JP2015057792A

JP2015057792A - 発光装置

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Publication number: JP2015057792A
Application number: JP2014235395A
Authority: JP
Inventors: 野田　剛司; Goji Noda; 剛司野田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: US20130119379A1; US7851989B2; US20060232203A1; JP2011181508A; US20110140101A1; US8362688B2; JP2013020986A; JP6049675B2; US9246056B2

Abstract

【課題】電極にアルミニウム等の反射性の高い材料を用いる場合であっても、接触抵抗を
高めることなく、電極上に酸素を有する層を形成することができる発光装置及びその作製
方法を提供することを課題とする。
【解決手段】電極にアルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金、又は銀を含む合金等の
反射性の高い導電膜を用い、導電膜上に高融点金属材料からなる導電膜を設けた積層構造
からなる電極を有する発光素子、又は当該発光素子を有する発光装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属酸化物を有する混在層を含む発光素子を備えた発光装置に関する。

発光素子を有する表示装置（以下、発光装置と呼ぶ）は、液晶表示装置と比較して、広視
野角、低消費電力、高応答速度という利点を有しており、その研究開発が盛んに行われて
いる。

発光素子は、一対の電極間に発光物質を備えた構成を有しており、該電極の透光性に応じ
て、発光物質からの光が出現される。

例えば、一方向に光を出現させたい場合、該一方向側に設けられた一方の電極を、透光性
を有する材料を用い、他方の電極を、反射性を有する材料を用いて形成する。他方の電極
による反射を有効に使うことにより、光の取り出し効率を高めることができる。

また、一対の電極間の光学的距離がある数式を満たすようにした共振器構造を導入し、共
振波長と、取り出したい光のスペクトルのピーク波長を一致させた表示装置が提案されて
いる（特許文献１参照）。

特開２００４−１７８９３０号公報

ところで、特許文献１のように上方に出射するパネルにおいて陽極は反射電極として用い
るため、アルミニウムや銀等の可視光での反射率が高い材料が望ましい。銀は加工が難し
いため、陽極にはアルミニウムを用いることが多い。

しかしアルミニウムや銀といった反射率の高い材料は酸化されやすく、例えばアルミニウ
ムや銀等の導電膜上に酸素を含有する層を形成する場合、該導電膜は酸化されてしまう。
酸化後は絶縁特性に近づくため、接触抵抗が高くなってしまう。その結果、電流を充分に
供給することができず、駆動電圧が高くなり、電極として用いることが難しかった。

そこで本発明は電極にアルミニウム等の可視光の反射率が高い材料を用いる場合であって
も、接触抵抗を高めることなく、該電極上に酸素を含有する層を形成することができる発
光装置及びその作製方法を提供することを課題とする。

上記課題を鑑み本発明は、高い反射率が求められる電極（反射電極と記す）に、アルミニ
ウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（Ａｌ合金）、又は銀を含む合金（
Ａｇ合金）等の反射性の高い導電膜と、該導電膜の上層に設けられた高融点金属材料から
なる導電膜との積層構造からなる電極を特徴とする。そして本発明の発光装置は、高融点
金属材料からなる導電膜上に、酸素を含有する層である金属酸化物を有する混在層を設け
た発光素子を有する。すなわち本発明は、積層構造とした電極の一である高融点金属材料
からなる導電膜に接して金属酸化物を有する混在層を形成することを特徴とする。
アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（Ａｌ合金）、又は銀を含
む合金（Ａｇ合金）等の反射性の高い導電膜は、金属酸化物を有する混在層により酸化す
ることが懸念されるが、高融点金属材料からなる導電膜を設けたことにより、酸化を防止
することができる。

なお高融点金属材料からなる導電膜には、当該金属酸化物を有する混在層によって酸化さ
れない材料、又は酸化される場合であっても導電性を示す材料であればよい。また高融点
金属材料からなる導電膜は、金属酸化物との接触抵抗が低い材料であると表記することが
できる。このような高融点金属材料からなる導電膜の材料には、チタン（Ｔｉ）、タング
ステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、またはこれらを有する化合物、例えばチタン化合物
である窒化チタン（ＴｉＮ）を用いることができる。

このような本発明の発光素子において、発光素子からの光が射出される側の透明電極には
、酸化インジウム酸化スズ合金（ＩＴＯ）等の透明電極材料を用いる。またＩＴＯ以外に
も、反射率の高い反射性材料、言い換えると非透光性材料であって、当該材料の膜厚を光
が透過する程度まで薄膜化した材料を用いてもよい。このように光の射出側の電極に、薄
膜化された反射性を有する材料を用いると、反射電極との間で、発光素子からの光を干渉
させることができ、光の外部取り出し効率を高めることができる。

また本発明の発光素子において、反射電極で反射する発光層からの光と、発光層から直接
出射される光とに干渉を生じさせ、発光素子の光の外部取り出し効率を高めることもでき
る。このように取り出し効率を高めるためには、電界発光層のいずれかの層、具体的には
反射電極と発光層との間の層の膜厚を制御する。また取り出し効率が高くなるように膜厚
を、発光色ごとに異ならせるように膜厚を制御するとよい。

以下に、本発明の具体的な形態を示す。

本発明は、積層された第１の電極と、第１の電極上に設けられた電界発光層と、電界発光
層上に設けられた第２の電極と、を有し、電界発光層は、第１の電極と接する側に金属酸
化物を有する混在層を含み、第１の電極は、金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が低
い材料からなる導電膜を含む発光装置である。金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が
低い材料とは、高融点金属材料である。

