JP2007299734A - 発光素子、表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】低駆動電圧が可能な無機発光素子を提供することを課題とする。また、この発光素子を用いて消費電力が低減された表示装置および電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光性の物質を含む層と接する電子供給層と、を有し、前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、不純物元素と、を少なくとも含み、前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する表示装置及び電子機器に関する。

近年、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が活発に行われている。発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を挟んでなるものであり、両電極間に電圧を印加することによって発光性の物質からの発光を得ることができる。

このような発光素子は、自発光型であることから液晶ディスプレイに比べて視野角が広く、視認性に優れているという点に加えて、応答速度が速く、薄型軽量化が可能であるといった特徴を有している。

また、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機発光素子、後者は無機発光素子と呼ばれている。なお、これらの発光素子は、発光性の物質が異なるというだけでなく、発光機構や特徴においても、それぞれ異なっている。

このうち、無機発光素子としては、図１５に示すように一対の電極（第１の電極１５０２及び第２の電極１５１０）間に絶縁層（第１の絶縁層１５０４及び第２の絶縁層１５０８）で挟まれた発光層１５０６を有する絶縁二重構造を有するものが知られている。このような無機発光素子は、一対の電極間に交流電圧を印加することにより、発光が得られている（例えば、特許文献１参照）。

また、無機発光素子は、その素子構成により分散型無機発光素子と薄膜型無機発光素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。

なお、得られる発光のメカニズムとしては、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在発光と、ドナー準位とアクセプター準位とを利用するドナー−アクセプター再結合型発光とがある。一般的に、薄膜型無機発光素子では局在型発光、分散型無機発光素子ではドナー−アクセプター再結合型発光である場合が多い。

無機発光素子は、高い電界で加速された電子による発光中心への衝突励起によって発光が得られるという発光機構のために、発光素子に数百Ｖの電圧を印加することが必要とされている。そのため、ディスプレイパネル等に適用する場合、駆動電圧が高くなることが問題となっている。

上記問題を解決するために、さまざまな素子構造が検討されている。例えば、特許文献２には、誘電体層と電極との間にカーボンナノチューブからなる電界強化層を設け、誘電体層表面に多量の電荷を捕捉し、駆動電圧を低減することを目的とした素子構造が提案されている。
特開平６−９６８６１号公報 特開２００４−２０７２４６号公報

本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、低駆動電圧が可能な無機発光素子を提供することを課題とする。また、この発光素子を用いて消費電力が低減された表示装置および電子機器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層と接する電子供給層と、を有し、前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、不純物元素と、を少なくとも含み、前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層の一方の面と接する電子供給層と、前記発光物質を含む層の他方の面と接する絶縁層と、を有し、前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、不純物元素と、を少なくとも含み、前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）又はプラセオジム（Ｐｒ）のいずれかを含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層と接する電子供給層と、を有し、前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、を少なくとも含み、前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層の一方の面と接する電子供給層と、前記発光物質を含む層の他方の面と接する絶縁層と、を有し、前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、を少なくとも含み、前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子の他の構成は、第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層の一方の面と接する電子供給層と、前記発光物質を含む層の他方の面と接する正孔供給層と、を有し、前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、を少なくとも含み、前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含み、前記正孔供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも大きい仕事関数の物質を含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、正孔供給層として、仕事関数が４．５ｅＶ以上の物質を有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、正孔供給層として、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、セレン（Ｓｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの元素または前記元素の化合物のうち、いずれか１つ又は複数の物質を有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、第１の不純物元素として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）のいずれかを含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、第２の不純物元素として、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）を有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、発光物質を含む層中に、さらに第３の不純物元素としてマンガン（Ｍｎ）を含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、母体材料として、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ_２Ｓ_３）、硫化ガリウム（Ｇａ_２Ｓ_３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、ＣａＧａ_２Ｓ_４、ＳｒＧａ_２Ｓ_４、ＢａＧａ_２Ｓ_４、ＢａＡｌ_２Ｓ_４、ＣａＡｌ_２Ｓ_４、ＳｒＣａＹ_２Ｓ_４のいずれかを含むことを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、電子供給層として、仕事関数が４ｅＶ以下の物質を有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、電子供給層として、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属元素、スカンジウム（Ｓｃ）、ヒ素（Ａｓ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の元素または前記元素の化合物のうち、いずれか１つ又は複数の物質を有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子は、電子供給層として、ダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を有することを特徴とする。

また、本発明は、上述した発光素子を有する表示装置も範疇に含めるものである。本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を範疇に含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成されたパネルに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表示装置に含むものとする。

また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の発光素子は、発光効率がよく、目的の輝度をより少ない電力で得ることができるため、駆動電圧を低減することができる。

また、本発明の表示装置及び電子機器は、発光効率がよく、低い駆動電圧で動作する発光素子を有するため、消費電力を低減することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本発明に係る発光素子の一例について、図１を用いて説明する。

図１（Ａ）に示す発光素子１００は、第１の電極１０２と、電子供給層１０４と、発光物質を含む層１０６と、第２の電極１１０とが、順次積層された構造を有する。すなわち、第１の電極１０２と第２の電極１１０との間に、発光物質を含む層１０６と、発光物質を含む層１０６と接する電子供給層１０４と、が挟まれた構造となっている。

発光物質を含む層１０６は、少なくとも母体材料と、不純物元素と、で構成される発光材料を含む。なお、不純物元素は、母体材料を構成する元素は含まないものとする。

発光物質を含む層１０６に含まれる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。例えば、硫化物としては、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ_２Ｓ_３）、硫化ガリウム（Ｇａ_２Ｓ_３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。酸化物としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）等を用いることができる。また、窒化物としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。その他、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等を用いることもできる。さらに、ＣａＧａ_２Ｓ_４、ＳｒＧａ_２Ｓ_４、ＢａＧａ_２Ｓ_４、ＢａＡｌ_２Ｓ_４、ＣａＡｌ_２Ｓ_４、ＳｒＣａＹ_２Ｓ_４等の３元系の混晶を用いることもできる。

また、発光物質を含む層１０６に含まれる不純物元素は、得られる発光が金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光の場合と、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光の場合と、で異なる。

発光物質を含む層１０６が局在型発光の場合は、不純物元素として、例えば、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）又はプラセオジム（Ｐｒ）等を用いることができる。なお、電荷補償としてフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。

一方、発光物質を含む層１０６がドナー−アクセプター再結合型発光の場合は、不純物元素として、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、を含む。第１の不純物元素と第２の不純物元素は、いずれか一方がドナー準位となる不純物元素であり、他方はアクセプター準位となる不純物元素である。第１の不純物元素としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等を用いることができる。さらに、発光物質を含む層１０６に、第３の不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）等を導入することもできる。

電子供給層１０４としては、発光物質を含む層１０６に含まれる母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を用いる。また、上述した母体材料として用いられる物質の多くは、仕事関数が４ｅＶ〜４．５ｅＶ程度である。したがって、電子供給層１０４は、仕事関数が４ｅＶ以下の物質を用いることが好ましい。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属元素、スカンジウム（Ｓｃ）、ヒ素（Ａｓ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の元素または前記元素の化合物のうち、いずれか１つ又は複数を含む物質を用いることができる。

