０３１に、黒色の顔料と乾燥剤とを樹脂に分散させて形成する。上記構成により、発光素子の劣化を防ぐことができる。

遮蔽膜７０３１は、発光素子７０２６〜７０２８どうしの間と重なるようにレイアウトされており、遮蔽膜７０３１により、発光素子の光が、隣接する画素に対応する着色層を透過してしまうのを防ぐことができる。

なお図８では、各色に対応する画素ごとに、含まれる電界発光材料または素子構成が異なる電界発光層７０２２〜７０２４を用いているが、本発明は必ずしもこの構成に限定されない。少なくとも、２つの色に対応する画素において、含まれる電界発光材料または素子構成が互いに異なる電界発光層を用いていれば良い。

カラーフィルターを用いることで、各発光素子から発せられる光の色純度が多少劣っていたとしても、画素から取り出される光の色純度を高めることができる。なお、各色に対応する画素の発光素子は、当該発光素子から発せられる光のスペクトルが、該対応する色の波長領域において、他の波長領域に比べ、比較的強いピークを有していることが望ましい。例えば赤色の画素の場合、発光素子から発せられる光のスペクトルは、赤色の波長領域に比較的強いピークを有するようにすれば良い。上記構成によって、各色の画素ごとに、遮蔽される光の量を抑制することができ、白色発光の発光素子を用いる場合に比べて効率良く光を取り出すことができる。

なお、カバー材７０３０と基板７０００とによって形成された密閉状態の空間には、不活性ガスまたは樹脂などで充填したり、内部に吸湿性を有する材料（例えば酸化バリウム）を配置したりしても良い。

また、図８では、カバー材にカラーフィルターを設けているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、発光素子に重なるように、液滴吐出法などを用いて着色層を形成しても良い。この場合、発光素子を封止するのに、カバー材ではなく樹脂を用いることができるので、カバー材を設ける場合に比べて光の取り出し効率を高めることができる。

なお、本発明の発光装置は上述した作製方法に限定されず、公知の方法を用いて作製することが可能である。

次に、本発明の作製方法を用いた発光装置の、画素の回路図について、図９を用いて説明する。図９（Ａ）は、画素の等価回路図を示したものであり、信号線６１１４、電源線６１１５、６１１７、走査線６１１６、発光素子６１１３、画素へのビデオ信号の入力を制御するＴＦＴ６１１０、発光素子６１１３の両電極間に流れる電流値を制御するＴＦＴ６１１１、該ＴＦＴ６１１１のゲート・ソース間電圧を保持する容量素子６１１２を有する。なお、図５（Ｂ）では、容量素子６１１２を図示したが、ＴＦＴ６１１１のゲート容量や他の寄生容量で賄うことが可能な場合には、設けなくてもよい。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した画素に、ＴＦＴ６１１８と走査線６１１９を新たに設けた構成の画素回路である。ＴＦＴ６１１８の配置により、強制的に発光素子６１１３に電流が流れない状態を作ることができるため、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができる。従って、デューティ比が向上して、動画の表示は特に良好に行なうことができる。

図９（Ｃ）は、図９（Ｂ）に示した画素に、新たにＴＦＴ６１２５と、配線６１２６を設けた画素回路である。本構成では、ＴＦＴ６１２５のゲート電極を一定の電位に保持した配線６１２６に接続することにより、このゲート電極の電位を固定し、なおかつ飽和領域で動作させる。また、ＴＦＴ６１２５と直列に接続させ、線形領域で動作するＴＦＴ６１１１のゲート電極には、ＴＦＴ６１１０を介して、画素の点灯又は非点灯の情報を伝えるビデオ信号を入力する。線形領域で動作するＴＦＴ６１１１のソース・ドレイン間電圧の値は小さいため、ＴＦＴ６１１１のゲート・ソース間電圧の僅かな変動は、発光素子６１１３に流れる電流値には影響を及ぼさない。従って、発光素子６１１３に流れる電流値は、飽和領域で動作するＴＦＴ６１２５により決定される。上記構成を有する本発明は、ＴＦＴ６１２５の特性バラツキに起因した発光素子６１１３の輝度ムラを改善して画質を高めることができる。なお、ＴＦＴ６１２５のチャネル長Ｌ₁、チャネル幅Ｗ₁、ＴＦＴ６１１１のチャネル長Ｌ₂、チャネル幅Ｗ₂は、Ｌ₁／Ｗ₁：Ｌ₂／Ｗ₂＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。また、両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。さらに、ＴＦＴ６１２５には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。