別形態の本発明は、第１の電極が有する第１の導電層及び第２の導電層と、第２の導電層
に接して設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた第２の電極と、を有し、電
界発光層において、第２の導電層と接する領域には金属酸化物を有する混在層が設けられ
ており、第２の導電層は金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が低い材料からなる導電
膜からなる発光装置である。金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が低い材料とは、高
融点金属材料である。

別形態の本発明は、反射性を有する、積層された第１の電極と、第１の電極上に設けられ
た電界発光層と、電界発光層上に設けられた、透光性を有する第２の電極と、を有し、第
１の電極は、電界発光層と接する側に高融点金属材料からなる導電膜を含み、電界発光層
は、第１の電極と接する側に金属酸化物を有する混在層を含む発光装置である。高融点金
属材料の一例として、窒化チタンが挙げられる。

別形態の本発明は、反射性を有する第１の電極が有する第１の導電層及び第２の導電層と
、第２の導電層に接して設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた、透光性を
有する第２の電極と、を有し、第２の導電層は高融点金属材料からなり、電界発光層にお
いて、第２の導電層と接する領域には金属酸化物を有する混在層が設けられている発光装
置である。高融点金属材料の一例として、窒化チタンが挙げられる。

別形態の本発明は、積層された第１の電極と、第１の電極上に設けられた電界発光層と、
電界発光層上に設けられた第２の電極とを有する赤色、緑色、及び青色を呈する複数の発
光素子を有し、第１の電極は、電界発光層と接する側に窒化チタンからなる導電膜を含み
、電界発光層は、第１の電極と接する側に金属酸化物を有する混在層を含み、赤色、緑色
、及び青色を呈する発光素子において、第１の電極の膜厚は同一であり、電界発光層、具
体的には金属酸化物を有する混在層の膜厚が異なっている発光装置である。

別形態の本発明は、第１の電極が有する第１の導電層及び第２の導電層と、第２の導電層
に接して設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた第２の電極とを有する赤色
、緑色、及び青色を呈する複数の発光素子を有し、第２の導電層は窒化チタンからなり、
電界発光層において、第２の導電層と接する領域には金属酸化物を有する混在層が設けら
れており、赤色、緑色、及び青色を呈する発光素子において、第１の電極の膜厚は同一で
あり、電界発光層の膜厚、具体的には金属酸化物を有する混在層の膜厚が異なっている発
光装置である。

また本発明において第１の電極にはスイッチング用素子として薄膜トランジスタが接続さ
れている。当該薄膜トランジスタはｎチャネル型又はｐチャネル型を有する。

なお電界発光層において、第１の電極に接する層に金属酸化物の混在層ではなく、酸化イ
ンジウム酸化スズ合金（ＩＴＯ）等の透明導電層を用いてもよい。透明導電層を用いる場
合、透明導電層と接触抵抗が低い、高融点金属材料を、第１の電極の上層に用いればよい
。

また反射電極には、アルミニウムの代わりにアルミニウム合金、銀、又は銀合金を用いて
もよい。アルミニウム合金、銀、銀合金も反射性を有する金属材料であるからである。ま
た、窒化チタンの代わりに、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）
を用いてもよい。これら材料を代替する場合、電界発光層の下層であって、金属酸化物を
有する混在層と接する側には、該層と接触抵抗が低い、高融点金属材料を第１の電極の上
層に用いる。

発光素子の反射電極にアルミニウム等の反射性の高い電極材料と、窒化チタン等の高融点
金属材料とからなる積層構造を用いることにより、金属酸化物を有する混在層と、当該反
射電極の接触抵抗を良好にすると同時に、高い光の取り出し効率を得ることができる。そ
の結果、従来の反射電極であるアルミニウム単層、又は窒化チタン単層を用いる場合に比
べて、高い輝度を持った発光素子及び発光装置を提供することができる。

本発明の発光素子を示した図である本発明の発光素子を示した図である本発明の発光素子を有する画素を示した断面図である本発明の発光素子を有する画素を示した断面図である本発明の発光素子を有する画素回路を示した図である本発明の発光素子を有する電子機器を示した図であるシミュレーションに用いた本発明の発光素子を示した図であるシミュレーション結果を示すグラフであるシミュレーション結果を示すグラフであるシミュレーション結果を示すグラフであるシミュレーション結果を示すグラフである本発明の発光素子を有する画素回路を示した図である本発明の発光素子を有する画素を示した断面図である本発明の発光素子を有する画素を示した断面図である

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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。なお、実施の形態を説明するため
の全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り
返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、発光素子の構成について説明する。

図１に示すように、本発明の発光素子は、対向する第１の電極１０１、第２の電極１０２
を有し、第１の電極１０１から順に、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３
が積層されている。このような発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２とに
電位差を与えると、発光することができる。例えば第１の電極の電位を、第２の電極の電
位より高くすると、第１の層１１１から第２の層１１２へ正孔が注入され、第３の層１１
３から第２の層１１２へ電子が注入される。正孔と、電子とが、第２の層１１２において
再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は、基底状態に戻る
ときに発光し、第２の電極１０２から発光を得ることができる。このような発光は、透光
性を有する第２の電極１０２から発光を得ることができる。言い換えると、発光を取り出
したい側の電極に、透光性を有する材料を用いる。