また、電子供給層１０４として、ダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を用いることもできる。

第１の電極１０２及び第２の電極１１０としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２ｗｔ％〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯにＧａやＡｌなどを添加したもの等を用いることができる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の導電性を有する金属を用いることができる。また、アルミニウム−シリコン（ＡｌＳｉ）、アルミニウム−チタン（ＡｌＴｉ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等も用いることができる。なお、本実施の形態のように、電子供給層１０４を第１の電極１０２と接して設ける場合、第１の電極１０２は仕事関数の小さい物質（例えば仕事関数４ｅＶ以下の物質）を用いることが好ましい。

また、発光物質を含む層１０６からの発光は、第１の電極１０２又は第２の電極１１０のいずれか一方又は両方を通って外部に取り出す。したがって、第１の電極１０２及び第２の電極１１０の少なくとも一方は、透光性を有するものとする。

本発明のように、発光物質を含む層に接して電子供給層を設けることで、発光物質を含む層に効率よくキャリア（電子）を供給することができる。したがって、発光素子の発光効率が向上し、駆動電圧を低減することができる。

次に、図１（Ｂ）に示す発光素子１２０について説明する。発光素子１２０は、第１の電極１０２と、電子供給層１２２と、発光物質を含む層１２６と、正孔供給層１２４と、第２の電極１１０と、が、順次積層された構造を有する。すなわち、第１の電極１０２と第２の電極１１０との間に、発光物質を含む層１２６と、発光物質を含む層１２６の一方の面と接する電子供給層１２２と、発光物質を含む層１２６の他方の面と接する正孔供給層１２４と、が挟まれた構造となっている。

図１（Ｂ）に示す発光素子１２０は、発光物質を含む層１２６と、電子供給層１２２と、正孔供給層１２４以外の構成は、図１（Ａ）に示した上記発光素子１００に準ずるので、簡略に説明する。また、図１（Ｂ）に示す発光素子１２０は、ドナー−アクセプター再結合型発光を得る発光素子とする。

発光物質を含む層１２６は、少なくとも母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、で構成される発光材料を含む。第１の不純物元素と第２の不純物元素は、いずれか一方がドナー準位となる不純物元素であり、他方はアクセプター準位となる不純物元素である。

発光物質を含む層１２６に含まれる母体材料は、上述した発光物質を含む層１０６と同じものを用いることができるため、説明は省略する。また、第１の不純物元素としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等を用いることができる。さらに、発光物質を含む層１２６に、第３の不純物元素として、マンガン（Ｍｎ）等を導入することもできる。

電子供給層１２２としては、発光物質を含む層１２６に含まれる母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を用いる。また、上述した母体材料として用いられる物質の多くは、仕事関数が４ｅＶ〜４．５ｅＶ程度である。したがって、電子供給層１２２は、仕事関数が４ｅＶ以下の物質を用いることが好ましい。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属元素、スカンジウム（Ｓｃ）、ヒ素（Ａｓ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の元素または前記元素の化合物のうち、いずれか１つ又は複数を含む物質を用いることができる。

また、電子供給層１２２として、ダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を用いることもできる。

正孔供給層１２４としては、発光物質を含む層１２６に含まれる母体材料の仕事関数よりも大きい仕事関数の物質を用いる。また、上述した母体材料として用いられる物質の多くは、仕事関数が４ｅＶ〜４．５ｅＶ程度である。したがって、正孔供給層１２４は、仕事関数が４．５ｅＶ以上の物質を用いることが好ましい。具体的には、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、セレン（Ｓｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの元素または前記元素の化合物のうち、いずれか１つ又は複数を含む物質を用いることができる。

また、第１の電極１０２及び第２の電極１１０については、発光素子１００と同様であり、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。なお、電子供給層１２２を第１の電極１０２と接して設ける場合、第１の電極１０２は仕事関数の小さい物質（例えば仕事関数４ｅＶ以下の物質）を用いることが好ましい。

また、本実施の形態では、第１の電極１０２と発光物質を含む層１２６との間に電子供給層１２２が挟まれ、発光物質を含む層１２６と第２の電極１１０との間に正孔供給層１２４が挟まれる構造としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の電極１０２と発光物質を含む層１２６との間に正孔供給層１２４が挟まれ、発光物質を含む層１２６と第２の電極１１０との間に電子供給層１２２が挟まれる構造としてもよい。つまり、第１の電極１０２に正孔供給層１２４が接し、第２の電極１１０に電子供給層１２２が接する構造としてもよい。なお、この場合は、第１の電極１０２は仕事関数の大きい物質（例えば仕事関数４．５ｅＶ以上の物質）を用いることが好ましい。

本発明のように、発光物質を含む層に接して電子供給層と、正孔供給層を設けることで、発光物質を含む層に効率よくキャリア（電子及び正孔）を供給することができる。したがって、発光素子の発光効率が向上し、駆動電圧を低減することができる。

なお、本実施の形態に示す発光素子は、発光物質を含む層を挟む一対の電極（第１の電極及び第２の電極）間に電圧を印加することで発光が得られる。このとき、発光素子の二つの電極に印加する電圧は交流電圧であっても、直流電圧であっても、パルス状の電圧であってもよい。

次に、図１に示す発光素子の作製方法の一例について説明する。

図１（Ａ）に示す発光素子１００の場合について説明する。まず、基板上に第１の電極１０２を形成する。基板は、ここでは図示しないが、発光素子１００の支持体として用いられる。基板としては、ガラス基板、アルミナなど絶縁物質で形成される基板等を用いることができる。また、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板、シリコン基板等を用いることもできる。なお、発光素子１００の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。

第１の電極１０２は、上述した金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルーゲル法等を用いて形成することができる。膜厚は、特に限定されることはないが、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。また、第１の電極１０２に可視光の透過率の低い材料を用いる場合、その膜厚を１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度にすることで、透光性の電極として用いることができる。

次いで、第１の電極１０２上に電子供給層１０４を形成する。電子供給層１０４は、後に形成される発光物質を含む層１０６が含む母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルーゲル法等により形成することができる。また、電子供給層１０４として、ダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を用いることもできる。膜厚は、特に限定されることはないが、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。

次いで、電子供給層１０４上に、発光物質を含む層１０６を形成する。まず、発光物質を含む層１０６に含まれる発光材料の作製方法について説明する。

発光物質を含む層１０６に含まれる発光材料は、上述したように、母体材料と、不純物元素と、で構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成とを組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。

固相法とは、母体材料と、不純物元素又は当該不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、焼成温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうため、焼成温度は７００℃〜１５００℃の範囲が好ましい。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく、大量生産に適している。

液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。

なお、発光物質を含む層１０６から得られる発光がドナー−アクセプター再結合型発光の場合は、発光材料に不純物元素が複数種含まれる。ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合には、母体材料と、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物と、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料、第１の不純物元素、第２の不純物元素としては、上述した物質を用いることができる。また、例えば、第１の不純物元素を含む化合物として硫化アルミニウム（Ａｌ_２Ｓ_３）等を用いることができ、第２の不純物元素を含む化合物として、硫化銅（Ｃｕ_２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ_２Ｓ）等を用いることができる。

さらに、上記のようにドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、第１の不純物元素と第２の不純物元素とで構成される化合物を組み合わせて用いることもできる。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。

次いで、上記のようにして得られた発光材料を用いて、発光物質を含む層１０６を形成する。本発明の発光素子１００が薄膜型の場合、発光物質を含む層１０６は、上述した発光材料を用いて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲である。

一方、本発明の発光素子１００が分散型の場合、発光物質を含む層１０６は、上述した発光材料を粒子状に加工し、当該発光材料をバインダ中に分散させて膜状に形成する。発光材料の作製方法によって、所望の大きさの粒子が得られない場合には、乳鉢等で粉砕して粒子状に加工すればよい。また、バインダとは、粒子状の発光材料を分散した状態で固定し、膜状に保持するための物質である。発光材料はバインダによって均一に分散され、固定される。このような膜を、液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いて形成することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲である。