なお、本発明を用いて形成された発光装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。但し、デジタルのビデオ信号を用いる場合、そのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとがある。つまり、発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがある。ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定ならばは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定ならばは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光装置及びその駆動方法には、定電圧のビデオ信号、定電流のビデオ信号のどちらを用いてもよく、また定電圧駆動、定電流駆動のどちらを用いてもよい。本実施例は、上記の実施の形態、実施例と自由に組み合わせることができる。

本発明が適用された発光装置の構成について、図１０を用いて説明する。図１０（Ａ）は、発光装置の概略を説明する上面図であり、基板６２００上に、画素部６２０１、信号線駆動回路６２０２、走査線駆動回路６２０３とを有している。６２０４は、基板６２００上に形成された各種回路へ、信号または電源電位を供給するための入力端子に相当する。また、６２０５〜６２０７は保護回路であり、信号のノイズや静電気などにより素子が破壊されるのを防ぐ機能を有している。なお保護回路６２０５〜６２０７は全て設ける必要はなく、いずれか１つまたは複数を有していても良い。

なお図１０（Ａ）では、画素部６２０１と同じ基板６２００上に信号線駆動回路６２０２、走査線駆動回路６２０３を形成しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、画素部６２０１を構成する半導体素子として、非晶質半導体又は微結晶半導体を用いる場合、別途形成した信号線駆動回路６２０２、走査線駆動回路６２０３をＣＯＧ方式やＴＡＢ方式等の公知の方式により基板６２００に実装しても良い。なお、画素部６２０１を構成する素子として、微結晶半導体を用いる場合、走査線駆動回路と画素部とを同一基板上に微結晶半導体で形成し、信号線駆動回路は実装するようにしてもよい。また、走査線駆動回路の一部または信号線駆動回路の一部を、画素部と共に同一基板上に形成し、走査線駆動回路のほかの部分または信号線駆動回路の他の部分を実装するようにしても良い。つまり、駆動回路の形態は様々であり、本発明はいずれの構成を用いてもよい。

次に、本発明を用いた発光装置に用いられる、保護回路６２０５〜６２０７の一例について説明する。保護回路は、ＴＦＴ、ダイオード、抵抗素子及び容量素子等から選択された１つ又は複数の素子によって構成されるものであり、以下にはいくつかの保護回路の構成とその動作について説明する。

まず、入力端子と、基板上に形成された各種回路との間に配置される保護回路６２０５の構成について、図１０（Ｂ）に示す等価回路図を用いて説明する。図１０（Ｂ）に示す保護回路は、ｐチャネル型ＴＦＴ７２２０、７２３０、容量素子７２１０、７２４０、抵抗素子７２５０を有する。抵抗素子７２５０は２端子の抵抗であり、一端には入力端子から与えられる入力電位Ｖｉｎが、他端には低電位の電源電位ＶＳＳが与えられる。抵抗素子７２５０は、入力端子にＶｉｎが与えられなくなったときに、配線の電位をＶＳＳに落とすために設けられており、その抵抗値は配線の配線抵抗よりも十分に大きくなるように設定する。

Ｖｉｎが高電位の電源電位ＶＤＤよりも高い場合、そのゲート・ソース間電圧の関係から、ＴＦＴ７２２０はオン、ＴＦＴ７２３０はオフとなる。そうすると、ＶＤＤがＴＦＴ７２２０を介して、配線に与えられる。従って、雑音等により、ＶｉｎがＶＤＤよりも高くなっても、配線に与えられる電位は、ＶＤＤよりも高くなることはない。一方、ＶｉｎがＶＳＳよりも低い場合、そのゲート・ソース間電圧の関係から、ＴＦＴ７２２０はオフ、ＴＦＴ７２３０はオンとなる。そうすると、ＶＳＳが配線に与えられる。従って、雑音等により、ＶｉｎがＶＳＳよりも低くなっても、配線に与えられる電位は、ＶＳＳよりも低くなることはない。さらに、容量素子７２１０、７２４０により、入力端子からの電位にパルス状の雑音を鈍らせることができ、雑音による電位の急峻な変化をある程度小さくすることができる。

上記構成の保護回路の配置により、配線の電位は、ＶＳＳとＶＤＤの間に保たれ、この範囲外の異常に高いまたは低い電位の印加から、後段の回路を保護することができる。さらに、信号が入力される入力端子に保護回路を設けることで、信号が入力されていないときに、信号が与えられる全ての配線の電位を、一定（ここではＶＳＳ）の高さに保つことができる。つまり信号が入力されていないときは、配線同士をショートした状態にすることができるショートリングとしての機能も有する。そのため、配線間での電位差に起因する静電破壊を防ぐことができる。また、信号を入力しているときは、抵抗素子７２５０の抵抗値が十分に大きいので、配線に与えられる信号がＶＳＳに引っ張られることがない。