第１の電極１０１は反射性を有し、第２の電極１０２は透光性を有する。反射性を有する
電極を反射電極と記し、透光性を有する電極を透明電極と記すことができる。

このような発光素子において、第１の電極１０１を少なくとも２層の導電層１０１ａ、１
０１ｂから構成する。すなわち第１の電極１０１を積層構造によって構成する。その結果
、第１の電極１０１に対する光の反射率を高めると同時に、第１の層１１１に金属酸化物
を有する混在層といった酸素を含有する層を用いた場合であっても、第１の層１１１との
接触抵抗を良好なものとすることができる。

第１の導電層１０１ａには反射性の高い、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金
、これらのいずれかを有する合金を用いることができる。このような反射性の高い材料は
酸化しやすいため、後に第１の層１１１を形成するとき、表面に酸化物が形成される恐れ
があることがわかった。酸化物が形成されると絶縁性特性を示すようになり、接触抵抗が
増加してしまう。また、金属酸化物を有する混在層を有する発光素子は、その特性が高く
、好ましかった。そこで、第２の導電層１０１ｂには高融点金属材料、例えば窒化チタン
、チタン、タングステン、モリブデンを用いることとした。すなわち、第２の導電層１０
１ｂとして用いられる高融点金属材料からなる導電層とは、金属酸化物を有する混在層の
形成によって酸化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料である。

なお金属酸化物を有する混在層とは、当該金属酸化物と、有機化合物とが混在している層
である。混在層は、金属酸化物と有機化合物とが厳密に混在している必要はなく、共蒸着
法によって作製された程度に混在した状態を含む。例えば、共蒸着法によって作製した結
果、各層が非常に薄く積層した状態も含まれる。

本構成により、第１の電極１０１の反射性を高めると同時に、第１の層１１１との接触抵
抗を良好なものとすることができる。

また第２の電極１０２である透明電極には、ＩＴＯ、ＩＴＯに珪素が混入したＩＴＳＯ、
２から２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等を用いることができる。また上記の反射
性材料を薄くし、透光性を有するように薄膜化して形成してもよい。このような薄膜化さ
れた反射性の材料を用いることによって、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間で
発光を干渉させることができ、取り出し効率を高めることができる。

これらの反射電極や透明電極は、スパッタリング法や蒸着法等を用いて形成することがで
きる。また反射電極において、第１の導電層１０１ａと第２の導電層１０１ｂとは、大気
開放することなく連続して形成することができる。さらに、第１の電極１０１から第２の
電極１０２までを、大気開放することなく連続して形成することもできる。発光素子の不
純物汚染を防止する点で有利である。

次に第１の層１１１から第３の層１１３の構成について説明する。

第１の層１１１は、正孔を発生する層である。このような層としては、例えば、正孔輸送
性物質と、その物質に対して電子受容性を示す物質と含む層が挙げられる。また正孔輸送
性物質に対して電子受容性を示す物質は、モル比が０．５から２（＝正孔輸送性物質に対
して電子受容性を示す物質／正孔輸送性物質）と成るように第１の層１１１が含まれてい
ることが好ましい。

正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の輸送性が高い物質であり、例えば、４，４’−ビ
ス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、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（略称：
ＴＰＤ）、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
（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−｛
４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（
略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物や、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）、銅
フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフ
タロシアニン化合物等の有機化合物を用いることができる。なお、正孔輸送性物質は、こ
れらに限定されるものではない。

また、正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質は、例えば、バナジウム酸化物、モ
リブデン酸化物、ニオブ酸化物、レニウム酸化物、タングステン酸化物、ルテニウム酸化
物、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、及びタンタ
ル酸化物等のいずれかの金属酸化物を用いることができる。なお正孔輸送性物質に対して
電子受容性を示す物質は、これらに限定されるものではない。

正孔輸送性物質となる有機化合物と、その物質に対して電子受容性を示す金属酸化物とが
混在した混在層は、共蒸着法により作製することができる。具体的に第１の層１１１は、
抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と
電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリング法による成膜、電子ビー
ム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成することが
できる。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場
合も同様に、同種、異種方法を組み合わせて形成することができる。

なお第１の層１１１に、その他の有機化合物を含んでいてもよい。その他の有機化合物に
は、ルブレン等が挙げられる。ルブレンを加えることにより、信頼性を向上させることが
できる。

この他、第１の層１１１は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、
コバルト酸化物、銅酸化物のような金属酸化物からなる層としてもよい。

但し、第１の層１１１は、上記のように有機化合物と金属酸化物とを有する混在層から形
成すると、導電性が高くなり好ましい。導電性が高いと、第１の層１１１を厚膜化するこ
とができ、第１の電極１０１と第２の電極１０２との短絡を防止することができる。

さらに、発光素子において、第１の電極１０１で反射する発光層からの光と、発光層から
直接出射される光とに干渉を生じさせ、発光素子の光の外部取り出し効率を高めることも
できる。このように取り出し効率を高めるためには、第１の層１１１の膜厚を制御すれば
よい。また発光素子からの光によって、発光色ごとに第１の層１１１の膜厚を異ならせる
とよい。