なお、発光素子１００が分散型の場合に用いることのできるバインダとしては、有機材料、無機材料、又は有機材料及び無機材料の混合材料を用いることができる。有機材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えば、アルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。また、置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基と、を用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。また、これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。

また、バインダとして用いることができる無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウム、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ_３）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ_２Ｏ_６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等が挙げられる。また、有機材料に、誘電率の高い無機材料を添加等によって含ませることで、発光材料及びバインダよりなる発光物質を含む層１０６の誘電率を容易に制御することができる。また、発光物質を含む層１０６の誘電率を、より大きくすることができる。

また、発光素子１００が分散型の場合、発光物質を含む層１０６の作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散される。このとき、バインダを含む溶液の溶媒としては、上述したバインダ材料を溶解でき、発光物質を含む層１０６を形成する方法及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるようなものを適宜選択して用いればよい。例えば、バインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３−メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）等の有機溶媒を用いることができる。

次いで、発光物質を含む層１０６上に、第２の電極１１０を形成する。第２の電極１１０は、第１の電極１０２と同様に形成すればよい。以上の工程で、本発明の発光素子１００を得ることができる。

また、図１（Ｂ）に示す発光素子１２０については、上述した発光素子１００の作製方法と同様に形成することができる。ここでは、発光素子１００の構成と異なる発光物質を含む層１２６、電子供給層１２２、正孔供給層１２４について、説明する。

基板上に形成された第１の電極１０２上に、電子供給層１２２を形成する。電子供給層１２２は、発光素子１００が有する電子供給層１０４と同様に形成することができる。すなわち、後に形成される発光物質を含む層１２６が含む母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルーゲル法等により形成することができる。また、電子供給層１２２として、ダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を用いることもできる。膜厚は、特に限定されることはないが、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。

次いで、電子供給層１２２上に発光物質を含む層１２６を形成する。発光物質を含む層１２６は、上述した発光物質を含む層１０６と同様に形成することができる。なお、発光素子１２０は、ドナー−アクセプター再結合型発光であるため、発光物質を含む層１２６にドナー準位又はアクセプター準位となる第１の不純物元素及び第２の不純物元素が含まれるようにする。

次いで、発光物質を含む層１０６上に正孔供給層１２４を形成する。正孔供給層１２４は、発光物質を含む層１２６が含む母体材料の仕事関数よりも大きい仕事関数の物質を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルーゲル法等により形成することができる。膜厚は、特に限定されることはないが、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。

次いで、正孔供給層１２４上に第２の電極１１０を形成することで、発光素子１２０を得ることができる。

次に、本発明の発光素子のキャリアの供給の仕組みについて、図３のエネルギーバンドの模式図を用いて説明する。ここでは、母体材料として硫化亜鉛（ＺｎＳ）、不純物元素としてマンガン（Ｍｎ）を含む発光物質を含む層３０６と、リチウム（Ｌｉ）を用いて形成された電子供給層３０４と、を有する局在型発光の発光素子の例について説明する。

図３（Ａ）は、電子供給層３０４と、発光物質を含む層３０６と、を接合しない状態でのエネルギーバンド図を示す。図３（Ａ）には、真空準位（Ｅｖａｃ）３０２と、電子供給層３０４のフェルミ準位（Ｅｆ）３０８と、発光物質を含む層３０６のフェルミ準位（Ｅｆ）３１０、伝導帯下端のエネルギー（Ｅｃ）３１２、価電子帯上端のエネルギー（Ｅｖ）３１４と、が示されている。

図３（Ａ）において、電子供給層３０４のフェルミ準位３０８は、発光物質を含む層３０６のフェルミ準位３１０よりも上に位置する。また、真空準位３０２から電子供給層３０４のフェルミ準位３０８までのポテンシャル差が、電子供給層３０４の仕事関数（Ｗ＿Ｌｉ）３１６である。同様に、真空準位３０２から発光物質を含む層３０６のフェルミ準位（Ｅｆ）３１０までのポテンシャルの差が、発光物質を含む層３０６の仕事関数（Ｗ＿ＺｎＳ）３１８である。そして、真空準位３０２から発光物質を含む層３０６の伝導帯下端のエネルギー（Ｅｃ）３１２までのポテンシャルの差が、発光物質を含む層３０６の電子親和力（ｅχ＿ＺｎＳ）３１７である。なお、図３（Ａ）の発光物質を含む層３０６の電子親和力は、電子親和力に電子電荷ｅを掛けてエネルギーに変換している。電子親和力（ここでは電子親和力に電子電荷を掛けたもの）は仕事関数に比例し、特に金属では電子親和力と仕事関数は一致する。なお、本実施の形態では、電子供給層３０４はリチウムを用いているため、仕事関数３１６は２．９ｅＶである。また、発光物質を含む層３０６は硫化亜鉛とマンガンとを含むため、仕事関数３１８はおよそ４．３ｅＶである。電子供給層３０４の仕事関数３１６は、少なくとも発光物質を含む層３０６の仕事関数３１８よりも小さいものとする。

次に、電子供給層３０４と、発光物質を含む層３０６と、を接合した際のエネルギーバンド図を図３（Ｂ）に示す。電子供給層３０４と発光物質を含む層３０６を接合すると、両者の界面にポテンシャル３２４が生じる。ここで生じるポテンシャル３２４は、発光物質を含む層３０６の電子親和力３１７から電子供給層３０４の仕事関数を引いたエネルギー差Δ３２０（Δ＝ｅχ＿ＺｎＳ−Ｗ＿Ｌｉ）に等しい。すなわち、発光物質を含む層３０６の伝導帯下端のエネルギー３１２が電子供給層３０４のフェルミ準位３０８よりもエネルギー差Δ３２０だけ低下するため、電子供給層３０４から発光物質を含む層３０６にキャリア３２２が供給される。なお、ここではキャリア３２２は電子である。

ここで、電子供給層３０４に負の電圧を印加し、発光物質を含む層３０６に正の電圧を印加すると、電子供給層３０４から発光物質を含む層３０６へキャリアが移動する。ポテンシャル３２４は、エネルギー差Δ３２０と等しいため、エネルギー差Δ３２０が大きいほどポテンシャル３２４は深くなり、電子供給層３０４から発光物質を含む層３０６の伝導帯へより多くのキャリアが供給される。

発光物質を含む層３０６に供給されたキャリア３２２は、電子供給層３０４と発光物質を含む層３０６との間に印加された電界によって、高いエネルギーを持ったキャリアとなる。そして、該キャリアが発光物質を含む層３０６中のマンガン原子と衝突して起きるマンガン原子における内殻電子の励起、励起された電子の緩和により発光を得ることができる。

以上のように、発光物質を含む層３０６へ多くのキャリアを供給するためには、エネルギー差Δ３２０を大きくすればよい。また、エネルギー差Δ３２０を大きくするためには、電子供給層３０４の仕事関数３１６を小さくすればよい。したがって、本発明のように、発光物質を含む層に含まれる母体材料よりも仕事関数の小さい物質を有する電子供給層を、発光物質を含む層に接して設けることにより、発光物質を含む層へキャリアを効率よく供給することが可能となる。したがって、発光素子の発光効率が向上し、駆動電圧を低減することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる構成の発光素子について、図２を用いて説明する。