図１０（Ｃ）は、ｐチャネル型ＴＦＴ７２２０、７２３０を、整流性を有するダイオード７２６０、７２７０で代用した保護回路の等価回路図である。図１０（Ｄ）は、ｐチャネル型ＴＦＴ７２２０、７２３０を、ＴＦＴ７３５０、７３６０、７３７０、７３８０で代用した保護回路の等価回路図である。

また、上記とは別の構成の保護回路として図１０（Ｅ）と図１０（Ｆ）を示す。図１０（Ｅ）に示す保護回路は、抵抗７２８０、７２９０と、ｎチャネル型ＴＦＴ７３００とを有する。図１０（Ｆ）に示す保護回路は、抵抗７２８０、７２９０、ｐチャネル型ＴＦＴ７３１０及びｎチャネル型ＴＦＴ７３２０を有する。図１０（Ｅ）、図１０（Ｆ）の両構成とも、端子７３３０には配線などが接続され、この配線などの電位が急激に変化した場合に、ｎチャネル型ＴＦＴ７３００、又はｐチャネル型ＴＦＴ７３１０及びｎチャネル型ＴＦＴ７３２０がオンすることで、電流を端子７３３０から７３４０の方向に流す。そうすると、端子７３３０に接続された電位の急激な変動を緩和し、素子の損傷又は破壊を防止することができる。なお、上記保護回路を構成する素子は、耐圧に優れた非晶質半導体により構成することが好ましい。本実施例は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることが可能である。

なお、信号線駆動回路６２０２と画素部６２０１の間は信号線によって接続されているが、保護回路６２０６は、ノイズや静電気などで該信号線の電位が急激に変動するのを防ぐことができる。また走査線駆動回路６２０３と画素部６２０１の間は走査線によって接続されているが、保護回路６２０７は、ノイズや静電気などで該走査線の電位が急激に変動するのを防ぐことができる。そして、保護回路６２０５と同様に、保護回路６２０６、６２０７も、図１０（Ｂ）〜図１０（Ｆ）に示す回路構成を用いることができる。

本実施例では、本発明を用いた発光装置の一形態に相当する、パネルの外観について、図１１を用いて説明する。図１１は、基板上に形成されたトランジスタ及び発光素子を、カバー材との間にシール材によって封止した、パネルの上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図に相当する。

基板４００１上に設けられた画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上にカバー材４００６が設けられている。よって画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とは、基板４００１とシール材４００５とカバー材４００６とによって、充填材４００７と共に密封されている。

また基板４００１上に設けられた画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４は、トランジスタを複数有しており、図１１（Ｂ）では、信号線駆動回路４００３に含まれるトランジスタ４００８、４００９と、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０とを示す。

また４０１１は発光素子に相当し、トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。

また引き回し配線４０１４は、画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４に、信号または電源電圧を供給するための配線に相当する。引き回し配線４０１４は、引き回し配線４０１５を介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。

なお、基板４００１としては、ガラス、金属（代表的にはステンレス）、セラミックスのほか、プラスチックに代表されるようなフレキシブルな素材を用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）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樹脂フィルムを用いることができる。また、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もできる。またカバー材４００６は、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透光性を有する材料を用いる。

また、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、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。本実施例では充填材として窒素を用いた。

また充填材４００７を吸湿性物質（好ましくは酸化バリウム）もしくは酸素を吸着しうる物質にさらしておいても良い。

本発明の発光装置は、消費電力の割に外部量子効率が高く、画像のコントラストを高めることができる。従って、太陽光などの外光が照射されていても、消費電力をおさえつつ鮮明な画像を表示することができるため、使用場所を比較的選ばずに使用できるところがメリットとして大きい。従って、テレビなどの他、携帯用の電子機器などに非常に適している。

具体的に本発明の発光装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（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ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ））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。これら電子機器の具体例を図１２に示す。

図１２（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。本発明の発光装置は、表示部２００３に用いることができる。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、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、発光素子を用いた表示装置は、パーソナルコンピューター用、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１２（Ｂ）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、マウス２２０６等を含む。本発明の発光装置は、表示部２２０３に用いることができる。

図１２（Ｃ）は携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体２１０１、表示部２１０２、操作キー２１０３、モデム２１０４等を含む。モデム２１０４は本体２１０１に内蔵されていても良い。本発明の発光装置は、表示部２１０２に用いることができる。

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用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は、実施例１〜４に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。

本発明の発光装置に用いられるトランジスタは、多結晶半導体を用いたＴＦＴであっても良いし、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体を用いたＴＦＴであっても良い。本実施例では、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体を用いて形成されたＴＦＴの構成について説明する。

図７（Ａ）に、駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図と、画素部に用いられるＴＦＴの断面図を示す。１００１は駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、１００２は画素部に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、１００３は該ＴＦＴ１００２によって電流が供給される発光素子の断面図に相当する。ＴＦＴ１００１、１００２は逆スタガ型（ボトムゲート型）である。