このような第１の層１１１と接触抵抗が良好な材料を、第１の電極１０１の上層である第
２の導電層１０１ｂに用いる。本実施の形態では、第１の層１１１にモリブデン酸化物を
含む混在層を用い、第２の導電層１０１ｂに窒化チタンを用い、第１の電極１０１の下層
である第１の導電層１０１ａにはアルミニウムを用いる。その結果、第１の電極１０１と
第１の層１１１との接触抵抗を良好にすると同時に、高い光の取り出し効率を得ることが
できる。

第２の層１１２は、発光層を含む層である。第２の層１１２の構造は、単層でも多層でも
構わない。例えば、図１に示すように、第２の層１１２は、発光層１２２の他、正孔輸送
層１２１、電子輸送層１２３、電子注入層１２４といった機能的に異なる層を有すること
ができる。勿論、第２の層１１２は発光層１２２のみからなる単層であってもよい。

また第２の層１１２は、発光物質が、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きい
エネルギーギャップを有する物質からなる層中に、分散して含まれた層を有すればよい。
なお、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質である。な
お、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップを
いう。

発光物質を分散させるために用いる物質には、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−
２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、
または４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール
誘導体の他、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐ
ｐ_２）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚ
ｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。但し、発光物質を分散させるために用
いる物質はこれらの材料に限定されない。上記のような構造であると、発光物質からの発
光が、濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。

赤色系の発光を得たいときには、第２の層１１２に、４−ジシアノメチレン−２−イソプ
ロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル
］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２
−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン
（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，
１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：
ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキ
シ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン、ビス
［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナイト］イリジウム（アセチルアセ
トナート）（略称：Ｉｒ［Ｆｄｐｑ］_２ａｃａｃ）等を用いることができる。但しこれら
の材料に限定されず、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下に発光スペクトルのピークを有する
発光を呈する物質を用いることができる。

緑色系の発光を得たいときは、第２の層１１２に、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略
称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム（略称：Ａｌｑ_３）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、５０
０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いる
ことができる。

青色系の発光を得たいときは、第２の層１１２に、９，１０−ジ（２−ナフチル）−ｔｅ
ｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１
０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラ
セン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラ
ト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニ
ルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等を用いることができる。但しこれらの
材料に限定されず、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に発光スペクトルのピークを有する発
光を呈する物質を用いることができる。

なお、図１に示すように正孔輸送層１２１を設けたことにより、第１の電極１０１と、発
光層１２２との距離を長くすることができ、発光が金属に起因して消光することを防ぐこ
とができる。なお、正孔輸送層１２１とは、第１の電極１０１から注入された正孔を発光
層１２２へ輸送する機能を有する層である。具体的な材料は、上述したα−ＮＰＤ、ＴＰ
Ｄ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤなどを用いることができる。但し、正孔輸送
層１２１は、これらに限定されず、前述のような電子の移動度よりも正孔の移動度が高い
正孔輸送性物質を用いて形成することができる。具体的には１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の
正孔移動度を有する物質を用いて、正孔輸送層１２１を形成すると好ましい。また、正孔
輸送層１２１は、上記に記載の物質からなる層を二以上組み合わせて形成した多層構造の
層であってもよい。

また、図１に示すように、第２の電極１０２と発光層１２２との間に電子輸送層１２３を
設けることができる。このように、電子輸送層１２３を設けたことにより、第２の電極１
０２と発光層１２２との距離を長くすることができ、発光が金属に起因して消光すること
を防ぐことができる。電子輸送層１２３とは、注入された電子を発光層１２２へ輸送する
機能を有する層である。具体的な材料は、Ａｌｑ_３、Ａｌｍｑ_３、ＢｅＢｑ_２、ＢＡｌｑ
、Ｚｎ（ＢＯＸ）_２、Ｚｎ（ＢＴＺ）_２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ
、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ等を用いて形成することができる。但し、電子輸送層１２３はこれ
らに限定されず、正孔の移動度よりも、電子の移動度が高い電子輸送性物質を用いて形成
すればよい。具体的には１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて、
電子輸送層１２３を形成すると好ましい。また電子輸送層１２３は、上記に記載の物質か
らなる層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。

さらに図１に示すように、第２の電極１０２と電子輸送層１２３との間には、電子注入層
１２４を有していてもよい。なお、電子注入層１２４とは、第２の電極１０２等から電子
輸送層１２３へ電子の注入を補助する機能を有する層である。具体的な材料は、フッ化カ
ルシウムやフッ化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩などを用いることができる。この他、トリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム（略称：Ａｌｑ_３）やバソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などのいわゆる電子輸送性
の材料にリチウムなどのドナー性化合物を添加した層も用いることができる。また、上述
した電子輸送性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層により、電子
注入層１２４を形成してもよい。但し、電子注入層１２４は、これらに限定されるもので
はない。

なお、第２の層１１２に含まれる層のうち第１の層１１１と接する層は、第２の層１１２
が積層構造を有する場合、正孔輸送層１２１に相当する。

また第３の層１１３は、電子を発生する層である。このような層としては、例えば、電子
輸送性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層が挙げられる。なお電
子輸送性物質とは、正孔よりも電子の輸送性が高い物質であり、例えば、トリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト
）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナ
ト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フ
ェニルフェノラト−アルミニウム（略称：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（略称：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（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）等の金属錯体の
他、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（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（４−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（略称：ＯＸＤ−７）、３−
（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２
，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフ
ェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：
ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略
称：ＢＣＰ）、４，４’ −ビス（５−メチル−ベンゾオキサゾール−２−イル）スチル
ベン（略称：ＢｚＯｓ）等を用いることができる。但し、電子輸送性物質はこれらに限定
されない。