図２（Ａ）に示す発光素子２００は、第１の電極１０２と、電子供給層１０４と、発光物質を含む層１０６と、絶縁層２０８と、第２の電極１１０と、が、順次積層された構造を有する。すなわち、第１の電極１０２と第２の電極１１０との間に、発光物質を含む層１０６と、発光物質を含む層１０６の一方の面と接する電子供給層１０４と、発光物質を含む層１０６の他方の面と接する絶縁層２０８と、が挟まれた構造となっている。

図２（Ａ）に示す発光素子２００は、絶縁層２０８以外の構成、作製方法等は、上記実施の形態１に示した発光素子１００に準ずるので、簡略に説明する。

本実施の形態で用いられる絶縁層２０８は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質である絶縁材料からなることが好ましい。さらには、誘電率が高いことが望ましい。例えば、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等やこれらの混合層又は２種以上の積層を用いることができる。これらの絶縁層は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等により形成することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して形成してもよい。バインダ材料は、上記実施の形態で説明した発光物質を含む層１０６に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。したがって、絶縁層２０８は、上記材料及び上記作製方法を用いて、発光物質を含む層１０６上に形成することができる。また、絶縁層２０８の膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。

なお、発光素子２００において、第２の電極１１０を透光性の電極とし、第２の電極１１０側から発光を取り出す場合は、絶縁層２０８は発光物質を含む層１０６と同程度又はそれ以上の屈折率を有する物質を用いることが好ましい。これは、光（発光）が屈折率に差がある積層の界面で反射される性質があるためである。したがって、第２の電極１１０と発光物質を含む層１０６とに挟まれる絶縁層２０８に、発光物質を含む層１０６よりも屈折率が大きい物質を用いれば、発光は発光物質を含む層１０６と絶縁層２０８との界面で反射されることなく、取り出すことができる。これに対し、絶縁層２０８に発光物質を含む層１０６よりも屈折率が小さい物質を用いると、発光は発光物質を含む層１０６と絶縁層２０８との界面で反射されてしまい、発光効率が低下してしまう。なお、発光物質を含む層１０６が含む母体材料として用いられる物質の多くは、屈折率が２程度である。したがって、絶縁層２０８として屈折率２以上の物質を用いることが好ましい。具体的には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）等を用いることができる。

なお、発光物質を含む層１０６、電子供給層１０４、第１の電極１０２及び第２の電極１１０については、発光素子１００と同様である。したがって、発光物質を含む層１０６は、少なくとも母体材料と、不純物元素と、で構成される発光材料を含む。電子供給層１０４は、発光物質を含む層１０６に含まれる母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質またはダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を用いる。また、第１の電極１０２及び第２の電極１１０は、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いる。なお、電子供給層１０４を第１の電極１０２と接して設ける場合、第１の電極１０２は仕事関数の小さい物質（例えば仕事関数４ｅＶ以下の物質）を用いることが好ましい。

次いで、図２（Ｂ）に示す発光素子２２０について説明する。発光素子２２０は、絶縁層２２８以外の構成、作製方法等は、上記実施の形態１に示した発光素子１００に準ずるので、簡略に説明する。

絶縁層２２８は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質である絶縁材料からなることが好ましい。さらには、誘電率が高いことが望ましい。例えば、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等やこれらの混合層又は２種以上の積層を用いることができる。これらの絶縁層は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等により形成することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して形成してもよい。バインダ材料は、上記実施の形態で説明した発光物質を含む層１０６に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。したがって、絶縁層２２８は、上記材料及び上記作製方法を用いて、第１の電極１０２上に形成することができる。絶縁層２２８の膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。

なお、発光素子２２０において、第２の電極１１０を透光性の電極とし、第２の電極１１０側から発光を取り出す場合は、絶縁層２２８は発光物質を含む層１０６と同程度またはそれ以下の屈折率を有する物質を用いることが好ましい。これは、上述したように光（発光）が屈折率に差がある積層の界面で反射される性質があるためである。したがって、発光物質を含む層１０６と第１の電極１０２とに挟まれる絶縁層２２８に、発光物質を含む層１０６よりも屈折率が小さい物質を用いれば、発光は絶縁層２２８と発光物質を含む層１０６との界面で反射され、発光効率を向上させることができる。これに対し、絶縁層２２８に発光物質を含む層１０６よりも屈折率が大きい物質を用いると、発光は絶縁層２２８と発光物質を含む層１０６との界面で反射されることがないため、発光効率が低下してしまう。なお、発光物質を含む層１０６が含む母体材料として用いられる物質の多くは、屈折率が２程度である。したがって、絶縁層２２８として屈折率２以下の物質を用いることが好ましい。具体的には、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等を用いることができる。

また、発光素子２２０において、第２の電極１１０を透光性の電極とし、第２の電極１１０側から発光を取り出す場合で、且つ絶縁層２２８を２層の積層構造とする場合において、発光物質を含む層１０６と接する上層の絶縁層を絶縁層Ａとし、第１の電極１０２と接する下層の絶縁層を絶縁層Ｂとする。この場合、絶縁層Ａには発光物質を含む層１０６と同程度又はそれ以上の屈折率を有する物質を用いる。絶縁層Ｂには、上層の絶縁層Ａと同程度又はそれ以下の屈折率を有する物質を用いる。例えば、発光物質を含む層１０６の母体材料として硫化亜鉛（ＺｎＳ；屈折率２．３７）を用いた場合は、下層の絶縁層として酸化珪素（ＳｉＯ_２；屈折率１．４７）を用い、上層の絶縁層としてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３；屈折率２．４）を用いる。このように、屈折率を考慮した積層構造とすることで、発光効率を向上させることができる。また、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）は誘電率が低いため、誘電率の高いチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）との積層構造とするのが望ましい。

また、発光物質を含む層１０６、電子供給層１０４、第１の電極１０２及び第２の電極１１０については、発光素子１００と同様である。したがって、発光物質を含む層１０６は、少なくとも母体材料と、不純物元素と、で構成される発光材料を含む。電子供給層１０４は、発光物質を含む層１０６に含まれる母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質またはダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を用いる。また、第１の電極１０２及び第２の電極１１０は、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いる。

本発明のように、発光物質を含む層に接して電子供給層を設けることで、発光物質を含む層に効率よくキャリアを供給することができる。したがって、発光素子の発光効率が向上し、駆動電圧を低減することができる。

また、本実施の形態に示す発光素子２００及び発光素子２２０は、発光物質を含む層１０６を挟む一対の電極（第１の電極及び第２の電極）間に電圧を印加することで発光が得られる。このとき、発光素子の二つの電極には、交流電圧を印加する。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する表示装置について、図４を用いて説明する。

本実施の形態で示す表示装置は、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の表示装置である。なお、図４（Ａ）には本発明のパッシブ型表示装置の斜視図、図４（Ｂ）は上面図を示す。なお、図４（Ａ）は、図４（Ｂ）の破線４０８で囲まれた部分について斜視した図である。

図４（Ａ）において、第１の基板４０１上には、複数の第１の電極４０２が並列に設けられている。複数の第１の電極４０２それぞれの端部は、隔壁層４０３で覆われている。なお、図４（Ａ）は、表示装置の内部構造をわかりやすくするため、第２の基板４０９、第２の電極４０５、層４０４の一部を省略している。また、第１の基板４０１上に設けられた第１の電極４０２と隔壁層４０３とが配置された様子をわかりやすくするため、図面の最も手前に位置する第１の電極４０２の端部を覆う隔壁層を省略している。しかし、実際は、最も手前に位置する第１の電極４０２の端部も隔壁層によって覆われている。