駆動回路のＴＦＴ１００１は、基板１０００上に形成されたゲート電極１０１０と、ゲート電極１０１０を覆っているゲート絶縁膜１０１１と、ゲート絶縁膜１０１１を間に挟んでゲート電極１０１０と重なっている、セミアモルファス半導体またはアモルファス半導体で形成された第１の半導体膜１０１２とを有している。さらにＴＦＴ１００１は、ソース領域またはドレイン領域として機能する一対の第２の半導体膜１０１３と、第１の半導体膜１０１２と第２の半導体膜１０１３の間に設けられた第３の半導体膜１０１４とを有している。

図７（Ａ）では、ゲート絶縁膜１０１１が２層の絶縁膜で形成されているが、本発明はこの構成に限定されない。ゲート絶縁膜１０１１が単層または３層以上の絶縁膜で形成されていても良い。

また第２の半導体膜１０１３は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成されており、該半導体膜に一導電型を付与する不純物が添加されている。そして一対の第２の半導体膜１０１３は、第１の半導体膜１０１２のチャネルが形成される領域を間に挟んで、向かい合っている。

また第３の半導体膜１０１４は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成されており、第２の半導体膜１０１３と同じ導電型を有し、なおかつ第２の半導体膜１０１３よりも導電性が低くなるような特性を有している。第３の半導体膜１０１４はＬＤＤ領域として機能するので、ドレイン領域として機能する第２の半導体膜１０１３の端部に集中する電界を緩和し、ホットキャリア効果を防ぐことができる。第３の半導体膜１０１４は必ずしも設ける必要はないが、設けることでＴＦＴの耐圧性を高め、信頼性を向上させることができる。なお、ＴＦＴ１００１がｎ型である場合、第３の半導体膜１０１４を形成する際に特にｎ型を付与する不純物を添加せずとも、ｎ型の導電型が得られる。よって、ＴＦＴ１００１がｎ型の場合、必ずしも第３の半導体膜１０１４にｎ型の不純物を添加する必要はない。ただし、チャネルが形成される第１の半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、極力Ｉ型に近づくようにその導電型を制御しておく。

また、一対の第２の半導体膜１０１３に接するように、２つの配線１０１５が形成されている。

駆動回路のＴＦＴ１００２は、基板１０００上に形成されたゲート電極１０２０と、ゲート電極１０２０を覆っているゲート絶縁膜１０１１と、ゲート絶縁膜１０１１を間に挟んでゲート電極１０２０と重なっている、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成された第１の半導体膜１０２２とを有している。さらにＴＦＴ１００２は、ソース領域またはドレイン領域として機能する一対の第２の半導体膜１０２３と、第１の半導体膜１０２２と第２の半導体膜１０２３の間に設けられた第３の半導体膜１０２４とを有している。

また第２の半導体膜１０２３は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成されており、該半導体膜に一導電型を付与する不純物が添加されている。そして一対の第２の半導体膜１０２３は、第１の半導体膜１０２２のチャネルが形成される領域を間に挟んで、向かい合っている。

また第３の半導体膜１０２４は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成されており、第２の半導体膜１０２３と同じ導電型を有し、なおかつ第２の半導体膜１０２３よりも導電性が低くなるような特性を有している。第３の半導体膜１０２４はＬＤＤ領域として機能するので、ドレイン領域として機能する第２の半導体膜１０２３の端部に集中する電界を緩和し、ホットキャリア効果を防ぐことができる。第３の半導体膜１０２４は必ずしも設ける必要はないが、設けることでＴＦＴの耐圧性を高め、信頼性を向上させることができる。なお、ＴＦＴ１００２がｎ型である場合、第３の半導体膜１０２４を形成する際に特にｎ型を付与する不純物を添加せずとも、ｎ型の導電型が得られる。よって、ＴＦＴ１００２がｎ型の場合、必ずしも第３の半導体膜１０２４にｎ型の不純物を添加する必要はない。ただし、チャネルが形成される第１の半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、極力Ｉ型に近づくようにその導電型を制御しておく。

また、一対の第２の半導体膜１０２３に接するように、配線１０２５が形成されている。

また、ＴＦＴ１００１、１００２及び配線１０１５、１０２５を覆うように、絶縁膜からなる第１のパッシベーション膜１０４０、第２のパッシベーション膜１０４１が形成されている。ＴＦＴ１００１、１００２を覆うパッシベーション膜は２層に限らず、単層であっても良いし、３層以上であっても良い。例えば第１のパッシベーション膜１０４０を窒化珪素、第２のパッシベーション膜１０４１を酸化珪素で形成することができる。窒化珪素または窒化酸化珪素でパッシベーション膜を形成することで、ＴＦＴ１００１、１００２が水分や酸素などの影響により、劣化するのを防ぐことができる。