また、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質は、例えば、リチウム、セシウム等
のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテ
ルビウム等の希土類金属等を用いることができる。但し、電子輸送物質に対して電子供与
性を示す物質は、これらに限定されない。なお、電子輸送性物質に対して電子供与性を示
す物質が、モル比が０．５から２（＝電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質／電
子輸送性物質）と成るように第３の層１１３に含まれていることが好ましい。

また、第３の層１１３は、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンの
ような物質からなる層であってもよい。

また、第２の層１１２は発光層のみの単層構造からなる場合があったり、又は正孔輸送層
１２１等を有しない場合もある。このような場合であって発光層が第３の層１１３と接す
るとき、第２の層１１２に含まれる層のうち第３の層１１３と接する層に含まれる物質は
、発光物質を分散状態とするための物質に相当する。また、発光物質そのものに相当する
ことがある。発光物質そのものとなるのは、Ａｌｑ_３等のように特に分散状態としなくて
も発光することができ、且つキャリアの輸送性の良い発光物質では、分散状態とすること
なくＡｌｑ_３のみからなる層を発光層として機能させることができるためである。

このように、第２の層１１２と第３の層１１３とを接合することによって、第２の層１１
２から第３の層１１３への電子の注入が容易になる。

以上のような発光素子において、第１の電極として、金属酸化物を有する混在層に接した
、高融点金属材料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する
混在層に接して設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸
化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明によ
り、第１の電極１０１による反射性を高めると同時に、第１の電極１０１と第１の層１１
１との接触抵抗を良好なものとすることができる。なお本発明は上記効果を得ることがで
きればよく、図１に示した発光素子の構造に限定されるものではない。例えば、第２の電
極１０２を反射電極とし、第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、
積層構造を有する第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点
金属材料からなる導電層を形成する。その結果、第２の電極１０２の反射性を高めると同
時に、第３の層１１３との接触抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態２）
さらに本発明において、各発光色（赤色、緑色、青色）を呈する発光素子ごとに、電界発
光層のいずれか一つの層の膜厚を異ならせてもよい。その結果、発光波長の異なる発光素
子に対して、光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態では、実施の形態１
に示した電極構造に加えて、電界発光層、つまり第１の電極及び第２の電極を除くいずれ
か一の層の膜厚を異ならせた発光素子について説明する。

図２に示すように、赤系色（Ｒ）、緑系色（Ｇ）、青系色（Ｂ）を発光する発光素子は、
反射性を有する第１の電極１０１、及び透光性を有する第２の電極１０２の膜厚は共通な
ものとし、第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、第２の層１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１
２Ｂ、第３の層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂのいずれかの膜厚を異ならせる。例えば、
第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂを発光色毎に異ならせる。その結果、発光波長の
異なる発光素子に対して、光の取り出し効率を高めることができる。

これは発光領域からの光が入射した場合、反射電極たる第１の電極１０１での反射光に
は、位相の反転が生じ、直接光と反転光とによって光の干渉効果が生じる。その結果、発
光領域と反射電極との光学的距離（屈折率×距離に相当）が、発光波長の［（２ｍ−１）
／４］倍（ｍは任意の正の整数）、具体的には、光学的距離＝１／４、３／４、５／４・
・・倍の時には、発光の外部取り出し効率が高くなる。これは光の干渉が強め合う条件で
ある。このように強め合う条件を満たす光学的距離はいくつもあるため、光学的距離自体
を発光色ごとに異ならせてもよい。例えば、波長の関係で膜厚が薄くなってしまう青系色
は光学的距離＝３／４を満たし、その他の赤系色、緑系色は光学的距離＝１／４を満たす
ようにする。その結果、青系色において、光学的距離＝１／４を満たす場合よりも、光学
的距離＝３／４を満たす場合の方が厚膜化でき、電極間短絡を防止することができる。勿
論、光学的距離の数値は一例である。一方、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）具体的には
、ｍ＝１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなる。これは
光の干渉が弱め合う条件である。

したがって、本発明の発光素子において、発光領域と反射電極との光学的距離が、発光
波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）となるように、第１の層１１１から第
３の層１１３のいずれかの膜厚を各発光素子で異ならせるとよい。

特に、第１の層１１１から第３の層１１３において、電子と正孔が再結合する発光領域か
ら反射電極との間の層の膜厚を異ならせると好ましい。また、発光領域から透明電極たる
第２の電極１０２との間の層の膜厚を異ならせてもよい。さらにこれら両方の層の膜厚を
異ならせても構わない。このようにして、発光を効率よく外部に取り出すことができるよ
うに、各層の膜厚を決定する。

第１の層１１１から第３の層１１３のいずれかの膜厚を異ならせるため、層を厚膜化する
必要がある。そこで本発明は、厚膜化する層に、有機化合物と、無機化合物である金属酸
化物とが混在した混在層を用いることを特徴とする。

一般に、発光素子の層を厚膜化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかっ
た。しかし、有機化合物と無機化合物である金属酸化物とを有する混在層は厚膜化する場
合であっても、駆動電圧を高くすることがない。さらには、駆動電圧自体を低くすること
もできる。

そして第１の層１１１から第３の層１１３のいずれかを厚膜化することにより、第１の電
極１０１と第２の電極１０２とが短絡することを防止でき、量産性を高めることもでき、
非常に好ましい。