第１の電極４０２上方には、複数の第２の電極４０５が設けられている。また、第２の電極４０５は、第１の電極４０２と交差するように並列に設けられている。

第１の電極４０２と第２の電極４０５との間には、層４０４が設けられている。なお、第１の電極４０２と、層４０４と、第２の電極４０５と、の積層構造が、上記実施の形態で説明した本発明の発光素子に相当する。すなわち、層４０４は、上記実施の形態で示した発光物質を含む層と、当該発光物質を含む層に接する電子供給層と、を少なくとも含む。さらに、層４０４は、発光物質を含む層に接する絶縁層を有していてもよい。また、層４０４は、発光物質を含む層の一方の面に接する電子供給層と他方の面に接する正孔供給層を有していてもよい。第２の電極４０５上には、第２の基板４０９が設けられている。

また、図４（Ｂ）に示すように、第１の電極４０２は、第１の駆動回路４０６に接続している。第２の電極４０５は、第２の駆動回路４０７に接続している。第１の電極４０２と第２の電極４０５とが交差した部分は、一対の電極間に、発光物質を含む層と、該発光物質を含む層に接する電子供給層と、を少なくとも挟んでなる本発明の発光素子４１０を構成している。そして、第１の駆動回路４０６及び第２の駆動回路４０７からの信号によって選択された本発明の発光素子が発光する。発光は、第１の電極４０２又は第２の電極４０５のいずれか一方又は両方を介して外部へ取り出される。そして、複数の発光素子４１０からの発光が組み合わさり、映像が映し出される。なお、図４（Ｂ）では、第１の電極４０２及び第２の電極４０５それぞれの配置をわかりやすくするために、隔壁層４０３及び第２の基板４０９について図示していないが、図４（Ａ）に示されるように、実際には設けられている。

第１の電極４０２及び第２の電極４０５の構成は、上記実施の形態と同様に、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。また、第１の基板４０１、第２の基板４０９の材質については特に限定はなく、ガラス基板等の他、プラスチック等の樹脂を用いた可撓性を有する基板を用いることができる。隔壁層４０３についても特に限定はなく、有機絶縁材料、無機絶縁材料、又は有機絶縁材料及び無機絶縁材料の混合材料等を用いて形成することができる。

また、層４０４は、異なる色の発光を呈する発光素子ごとに独立して設けられていてもよい。例えば、赤、緑、青のそれぞれを発光する発光素子ごとに、別々の層として層４０４を設けてもよい。このように、異なる色の発光を呈する発光素子ごとに層４０４を設けることで、多色表示が可能な表示装置を得ることができる。

本発明のように、発光物質を含む層に接して電子供給層を設けることで、発光効率が高く、低駆動電圧で動作する発光素子を得ることができる。したがって、本発明の発光素子を有することによって、表示装置を低消費電力で駆動させることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、画素部を構成する各画素にトランジスタ（ＴＦＴ）及び本発明の発光素子を有し、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置について説明する。

本発明の発光素子を有するアクティブマトリクス型表示装置は、例えば図５に示すような回路構成とすることができる。以下、具体的に説明する。

図５（Ａ）には、１つの画素に１つの発光素子５０８と、発光素子５０８のスイッチング素子として機能する１つのトランジスタ５０６（以下、スイッチング用ＴＦＴ５０６とする）と、を含む場合の構成を示す。

スイッチング用ＴＦＴ５０６のゲート電極は、ゲート線５０２に接続されている。また、スイッチング用ＴＦＴ５０６のソース領域又はドレイン領域の一方はデータ線５０４に接続され、他方は発光素子５０８の一方の電極と電気的に接続されている。発光素子５０８の他方の電極は、一定の電圧（基準電圧）が維持された対向電源５１０と電気的に接続されている。

ゲート線５０２からは、スイッチング用ＴＦＴ５０６をオン状態、或いはオフ状態とするための信号（直流電圧Ｖ_ｇａｔｅ）が入力される。また、データ線５０４からは、発光素子５０８を駆動させるための信号（交流電圧または直流電圧Ｖ_ｓｉｇ）が入力される。ここで、データ線５０４に入力される信号が交流電圧の場合は、基準電圧よりも高い電圧（正の極性を有する電圧）と、基準電圧よりも低い電圧（負の極性を有する電圧）が、一定期間毎に交互に印加される。なお、ここでの階調表示は、Ｖ_ｓｉｇの振幅の大きさを変えることにより行うことができる。

図５（Ｂ）には、１つの画素に１つの発光素子５２８と、発光素子５２８のスイッチング素子として機能するトランジスタ５２６（以下、スイッチング用ＴＦＴ５２６とする）と、発光素子５２８を駆動させるために機能するトランジスタ５３０（以下、駆動用ＴＦＴ５３０とする）と、を含む場合の構成を示す。

スイッチング用ＴＦＴ５２６のゲート電極は、ゲート線５２２に接続されている。また、スイッチング用ＴＦＴ５２６のソース領域又はドレイン領域の一方はデータ線５２４に接続され、他方は駆動用ＴＦＴ５３０のゲート電極と電気的に接続されている。

駆動用ＴＦＴ５３０のソース領域又はドレイン領域の一方は発光素子５２８の一方の電極に接続され、他方は電源供給線５３２と電気的に接続されている。また、発光素子５２８の他方の電極は、一定の電圧（基準電圧）が維持された対向電源５３４と電気的に接続されている。

ゲート線５２２からは、スイッチング用ＴＦＴ５２６をオン状態、或いはオフ状態とするための信号（直流電圧Ｖ_ｇａｔｅ）が入力される。データ線５２４からは、駆動用ＴＦＴ５３０をオン状態、或いはオフ状態とするための信号（直流電圧Ｖ_ｓｉｇ）が入力される。また、電源供給線５３２からは、発光素子５２８を駆動させるための信号（交流電圧Ｖ_ＥＬ）が入力される。ここで電源供給線５３２は、基準電圧よりも高い電圧（正の極性を有する電圧）と、基準電圧よりも低い電圧（負の極性を有する電圧）が、一定期間毎に交互に印加される。なお、ここでの階調表示は、Ｖ_ｓｉｇの振幅の大きさを変えることにより行うことができる。

図５（Ｃ）には、１つの画素に１つの発光素子５４８と、発光素子５４８のスイッチング素子として機能するトランジスタ５４６（以下、スイッチング用ＴＦＴ５４６とする）と、発光素子５４８を駆動させるために機能するトランジスタ５５０（以下、駆動用ＴＦＴ５５０とする）と、駆動用ＴＦＴ５５０のゲート電位を保持するための蓄積容量５５４と、を含む場合の構成を示す。

スイッチング用ＴＦＴ５４６のゲート電極は、ゲート線５４２に接続されている。スイッチング用ＴＦＴ５４６のソース領域又はドレイン領域の一方はデータ線５４４に接続され、他方は駆動用ＴＦＴ５５０のゲート電極に電気的に接続されている。

駆動用ＴＦＴ５５０のソース領域又はドレイン領域の一方は発光素子５４８の一方の電極に接続され、他方は電源供給線５５２と電気的に接続されている。また、発光素子５２８の他方の電極は、一定の電圧（基準電圧）が維持された対向電源５５６と電気的に接続されている。