そして、配線１０２５の一方は、発光素子１００３の陽極１０３０に接続されている。また陽極１０３０上に接するように、電界発光層１０３１が、該電界発光層１０３１に接するように陰極１０３２が形成されている。

陽極１０３０は、透光性酸化物導電層１０３０ａとバリア層１０３０ｂとを有しており、バリア層１０３０ｂは、電界発光層１０３１と接している。

次に、本発明の発光装置が有するＴＦＴの、図７（Ａ）とは異なる形態について説明する。図７（Ｂ）に、駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図と、画素部に用いられるＴＦＴの断面図を示す。１１０１は駆動回路に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、１１０２は画素部に用いられるＴＦＴの断面図に相当し、１１０３は、該ＴＦＴ１１０２によって電流が供給される発光素子の断面図に相当する。

駆動回路のＴＦＴ１１０１と画素部のＴＦＴ１１０２は、基板１１００上に形成されたゲート電極１１１０、１１２０と、ゲート電極１１１０、１１２０を覆っているゲート絶縁膜１１１１と、ゲート絶縁膜１１１１を間に挟んでゲート電極１１１０、１１２０と重なっている、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成された第１の半導体膜１１１２、１１２２とをそれぞれ有している。そして、第１の半導体膜１１１２、１１２２のチャネル形成領域を覆うように、絶縁膜で形成されたチャネル保護膜１１３３、１１３４が形成されている。チャネル保護膜１１３３、１１３４は、ＴＦＴ１１０１、１１０２の作製工程において、第１の半導体膜１１１２、１１２２のチャネル形成領域がエッチングされてしまうのを防ぐために設ける。さらにＴＦＴ１１０１、１１０２は、ソース領域またはドレイン領域として機能する一対の第２の半導体膜１１１３、１１２３と、第１の半導体膜１１１２、１１２２と第２の半導体膜１１１３、１１２３の間に設けられた第３の半導体膜１１１４、１１２４とをそれぞれ有している。

図７（Ｂ）では、ゲート絶縁膜１１１１が２層の絶縁膜で形成されているが、本発明はこの構成に限定されない。ゲート絶縁膜１１１１が単層または３層以上の絶縁膜で形成されていても良い。

また第２の半導体膜１１１３、１１２３は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成されており、該半導体膜に一導電型を付与する不純物が添加されている。そして一対の第２の半導体膜１１１３、１１２３は、第１の半導体膜１１１２、１１２２のチャネルが形成される領域を間に挟んで、向かい合っている。

また第３の半導体膜１１１４、１１２４は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体で形成されており、第２の半導体膜１１１３、１１２３と同じ導電型を有し、なおかつ第２の半導体膜１１１３、１１２３よりも導電性が低くなるような特性を有している。第３の半導体膜１１１４、１１２４はＬＤＤ領域として機能するので、ドレイン領域として機能する第２の半導体膜１１１３、１１２３の端部に集中する電界を緩和し、ホットキャリア効果を防ぐことができる。第３の半導体膜１１１４、１１２４は必ずしも設ける必要はないが、設けることでＴＦＴの耐圧性を高め、信頼性を向上させることができる。なお、ＴＦＴ１１０１、１１０２がｎ型である場合、第３の半導体膜１１１４、１１２４を形成する際に特にｎ型を付与する不純物を添加せずとも、ｎ型の導電型が得られる。よって、ＴＦＴ１１０１、１１０２がｎ型の場合、必ずしも第３の半導体膜１１１４、１１２４にｎ型の不純物を添加する必要はない。ただし、チャネルが形成される第１の半導体膜には、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、極力Ｉ型に近づくようにその導電型を制御しておく。

また、一対の第２の半導体膜１１１３、１１２３に接するように、２つの配線１１１５と、２つの配線１１２５が形成されている。

また、ＴＦＴ１１０１、１１０２及び配線１１１５、１１２５を覆うように、絶縁膜からなる第１のパッシベーション膜１１４０、第２のパッシベーション膜１１４１が形成されている。ＴＦＴ１１０１、１１０２を覆うパッシベーション膜は２層に限らず、単層であっても良いし、３層以上であっても良い。例えば第１のパッシベーション膜１１４０を窒化珪素、第２のパッシベーション膜１１４１を酸化珪素で形成することができる。窒化珪素または窒化酸化珪素でパッシベーション膜を形成することで、ＴＦＴ１１０１、１１０２が水分や酸素などの影響により、劣化するのを防ぐことができる。