また、第１の層１１１から第３の層１１３を蒸着法で形成する場合、蒸着マスクをそのま
ま用いることができる。一方、反射電極や透明電極の膜厚を異ならせる場合では、その分
のフォトリソグラフィー法工程、エッチング工程が必要と考えられ、工程数が増加してし
まうため、第１の層１１１から第３の層１１３のいずれかの膜厚を異ならせると好ましい
。

このように膜厚を異ならせた構成を組み合わせることによって、光の取り出し効率をより
高めることができる。

（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画素の断面構造について、説明する。また
、発光素子への電流の供給を制御するトランジスタ（以下、駆動用トランジスタと呼ぶ）
がｐ型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であるとする。

図３の画素断面図は、各発光素子６０３Ｒ、６０３Ｇ、６０３Ｂから発せられる光を第２
の電極１０２側から取り出す、いわゆる上方出射型を示す。また、発光素子６０３Ｒ、６
０３Ｇ、６０３Ｂからはそれぞれ各発光色（ＲＧＢ）を呈すことができる（以下、合わせ
て発光素子６０３とも表記する）。発光素子６０３は、積層された第１の電極１０１（第
１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂからなる）と第２の電極１０２を有し、そ
れらの間には電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂが設けられている。電界発光層６
０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂは、第１の層１１１乃至第３の層１１３に相当する。第１の
電極１０１と、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂとは、それぞれ電気的に接続されて
いる。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、厚さが１０乃至２００ｎｍであって、島状に分
離された半導体膜により、チャネル形成領域を有する。半導体膜は、非晶質半導体膜、結
晶性半導体膜、微結晶半導体膜のいずれを用いてもよい。例えば、結晶性半導体膜を形成
する場合、まず非晶質半導体膜を形成し、加熱処理により結晶化された結晶性半導体膜を
形成することができる。加熱処理とは、加熱炉、レーザー照射、若しくはレーザー光の代
わりにランプから発する光の照射（以下、ランプアニールと表記する）、又はそれらを組
み合わせて用いることができる。

レーザー照射を用いる場合、連続発振型のレーザー（ＣＷレーザー）やパルス発振型のレ
ーザー（パルスレーザー）を用いることができる。

またパルス発振型のレーザーであって、半導体膜がレーザー光によって溶融してから固化
するまでに、次のパルスのレーザー光を照射できるような繰り返し周波数でレーザー光を
発振させることで、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。す
なわち、パルス発振の周期が、半導体膜が溶融してから完全に固化するまでの時間よりも
短くなるように、繰り返しの周波数の下限を定めたパルスビームを使用することができる
。実際に用いることができるパルスビームの発振周波数は１０ＭＨｚ以上であって、通常
用いられている数十Ｈｚから数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を使用する。

その他の加熱処理として、加熱炉を用いる場合、非晶質半導体膜を５００〜５５０℃で２
〜２０時間かけて加熱する。このとき、徐々に高温となるように温度を５００〜５５０℃
の範囲で多段階に設定するとよい。最初の低温加熱工程により、非晶質半導体膜の水素等
が出てくるため、結晶化の際の膜荒れを低減する、いわゆる水素だしを行うことができる
。さらに、結晶化を促進させる金属元素、例えばＮｉを非晶質半導体膜上に形成すると、
加熱温度を低減することができ好ましい。このような金属元素を用いた結晶化であっても
、６００〜９５０℃に加熱しても構わない。

但し、金属元素を形成する場合、半導体素子の電気特性に悪影響を及ぼすことが懸念され
るので、該金属元素を低減又は除去するためのゲッタリング工程を施す必要が生じる。例
えば、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲する工程を行えばよい
。

さらにＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、該半導体膜を覆うゲート絶縁膜、第１の
導電層及び第２の導電層が積層しているゲート電極、ゲート電極上に絶縁膜を有する。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、ｐ型の不純物領域を有する半導体膜を有する。
本実施の形態では、不純物領域として高濃度不純物領域のみを有する、所謂シングルドレ
イン構造とする。勿論ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、半導体膜に低濃度不純物
領域、及び高濃度不純物領域を有するＬＤＤ（低濃度ドレイン）構造や不純物領域がゲー
ト電極と重なったＧＯＬＤ（ＧａｔｅＯｖｅｒｌａｐｐｅｄＤｒａｉｎ）構造として
もよい。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは層間絶縁膜６０７で覆われており、層間絶縁膜６
０７上には開口部を有する隔壁６０８が形成されている。当該開口部では、積層された第
１の電極１０１が露出しており、当該第１の電極１０１上に各電界発光層６０５Ｒ、６０
５Ｇ、６０５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の
層１１３に相当する。そのため電界発光層において、発光色毎に、第１の層から第３の層
のいずれかの膜厚を異ならせ、光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態は
、上方出射型であるため、積層された第１の電極１０１に近い第１の層１１１の膜厚を、
各発光色で異ならせるとよい。

さらに好ましくは、第１の層１１１に有機化合物と、金属酸化物とが混在する混在層を用
いると、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。このように有機化合物と、金属酸化
物とが混在する混在層を用いる場合、積層された第１の電極１０１の上層である第２の導
電層１０１ｂは窒化チタン等の高融点金属材料であり、該混在層との接触抵抗の低い材料
とする。また第１の導電層１０１ａは、アルミニウム等の反射性の高い材料とする。なお
第１の導電層１０１ａ、第２の導電層１０１ｂの詳細は、上記実施の形態を参照すること
ができる。