また、蓄積容量５５４の一方の端子は駆動用ＴＦＴ５５０のゲート電極に接続され、他方の端子は電源供給線５５２に接続されている。

ゲート線５４２からは、スイッチング用ＴＦＴ５４６をオン状態、或いはオフ状態とするための信号（直流電圧Ｖ_ｇａｔｅ）が入力される。データ線５４４からは、駆動用ＴＦＴ５５０をオン状態、或いはオフ状態とするための信号（直流電圧Ｖ_ｓｉｇ）が入力される。また、電源供給線５５２からは、発光素子５４８を駆動させるための信号（直流電圧Ｖ_ＥＬ）が入力される。なお、ここでの階調表示は、Ｖ_ｓｉｇの振幅の大きさを変えることにより行うことができる。

なお、図５（Ｂ）、（Ｃ）の構成の違いは、蓄積容量の有無である。図５（Ｃ）で説明したような、本発明の発光素子５４８に電源供給線５５２を介して直流電圧を印加する場合には、発光素子５４８の駆動用ＴＦＴ５５０のゲート電位を保持するために蓄積容量５５４が必要となる。一方、図５（Ｂ）で説明したような、本発明の発光素子５２８に電源供給線５３２を介して交流電圧を印加する場合において、交流周波数が１ｋＨｚ前後で、通常のフレーム周波数６０Ｈｚよりも高い場合は、蓄積容量を付加して駆動用ＴＦＴ５３０のゲート電位を保持する必要はない。

次に、図５（Ｃ）に示した回路構成を有するアクティブマトリクス型表示装置の画素部における詳細な構造について、図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）には画素部の一部を示す上面図、図６（Ｂ）には図６（Ａ）中の破線Ｏ−Ｐにおける断面図を示す。

図６（Ａ）は、画素部の一部の拡大図であり、ゲート線６０２、データ線６０４、電源供給線６１２を有する。さらに、スイッチング用ＴＦＴ６０６と、駆動用ＴＦＴ６１０の２つのトランジスタと、蓄積容量６１４と、が設けられている。

スイッチング用ＴＦＴ６０６は、半導体層６２０の一部と、ゲート線６０２の一部と、から構成されている。そして、ゲート線６０２と交差する部分の半導体層６２０が、スイッチング用ＴＦＴ６０６のチャネル形成領域となる。また、半導体層６２０の一方の端部は配線６１６を介してデータ線６０４と電気的に接続され、他方の端部は配線６１７を介してゲート電極６０３と電気的に接続されている。

駆動用ＴＦＴ６１０は、半導体層６２２の一部と、ゲート電極６０３の一部と、から構成されている。そして、ゲート電極６０３と交差する部分の半導体層６２２が、駆動用ＴＦＴ６１０のチャネル形成領域となる。また、半導体層６２２の一方の端部は配線６１９を介して半導体層６２３と電気的に接続され、他方の端部は配線６１８を介して発光素子の一方の電極（第１の電極）と電気的に接続される。なお、図６（Ａ）では、発光素子を省略している。

また、蓄積容量６１４は、半導体層６２３の一部と、ゲート電極６０３の一部と、から構成されている。また、半導体層６２３の一方の端部は上述したように配線６１９を介して半導体層６２２と電気的に接続され、他方の端部は、電源供給線６１２と電気的に接続される。

次に、図６（Ｂ）に示す断面構造について説明する。画素部には、基板６３０上に、スイッチング用ＴＦＴ６０６、駆動用ＴＦＴ６１０、及び発光素子６４６が設けられている。なお、画素部には図６（Ａ）に示した蓄積容量６１４も設けられるが、ここでは図示しない。

発光素子６４６は、上記実施の形態で説明した本発明の発光素子であり、発光物質を含む層と、該発光物質を含む層に接する電子供給層と、を少なくとも含む。なお、発光素子６４６は、さらに発光物質を含む層に接する絶縁層を有していてもよい。または、発光物質を含む層の一方の面に接する電子供給層と、他方の面に接する正孔供給層とを有していてもよい。本実施の形態では、発光素子６４６は、第１の電極６３８と、電子供給層６４０と、発光物質を含む層６４２と、第２の電極６４４と、が順次積層された構造とする。第１の電極６３８は、配線６１８を介して駆動用ＴＦＴ６１０と電気的に接続されている。

第１の絶縁層６３４上には、データ線６０４及び電源供給線６１２が設けられている。また、半導体層６２０の一方の端部は、配線６１７を介してゲート電極６０３と電気的に接続されている。半導体層６２０の他方の端部は、配線６１６を介してデータ線６０４と電気的に接続されている。

発光素子６４６の構成は、上記実施の形態に準ずる。すなわち、第１の電極６３８及び第２の電極６４４は、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。発光物質を含む層６４２は、少なくとも母体材料と、不純物元素と、で構成される発光材料を含む。電子供給層６４０は、発光物質を含む層６４２に含まれる母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質またはダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質を用いる。また、絶縁層を設ける場合は、無機絶縁材料、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料と有機絶縁材料との混合材料等を用いる。さらに、発光物質を含む層の一方の面に接する電子供給層と、他方の面に接する正孔供給層とを設ける場合は、正孔供給層に、発光物質を含む層に含まれる母体材料の仕事関数よりも大きい仕事関数の物質を用いる。

基板６３０は、ガラス基板、石英基板やステンレス基板の一表面に絶縁層を形成したものを用いることができる。その他、後工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等も用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用することもできる。

ゲート線６０２、ゲート電極６０３は、特に限定されることはなく、さまざまな導電性材料を用いることができる。例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料のうち、いずれか１つ又は複数を単層又は積層して用いることができる。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料を用いることもできる。

配線６１６、配線６１７、配線６１８、データ線６０４及び電源供給線６１２についても、特に限定されることはなく、さまざまな導電性材料を用いることができる。但し、配線として機能するため、低抵抗材料を用いることが好ましい。例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バリウム（Ｂａ）等の元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料のうち、いずれか１つ又は複数を単層又は積層して用いることができる。また、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）を主成分とする合金材料又は化合物材料を用いることができる。もちろん、前述の低抵抗材料と、シリコン若しくはゲルマニウムを主成分とする材料とを積層して用いることもできる。

ゲート絶縁層６３２は、酸化珪素、窒化珪素、または酸素及び窒素を含む珪素等の絶縁材料からなる単層又は積層を用いることができる。

半導体層６２０、半導体層６２２は、シリコン（Ｓｉ）、シリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を主成分とする無機半導体材料を用いることができる。その他、ペンタセン、オリゴチオフェン等を主成分とする有機半導体材料を用いることもできる。

第１の絶縁層６３４、第２の絶縁層６３６は、有機絶縁材料、無機絶縁材料、又は有機絶縁材料及び無機絶縁材料の混合材料を用いることができる。無機絶縁材料は、酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。有機絶縁材料はポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザン等を用いることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリシラザンは、シリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される。

本実施の形態のように、発光物質を含む層に接して電子供給層を設けた本発明の発光素子を有することによって、表示装置の消費電力を低減することができる。また、発光効率がよい発光素子を有するため、高画質化な表示装置を得ることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、図６（Ｂ）に示したアクティブマトリクス型表示装置の作製方法を、図７、図８を用いて説明する。

まず、基板６３０上に、第１の導電層をスパッタリング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、液滴吐出法、インクジェット法、印刷法等により形成する。第１の導電層の膜厚は、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、ガラス基板６３０上に、スパッタリング法によりタングステン層を膜厚１５０ｎｍで形成する。次いで、第１の導電層をフォトリソグラフィ法及びエッチング法で加工し、ゲート線６０２及びゲート電極６０３を形成する（図７（Ａ））。ここで形成されるゲート線６０２の一部はスイッチング用ＴＦＴ６０６のゲート電極として機能する。また、ゲート電極６０３の一部は駆動用ＴＦＴ６１０のゲート電極として機能する。