そして、配線１１２５の一方は、発光素子１１０３の陽極１１３０に接続されている。また陽極１１３０上に接するように、電界発光層１１３１が、該電界発光層１１３１に接するように陰極１１３２が形成されている。

陽極１１３０は、透光性酸化物導電層１１３０ａとバリア層１１３０ｂとを有しており、バリア層１１３０ｂは、電界発光層１１３１と接している。

なお本実施例では、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体を用いたＴＦＴで発光装置の駆動回路と画素部を同じ基板上に形成した例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体を用いたＴＦＴで画素部を形成し、該画素部が形成された基板に別途形成された駆動回路を貼り付けても良い。

またゲート電極や配線などを液滴吐出法で形成しても良い。図１３（Ａ）に、液滴吐出法を用いて形成された画素の断面図を一例として示す。図１３（Ａ）において１２０１はボトムゲート型のＴＦＴであり、発光素子１２０２と電気的に接続されている。ＴＦＴ１２０１は、ゲート電極１２０３と、ゲート電極１２０３上に形成されたゲート絶縁膜１２０４と、ゲート絶縁膜１２０４上に形成された第１の半導体膜１２０５と、前記第１の半導体膜１２０５上に形成された第２の半導体膜１２０６とを有している。なお第１の半導体膜１２０５はチャネル形成領域として機能する。そして第２の半導体膜１２０６には、導電型を付与する不純物が添加されており、ソース領域またはドレイン領域として機能する。

また第２の半導体膜１２０６に接するように配線１２０８が形成されており、配線１２０８は、発光素子１２０２が有する陽極１２０９と接続されている。また発光素子１２０２は、陽極１２０９と、前記陽極１２０９上に形成された電界発光層１２１０と、前記電界発光層１２１０上に形成された陰極１２１１とを有している。陽極１２０９は、透光性酸化物導電層１２０９ａとバリア層１２０９ｂとを有している。

図１３（Ａ）に示す発光装置では、ゲート電極１２０３、配線１２０８、陽極１２０９、電界発光層１２１０、パターン形成に用いるマスクなどを、液滴吐出法を用いて形成することができる。

また図１３（Ｂ）に、液滴吐出法を用いて形成された画素の断面図を一例として示す。図１３（Ｂ）では、ボトムゲート型のＴＦＴ１２２０が有する第１の半導体膜１２２１上に、第２の半導体膜１２２２及び配線１２２３をパターニングする際に、第１の半導体膜１２２１がエッチングされてしまうのを防ぐことができる絶縁膜（エッチングストッパー）１２２４が形成されている。

本実施例では、絶縁膜と、当該絶縁膜上に形成された陽極との組み合わせについて説明する。

図１４（Ａ）に、絶縁膜として窒化酸化珪素を用い、該絶縁膜上に５重量％の酸化珪素を含むＩＴＳＯを用いて陽極を形成した発光素子の、輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ²）に対する電流効率η（ｃｄ／Ａ）の実測値を示す。また比較として図１４（Ａ）に、絶縁膜として同じく窒化酸化珪素を用い、該絶縁膜上にＩＴＯを用いて陽極を形成した発光素子の、輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ²）に対する電流効率η（ｃｄ／Ａ）の実測値を示す。

なお図１４（Ａ）に示す測定で用いたサンプルは、窒化酸化珪素を用いた絶縁膜を、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−ＣＨ_X結合手を含む、膜厚０．８μｍの絶縁膜上に形成している。そして、窒化酸化珪素を用いた絶縁膜は、ＣＶＤ法で、１００ｎｍの膜厚で形成している。

図１４（Ａ）に示すように、陽極にＩＴＳＯを用いたサンプルの方が、陽極にＩＴＯを用いたサンプルよりも、電流効率が高いことが分かった。

次に図１４（Ｂ）に、絶縁膜として窒化珪素を用い、該絶縁膜上に５重量％の酸化珪素を含むＩＴＳＯを用いて陽極を形成した発光素子の、輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ²）に対する電流効率η（ｃｄ／Ａ）の実測値を示す。また比較として図１４（Ｂ）に、絶縁膜として同じく窒化珪素を用い、該絶縁膜上にＩＴＯを用いて陽極を形成した発光素子の、輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ²）に対する電流効率η（ｃｄ／Ａ）の実測値を示す。

なお図１４（Ｂ）に示す測定で用いたサンプルは、窒化珪素を用いた絶縁膜を、膜厚０．８μｍのアクリルを含む絶縁膜上に形成している。そして、窒化珪素を用いた絶縁膜は、スパッタ法で、１００ｎｍの膜厚で形成している。