その結果、当該混在する層と第１の電極１０１の接触抵抗を良好にすると同時に、高い光
の取り出し効率を得ることができる。加えて、第１の層１１１の膜厚を、各発光色で異な
らせることによって、光の取り出し効率をより高めることができる。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、積層された第１の電極１０１は、反射性の
高い材料からなる第１の導電層１０１ａと、高融点金属材料であり、第１の層１１１との
接触抵抗が良好な材料からなる第２の導電層１０１ｂからなる。第１の導電層１０１ａ及
び第２の導電層１０１ｂの材料は実施の形態１を参照することができる。

第２の電極１０２の材料は、透光性材料から形成する。具体的な材料は、実施の形態１を
参照することができる。

なお本実施の形態において、第１の電極１０１が陽極として機能し、第２の電極１０２が
陰極として機能する。そのため、第１の電極１０１は仕事関数の小さい材料からなり、第
２の電極１０２は仕事関数の大きい材料からなるとよい。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがｐ型であるため、当該ＴＦＴに接続される配線を
、そのまま陽極たる第１の電極１０１として機能させることもできる。このように配線を
共用することによって工程数を削減することもできる。

第１の電極１０１、又は第２の電極１０２は、スパッタ法や蒸着法等を用いて形成するこ
とができる。

層間絶縁膜６０７は、有機樹脂材料、無機絶縁材料またはシロキサン系樹脂で形成された
Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む絶縁物（以下、シロキサン絶縁物と呼ぶ）を用いて形成するこ
とができる。シロキサン系樹脂は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。また層間絶縁膜６０７には、低誘電率材料（ｌｏｗ−
ｋ材料）と呼ばれる材料を用いてもよい。

隔壁６０８は、有機樹脂材料、無機絶縁材料またはシロキサン絶縁物を用いて形成するこ
とができる。有機樹脂材料ならば、例えばアクリル、ポリイミド、ポリアミドなど、無機
絶縁材料ならば酸化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができる。特に感光性の有機樹
脂材料を隔壁６０８に用いて、第１の電極１０１上に開口部を形成し、その開口部の側壁
が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することで、電界発光層の成
膜不良、所謂段切れを防ぎ、第１の電極１０１と第２の電極１０２との短絡を防止できる
。

このように、発光素子６０３から発せられる光を、矢印で示すように第２の電極１０２側
から取り出すことができる上方出射型の発光装置を提供することができる。

本発明は、第１の電極１０１を積層構造として、金属酸化物を有する混在層に接する側に
、高融点金属材料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する
混在層に接して設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸
化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明によ
り、第１の電極１０１の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第１の層１１１との接
触抵抗を良好なものとすることができる。

なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図３に示した画素構造に限定されるも
のではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、電界発光層たる第３の層１１３
に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有する第２の電極１０２として
、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成し、下方か
ら光を取り出す形態にもありうる。このような形態であっても、第２の電極１０２の反射
性を高めると同時に、電界発光層たる第３の層１１３との接触抵抗を良好なものとするこ
とができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、駆動用トランジスタがｎ型ＴＦＴの場合における、画素の断面構造に
ついて説明する。なお本実施の形態では、第１の電極を陰極として機能させ、第２の電極
を陽極として機能させる。そのため発光素子を、図１の発光素子の積層構造と逆とする。

このような発光素子の積層構造においても、電界発光層のうち反射電極に接する層に、金
属酸化物を有する混在層を用いることができる。反射電極に反射性の高い材料、アルミニ
ウム、銀、アルミニウム合金、又は銀合金を用いるとその表面が酸化されて、当該混在層
との接触抵抗が高くなってしまう。そのため、本実施の形態における発光素子であっても
、反射電極の上層に、接触抵抗を考慮して、高融点金属材料である窒化チタン、チタン、
タングステン、モリブデン等を用いることができる。

図４の画素断面図は、各発光素子６１３Ｒ、６１３Ｇ、６１３Ｂから発せられる光を第２
の電極１０２側から取り出す上方出射型を示す。また図３と同様に、発光素子６１３Ｒ、
６１３Ｇ、６１３Ｂからはそれぞれ各発光色（ＲＧＢ）を呈すことができる（以下、合わ
せて発光素子６１３とも表記する）。発光素子６１３は、積層された第１の電極１０１（
第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂからなる）と第２の電極１０２を有し、
それらの間には電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂが設けられている。電界発光層
６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、第１の層１１１乃至第３の層１１３に相当する。電界
発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、発光色毎に膜厚が異なる。第１の電極１０１と
、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。

ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂは、上記実施の形態のＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、
６０１Ｂと同様に形成することができる。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、積層された第１の電極１０１は、反射性の
高い材料からなる第１の導電層１０１ａと、第１の層１１１との接触抵抗が良好な材料か
らなる第２の導電層１０１ｂと、を有する。第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０
１ｂの材料は実施の形態１を参照することができる。

なお、第１の電極１０１が陰極として機能し、第２の電極１０２が陽極として機能する。
そのため、第１の電極１０１は仕事関数の大きい材料からなり、第２の電極１０２は仕事
関数の小さい材料からなるとよい。