次いで、ゲート線６０２及びゲート電極６０３上にゲート絶縁層６３２を、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成する。ゲート絶縁層６３２の膜厚は、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、スパッタリング法により、酸化珪素層（ＳｉＯ_２）を膜厚１００ｎｍで形成する（図７（Ｂ））。

次いで、ゲート絶縁層６３２上に、半導体層をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成する。半導体層の膜厚は、好ましくは１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、スパッタリング法により酸化亜鉛（ＺｎＯ）層を膜厚１００ｎｍで形成する。そして、半導体層を、フォトリソグラフィ法及びエッチング法で加工し、半導体層６２０、半導体層６２２を形成する（図７（Ｃ））。

次いで、ゲート絶縁層６３２に、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、ゲート電極６０３に達するコンタクトホールを形成する。そして、半導体層６２０、６２２上に、第２の導電層をスパッタリング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、液滴吐出法、インクジェット法、印刷法等により形成する。第２の導電層の膜厚は、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、スパッタリング法によりアルミニウムとチタンの合金層を膜厚２００ｎｍで形成する。そして、第２の導電層を、フォトリソグラフィ法及びエッチング法で加工し、配線６１６、６１７、６１８を形成する（図７（Ｄ））。このとき、半導体層６２０は、配線６１７を介して、ゲート電極６０３と電気的に接続される。

次いで、配線６１６、６１７、６１８上に第１の絶縁層６３４を、スパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法等により形成する。第１の絶縁層６３４の膜厚は、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、スパッタリング法により酸化珪素層を膜厚５００ｎｍで形成する。

次いで、第１の絶縁層６３４に、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、配線６１６に達するコンタクトホールを形成する。そして、第１の絶縁層６３４上に、第３の導電層をスパッタリング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、液滴吐出法、インクジェット法、印刷法等により形成する。第３の導電層の膜厚は、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、スパッタリング法によりアルミニウムとチタンの合金層を膜厚２００ｎｍで形成する。そして、第３の導電層を、フォトリソグラフィ法及びエッチング法で加工し、データ線６０４、電源供給線６１２を形成する（図８（Ａ））。このとき、データ線６０４は、配線６１６を介して、半導体層６２０と電気的に接続される。

次いで、データ線６０４、電源供給線６１２、及び第１の絶縁層６３４上に、第２の絶縁層６３６をスパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法等により形成する。第２の絶縁層６３６の膜厚は、平坦化させるために、好ましくは５００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、スパッタリング法により酸化珪素層を膜厚１０００ｎｍで形成する（図８（Ｂ））。

次いで、第２の絶縁層６３６及び第１の絶縁層６３４に、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、配線６１８に達するコンタクトホールを形成する。そして、第２の絶縁層６３６上に、第１の電極６３８を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルーゲル法等により形成する。第１の電極６３８の膜厚は、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、アルミニウムを用いて、スパッタリング法により膜厚２００ｎｍで形成する。このとき、第１の電極６３８は、配線６１８を介して半導体層６２２と電気的に接続される。

次いで、第１の電極６３８上に、電子供給層６４０を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾルーゲル法等により形成する。電子供給層６４０の膜厚は、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、リチウムを用いて、真空蒸着法により膜厚２００ｎｍで形成する。

次いで、電子供給層６４０上に、発光物質を含む層６４２を形成する。なお、ここで形成する発光素子が薄膜型の場合は、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等により形成する。また、分散型の場合は、液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法等により形成する。発光物質を含む層６４２の膜厚は、好ましくは１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で形成する。ここでは、マンガンを０．５ｗｔ％含む硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用いて、スパッタリング法により膜厚２００ｎｍで形成する。なお、このとき、含有させる不純物元素を変え、異なる色の発光を呈する発光物質を含む層を、メタルマスク等を用いて、それぞれ独立して形成してもよい。異なる色の発光を呈する発光物質を含む層を作り分けることで、多色表示が可能な表示装置を得ることができる。

次いで、発光物質を含む層６４２上に、第２の電極６４４を形成する。第２の電極６４４は、第１の電極６３８と同様に形成すればよい。ここでは、インジウム錫酸化物を用いて、スパッタリング法により膜厚５０ｎｍで形成する（図８（Ｃ））。

以上の工程で、発光素子６４６、スイッチング用ＴＦＴ６０６、駆動用ＴＦＴ６１０を含む表示装置を得ることができる。

本実施の形態のように、発光物質を含む層に接して電子供給層を設けた本発明の発光素子を有することによって、表示装置の消費電力を低減することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有するアクティブマトリクス型の表示装置について、図９を用いて説明する。なお、本発明における表示装置は、本発明の発光素子に加えて発光素子を駆動する駆動回路等の制御手段を構成に含む。また、図９（Ａ）には、表示装置の上面を示す模式図、図９（Ｂ）には図９（Ａ）中の破線Ｑ−Ｒにおける断面図を示す。

本実施の形態で説明する表示装置９００は、基板９０１上に画素部９０２と、画素部９０２を駆動する駆動回路部９０４と、を有する。また、基板９０１の上方には、シール材９１０を介して封止基板９０８が設けられている。さらに、基板９０１上には、端子部９０６が設けられている。画素部９０２を構成する複数の素子の動作を制御する信号や電源電位は、端子部９０６を介して、外部から入力される。

画素部９０２には、本発明の発光素子９３０と、駆動用ＴＦＴ９２４と、スイッチング用ＴＦＴ９２２と、蓄積容量９２０と、が設けられている。本実施の形態の発光素子９３０は、第１の電極９３２と、電子供給層９３４と、発光物質を含む層９３６と、第２の電極９３８と、が順次積層された構造を有する。なお、発光素子９３０については、上記実施の形態に準ずるものとし、発光物質を含む層と、該発光物質を含む層に接する電子供給層と、を少なくとも含むものとする。したがって、発光素子９３０は、発光物質を含む層に接する絶縁層を有する構造でもよいし、発光物質を含む層の一方の面に接する電子供給層と、他方の面に接する正孔供給層とを有する構造でもよい。発光素子９３０の第１の電極９３２は、第１の絶縁層９１４及び第２の絶縁層９１６に設けられたコンタクトホールを介して、駆動用ＴＦＴ９２４と電気的に接続される。また、駆動用ＴＦＴ９２４、スイッチング用ＴＦＴ９２２、及び蓄積容量９２０についても、上記実施の形態に準じる。

また、発光素子９３０の第１の電極９３２の端部は、隔壁層９１８で覆われている。隔壁層９１８は、酸化珪素、窒化珪素等の無機絶縁材料、アクリル、ポリイミド、等の有機絶縁材料、またはシロキサン等を用いて形成される。隔壁層９１８により、隣接して設けられる別の発光素子と分離することができる。なお、本実施の形態のように、丸みを帯びた形状のエッジを有する隔壁層９１８とすることで発光層を成膜時のカバレッジが良くなるため、発光素子の特性不良または劣化を低減させることができる。

駆動回路部９０４には、複数のトランジスタ９２６が設けられており、画素部９０２の動作を制御する駆動回路を構成する。画素部９０２の動作を制御する駆動回路部９０４には、例えば、シフトレジスタ、デコーダ、バッファ、サンプリング回路、ラッチ等が設けられる。