図１４（Ｂ）に示すように、図１４（Ａ）と同様に、陽極にＩＴＳＯを用いたサンプルの方が、陽極にＩＴＯを用いたサンプルよりも、電流効率が高いことが分かった。

次に図１４（Ｃ）に、絶縁膜として酸化珪素を用い、該絶縁膜上に５重量％の酸化珪素を含むＩＴＳＯを用いて陽極を形成した発光素子の、輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ²）に対する電流効率η（ｃｄ／Ａ）の実測値を示す。また比較として図１４（Ｃ）に、絶縁膜として同じく酸化珪素を用い、該絶縁膜上にＩＴＯを用いて陽極を形成した発光素子の、輝度Ｌ（ｃｄ／ｍ²）に対する電流効率η（ｃｄ／Ａ）の実測値を示す。

なお図１４（Ｃ）に示す測定で用いたサンプルは、酸化珪素を用いた絶縁膜を、１００ｎｍの膜厚で形成している。

図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）と、図１４（Ｃ）を比較すると、陽極にＩＴＳＯを用いた場合、絶縁膜として酸化珪素を用いるよりも、窒化酸化珪素または窒化珪素を用いた方が、高い電流効率が得られ、結果的には高い内部量子効率が得られることが分かる。

なお図１４では、ＩＴＳＯを用いた単層の陽極の場合について示しているが、上記構成を本発明の構成と組み合わせることで、より発光装置の内部量子効率を高められると考えられる。すなわち、窒化珪素または窒化酸化珪素を含む絶縁膜上に、透光性酸化物導電層及びバリア層を有する陽極と、電界発光層と、陰極とを順に積層することで、より高い内部量子効率を得ることができる。

透光性酸化物導電層と正孔注入層との界面に珪素又は酸化珪素を含む絶縁性又は半絶縁性のバリア膜が形成された状態を説明するバンドモデルを示す図。 従来の透光性酸化物導電層と正孔注入層との接触状態を示すバンドモデルを示す図。 ＴＤＳの測定結果を示す図。 本発明を用いた発光装置における、発光素子の構成を示す図。 本発明の、発光装置の作製方法を示す図。 本発明の、発光装置の作製方法を示す図。 本発明を用いた発光装置の断面図。 本発明を用いた発光装置の断面図。 発光装置の画素の回路図。 発光装置の上面図と、保護回路の構成を示す図。 本発明を用いた発光装置の上面図及び断面図。 発光装置を用いた電子機器を示す図。 本発明を用いた発光装置の断面図。 輝度と電流効率の実測値を示すグラフ。

符号の説明

１００ 基板
１０１ 陽極
１０２ 電界発光層
１０３ 陰極
１０４ 第１の層
１０５ 第２の層
１０６ 第３の層
１０７ 第４の層
１０８ 第５の層
１０９ａ バリア層
１０９ｂ 透光性酸化物導電層
１１０ 基板
１１１ 陽極
１１２ 電界発光層
１１３ 陰極
１１４ Ａｌ−Ｓｉ層
１１５ Ｔｉ層
１１６ 透光性酸化物導電層
１１７ バリア層
２０１ 基板
２０２ 下地膜
２０３ 半導体膜
２０４ 半導体膜
２０５ ｎチャネル型ＴＦＴ
２０６ ｐチャネル型ＴＦＴ
２０７ ゲート絶縁膜
２０８ ゲート電極
２０９ ゲート電極
２１０ パッシベーション膜
２１１ 第１の層間絶縁膜
２１２ 第２の層間絶縁膜
２１３ 配線
２１４ 配線
２１５ 配線
２１６ 配線
２１７ 透光性酸化物導電層
２１８ バリア層
２１９ 陽極
２２０ パターニング後の透光性酸化物導電層
２２１ パターニング後のバリア層
２２２ 隔壁
２２３ 電界発光層
２２４ 陰極
２２５ 発光素子
７０００ 基板
７００１ トランジスタ
７００２ トランジスタ
７００３ トランジスタ
７００４ 第１の層間絶縁膜
７００５ 配線
７００６ 配線
７００７ 配線
７００８ 第２の層間絶縁膜
７００９ 第３の層間絶縁膜
７０１０ 配線
７０１１ 配線
７０１２ 配線
７０１３ 透光性酸化物導電層
７０１４ 透光性酸化物導電層
７０１５ 透光性酸化物導電層
７０１６ バリア層
７０１７ バリア層
７０１８ バリア層
７０１９ 陽極
７０２０ 陽極
７０２１ 陽極
７０２２ 電界発光層
７０２３ 電界発光層
７０２４ 電界発光層
７０２５ 陰極
７０２６ 発光素子
７０２７ 発光素子
７０２８ 発光素子
７０３０ カバー材
７０３１ 遮蔽膜
７０３２ 着色層
７０３３ 着色層
７０３４ 着色層
７０３５ カラーフィルター
７０４０ 隔壁
６１１０ ＴＦＴ
６１１１ ＴＦＴ
６１１２ 容量素子
６１１３ 発光素子
６１１４ 信号線
６１１５ 電源線
６１１６ 走査線
６１１７ 電源線
６１１８ ＴＦＴ
６１１９ 走査線
６１２５ ＴＦＴ
６１２６ 配線
６２００ 基板
６２０１ 画素部
６２０２ 信号線駆動回路
６２０３ 走査線駆動回路
６２０４ 入力端子
６２０５ 保護回路
６２０６ 保護回路
６２０７ 保護回路
７２１０ 容量素子
７２２０ ｐチャネル型ＴＦＴ
７２３０ ＴＦＴ
７２４０ 容量素子
７２５０ 抵抗素子
７２６０ ダイオード
７２７０ ダイオード
７２８０ 抵抗
７２９０ 抵抗
７３００ ｎチャネル型ＴＦＴ
７３１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
７３２０ ｎチャネル型ＴＦＴ
７３３０ 端子
７３４０ 端子
７３５０ ＴＦＴ
７３６０ ＴＦＴ
７３７０ ＴＦＴ
７３８０ ＴＦＴ
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ カバー材
４００７ 充填材
４００８ トランジスタ
４００９ トランジスタ
４０１０ トランジスタ
４０１１ 発光素子
４０１４ 配線
４０１５ 配線
４０１６ 接続端子
４０１８ ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
２００１ 筐体
２００２ 支持台
２００３ 表示部
２００４ スピーカー部
２００５ ビデオ入力端子
２２０１ 本体
２２０２ 筐体
２２０３ 表示部
２２０４ キーボード
２２０５ 外部接続ポート
２２０６ マウス
２１０１ 本体
２１０２ 表示部
２１０３ 操作キー
２１０４ モデム
１０００ 基板
１００１ ＴＦＴ
１００２ ＴＦＴ
１００３ 発光素子
１０１０ ゲート電極
１０１１ ゲート絶縁膜
１０１２ 第１の半導体膜
１０１３ 第２の半導体膜
１０１４ 第３の半導体膜
１０１５ 配線
１０２０ ゲート電極
１０２２ 第１の半導体膜
１０２３ 第２の半導体膜
１０２４ 第３の半導体膜
１０２５ 配線
１０３０ 陽極
１０３０ａ 透光性酸化物導電層
１０３０ｂ バリア層
１０３１ 電界発光層
１０３２ 陰極
１０４０ パッシベーション膜
１０４１ パッシベーション膜
１１００ 基板
１１０１ ＴＦＴ
１１０２ ＴＦＴ
１１０３ 発光素子
１１１０ ゲート電極
１１１１ ゲート絶縁膜
１１１２ 第１の半導体膜
１１１３ 第２の半導体膜
１１１４ 第３の半導体膜
１１１５ 配線
１１２０ ゲート電極
１１２２ 第１の半導体膜
１１２３ 第２の半導体膜
１１２４ 第３の半導体膜
１１２５ 配線
１１３０ チャネル保護膜
１１３１ チャネル保護膜
１１３２ 陰極
１１３３ 陽極
１１３３ａ 透光性酸化物導電層
１１３３ｂ バリア層
１１３４ 電界発光層
１１４０ パッシベーション膜
１１４１ パッシベーション膜
１２０１ ＴＦＴ
１２０２ 発光素子
１２０３ ゲート電極
１２０４ ゲート絶縁膜
１２０５ 第１の半導体膜
１２０６ 第２の半導体膜
１２０８ 配線
１２０９ 陽極
１２１０ 電界発光層
１２１１ 陰極
１２０９ａ 透光性酸化物導電層
１２０９ｂ バリア層
１２２０ ＴＦＴ
１２２１ 第１の半導体膜
１２２２ 第２の半導体膜
１２２３ 配線
１２２４ 絶縁膜

Claims (3)

1. 窒化酸化珪素を用いた絶縁膜に接するように形成された陽極と、
   前記陽極上に形成された電界発光層と、
   前記電界発光層上に形成された陰極とを有し、
   前記絶縁膜は、窒素及び珪素を含んでおり、
   前記陽極は、前記絶縁膜に接する透光性酸化物導電層と、前記電界発光層に接する０．５〜５ｎｍの厚さのバリア層とを有し、
   前記透光性酸化物導電層及び前記バリア層は、酸化インジウムスズ及び酸化珪素を含んでおり、
   前記透光性酸化物導電層における珪素の密度よりも前記バリア層における珪素の密度の方が高く、
   前記バリア層は、前記電界発光層に含まれる正孔注入層と接していることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置を有することを特徴とする電子機器。
3. 請求項２において、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、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、または記録媒体を備えた画像再生装置であることを特徴とする電子機器。

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