また、基板９０１と封止基板９０８とは、画素部９０２及び駆動回路部９０４が封じ込められるように、シール材９１０を介して貼り合わされている。また、封止基板９０８には、カラーフィルタ９４２と遮光層９４４とが設けられている。なお、本発明は特に限定されず、カラーフィルタ９４２又は遮光層９４４を設けなくともよい。また、基板９０１及び封止基板９０８は、特に限定されず、ガラス基板、プラスチック基板（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン等）等を用いればよい。

さらに、基板９０１と封止基板９０８とで封止された内部９４８は、窒素、またはアルゴン等の不活性ガスで充填されていてもよいし、樹脂材料等によって充填されていてもよい。また、充填される樹脂材料には、乾燥剤が含まれていてもよい。なお、本発明を含む無機発光素子は水分による劣化に強いため、必ずしも発光素子上を封止する必要はない。

また、端子部９０６は、導電性接着剤９５２等を用いて配線９５０にフレキシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）９５４が接続されている。

本実施の形態のように、発光物質を含む層に接して電子供給層を設けた本発明の発光素子を有することによって、表示装置の消費電力を低減することができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態３乃至実施の形態６に示すいずれかの表示装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。

本発明の発光素子を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、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）、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Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（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。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。

図１０（Ａ）は本発明に係るテレビ装置１４００であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有する。よって、このテレビ装置は低消費電力化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。

図１０（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有する。よって、このコンピュータは低消費電力化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。

図１０（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有する。よって、この携帯電話は低消費電力化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

図１０（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有する。よって、このカメラは低消費電力化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

以上の様に、本発明の表示装置の適用範囲は極めて広く、この表示装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の表示装置を用いることにより、消費電力の低い電子機器を提供することが可能となる。

また、本発明の表示装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１１を用いて説明する。

図１１は、本発明の表示装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１１に示した液晶表示装置は、筐体５１０１、液晶層５１０２、バックライト５１０３、筐体５１０４を有し、液晶層５１０２は、ドライバＩＣ５１０５と接続されている。また、バックライト５１０３は、本発明の表示装置が用いられおり、端子５１０６により、電流が供給されている。

本発明の表示装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明の表示装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の表示装置は薄型で低消費電力であるため、液晶表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。

図１２は音響再生装置の具体例としてカーオーディオを示しており、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、操作スイッチ７０４を含む。表示部７０２は実施の形態３の表示装置（パッシブ型）又は実施の形態４乃至６の表示装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の表示装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、消費電力の低い表示部を構成することができる。また、本実施の形態では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。

図１３は、音響再生装置の一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１３に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態３の表示装置（パッシブ型）又は実施の形態４乃至６の表示装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の表示装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、消費電力の低い表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０ギガバイト〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０２及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで、さらに消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。

以上の様に、本発明を適用して作製した表示装置の適用範囲は極めて広く、この表示装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、消費電力の低い電子機器を得ることができる。

図１４は、本発明を適用した表示装置を、室内の照明装置１４０１、１４０２として用いた例である。照明装置１４０１は天井に取り付け、照明装置１４０２は壁に埋め込んだ態様と示している。本発明の表示装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の表示装置は、消費電力が低いため、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した表示装置を、室内の照明装置１４０１として用いた部屋に、図１０（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置１４００を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。

照明装置としては、本実施の形態で示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。

本発明の発光素子の一例を示す図。 本発明の発光素子の一例を示す図。 本発明の発光素子のキャリアの移動を説明する図。 本発明の表示装置の一例を示す図。 本発明の回路構成の例を示す図。 本発明の表示装置の一例を示す図。 本発明の表示装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の表示装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の表示装置の一例を示す図。 本発明の電子機器の一例を示す図。 本発明の電子機器の一例を示す図。 本発明の電子機器の一例を示す図。 本発明の電子機器の一例を示す図。 本発明の照明装置の一例を示す図。 従来の無機発光素子を示す図。

符号の説明

１００ 発光素子
１０２ 第１の電極
１０４ 電子供給層
１０６ 発光物質を含む層
１１０ 第２の電極
１２０ 発光素子
１２２ 電子供給層
１２４ 正孔供給層
１２６ 発光物質を含む層

Claims (17)

1. 第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層と接する電子供給層と、を有し、
   前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、不純物元素と、を少なくとも含み、
   前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする発光素子。
2. 第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層の一方の面と接する電子供給層と、前記発光物質を含む層の他方の面と接する絶縁層と、を有し、
   前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、不純物元素と、を少なくとも含み、
   前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする発光素子。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記不純物元素は、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）又はプラセオジム（Ｐｒ）のいずれかであることを特徴とする発光素子。
4. 第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層と接する電子供給層と、を有し、
   前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、を少なくとも含み、
   前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする発光素子。
5. 第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層の一方の面と接する電子供給層と、前記発光物質を含む層の他方の面と接する絶縁層と、を有し、
   前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、を少なくとも含み、
   前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含むことを特徴とする発光素子。
6. 第１の電極と第２の電極との間に、発光物質を含む層と、前記発光物質を含む層の一方の面と接する電子供給層と、前記発光物質を含む層の他方の面と接する正孔供給層と、を有し、
   前記発光物質を含む層は、硫化物、酸化物又は窒化物である母体材料と、第１の不純物元素と、第２の不純物元素と、を少なくとも含み、
   前記電子供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも小さい仕事関数の物質を含み、
   前記正孔供給層は、前記母体材料の仕事関数よりも大きい仕事関数の物質を含むことを特徴とする発光素子。
7. 請求項６において、
   前記正孔供給層は、仕事関数が４．５ｅＶ以上の物質であることを特徴とする発光素子。
8. 請求項６において、
   前記正孔供給層は、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、セレン（Ｓｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの元素または前記元素の化合物のうち、いずれか１つ又は複数であることを特徴とする発光素子。
9. 請求項４乃至請求項８のいずれか一において、
   前記第１の不純物元素は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）であることを特徴とする発光素子。
10. 請求項４乃至請求項９のいずれか一において、
    前記第２の不純物元素は、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）であることを特徴とする発光素子。
11. 請求項４乃至請求項１０のいずれか一において、
    前記発光物質を含む層は、さらに第３の不純物元素としてマンガン（Ｍｎ）を含むことを特徴とする発光素子。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一において、
    前記発光物質を含む層が含む母体材料は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ_２Ｓ_３）、硫化ガリウム（Ｇａ_２Ｓ_３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、ＣａＧａ_２Ｓ_４、ＳｒＧａ_２Ｓ_４、ＢａＧａ_２Ｓ_４、ＢａＡｌ_２Ｓ_４、ＣａＡｌ_２Ｓ_４、ＳｒＣａＹ_２Ｓ_４のいずれかであることを特徴とする発光素子。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一において、
    前記電子供給層は、仕事関数が４ｅＶ以下の物質であることを特徴とする発光素子。
14. 請求１乃至請求項１２のいずれか一において、
    前記電子供給層は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属元素、スカンジウム（Ｓｃ）、ヒ素（Ａｓ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）等の元素または前記元素の化合物のうち、いずれか１つ又は複数であることを特徴とする発光素子。
15. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一において、
    前記電子供給層は、ダイヤモンド又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの負の電子親和力をもつ物質であることを特徴とする発光素子。
16. 請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の前記発光素子を有することを特徴とする表示装置。
17. 請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の前記発光素子を表示部に有することを特徴とする電子機器。

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