なお、駆動用トランジスタがｎ型であるため、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂに接
続される配線をそのまま、陰極として機能する第１の電極１０１とすることができる。こ
のように配線を共用することによって工程数を削減することができる。

電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の
層１１３に相当する。そのため電界発光層において、発光色毎に、第１の層から第３の層
のいずれかの膜厚を異ならせ、光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態は
、上方出射型であるため、積層された第１の電極１０１に近い第１の層１１１の膜厚を、
各発光色で異ならせるとよい。

さらに、第１の層１１１に有機化合物と、金属酸化物とが混在する混在層を用いることが
でき、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。このような金属酸化物には、リチウム
酸化物（Ｌｉ_２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ_２Ｏ）、カ
リウム酸化物（Ｋ_２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、
フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等が挙げられる。また積層さ
れた第１の電極１０１の上層である第２の導電層１０１ｂは、窒化チタン、チタン、タン
グステン、モリブデン等の高融点金属材料であり、接触抵抗の低い材料とする。また第１
の導電層１０１ａは、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金等の反射性の高い材
料とする。

このように、発光素子６１３から発せられる光を、矢印で示すように第２の電極１０２側
から取り出す上方出射型の発光装置を提供することができる。

本発明は、第１の電極１０１として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材
料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する混在層に接して
設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸化しない材料、
又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明により、第１の電極
１０１の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第１の層１１１との接触抵抗を良好な
ものとすることができる。なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図４に示し
た画素構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、電界
発光層たる第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有す
る第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からな
る導電層を形成し、下方から光を取り出す形態にもありうる。このような形態であっても
、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第３の層１１３との接触
抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、各トランジスタに非晶質半導体膜を有するトランジスタ（非晶質トラ
ンジスタ）を用いた場合における、画素の断面構造について説明する。

本実施の形態に示す画素構成においても、電界発光層のうち反射電極に接する層、金属酸
化物を有する混在層を用いることができる。反射電極に反射性の高い材料である、アルミ
ニウム、銀、アルミニウム合金、又は銀合金を用いるとその表面が酸化されて、当該混在
層との接触抵抗が高くなってしまう。そのため、本実施の形態における発光素子であって
も、反射電極の上層に、接触抵抗を考慮して、高融点金属材料である窒化チタン、チタン
、タングステン、モリブデン等を用いることができる。

なお本実施の形態では、非晶質トランジスタは、ｎ型半導体膜を有する。このようなｎ型
半導体膜によって、ソース電極及びドレイン電極の接触抵抗を良好にすることができる。
ｎ型を有するトランジスタ６２１Ｒ、６２１Ｇ、６２１Ｂを用いるため、第１の電極を陰
極として機能させ、第２の電極を陽極として機能させる構造は実施の形態４と同様である
。またその他の構成は実施の形態３及び４と同様であるため説明を省略する。

図１３の画素断面図は、各発光素子６２３Ｒ、６２３Ｇ、６２３Ｂ（以下、合わせて発光
素子６２３とも表記する）から発せられる光を第２の電極１０２側から取り出す上方出射
型を示す。また図３と同様に、発光素子６２３は、積層された第１の電極１０１（第１の
導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂからなる）と第２の電極１０２を有し、それら
の間には電界発光層６２５Ｒ、６２５Ｇ、６２５Ｂが設けられている。電界発光層６２５
Ｒ、６２５Ｇ、６２５Ｂは、第１の層１１１乃至第３の層１１３に相当する。電界発光層
６２５Ｒ、６２５Ｇ、６２５Ｂは、発光色毎に膜厚が異なる。第１の電極１０１と、ＴＦ
Ｔ６２１Ｒ、６２１Ｇ、６２１Ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、積層された第１の電極１０１は、反射性の
高い材料からなる第１の導電層１０１ａと、第１の層１１１との接触抵抗が良好な材料か
らなる第２の導電層１０１ｂからなる。第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂ
の材料は実施の形態１を参照することができる。

そして発光素子６２３から発せられる光を、矢印で示すように第２の電極１０２側から取
り出すことができる上方出射型の発光装置を提供することができる。

このような非晶質トランジスタを用いる場合、駆動回路はチップ６３０により形成する。
そして、接続配線を用いて、非晶質トランジスタにチップ６３０が電気的に接続される。
また別の接続配線６３１を介して、チップ６３０は外部回路と電気的に接続される。

このような非晶質トランジスタを画素部に設けると、平坦性が高く、積層数がトップゲー
ト型トランジスタと比較して少ないため、表示装置の薄型化を図ることができる。

本発明は、第１の電極１０１として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材
料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する混在層に接して
設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸化しない材料、
又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明により、第１の電極
１０１の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第１の層１１１との接触抵抗を良好な
ものとすることができる。なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図１３に示
した画素構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、電
界発光層たる第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有
する第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料から
なる導電層を形成し、下方から光を取り出す形態にもありうる。このような形態であって
も、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第３の層１１３との接
触抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、パッシブ型の画素構成について、図１４を用いて説明する。

図１４には、絶縁表面を有する基板（絶縁基板）上に発光素子６３３が設けられた画素構
成を示す。なお基板上には、下地膜として機能する絶縁膜を設けてもよい。発光素子６３
３は、積層された第１の電極１０１（第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂか
らなる）と第２の電極１０２を有する。第１の電極１０１及び第２の電極１０２は、互い
に交差するように設けられている。

第１の電極１０１及び第２の電極１０２の間、つまり第１の電極１０１と第２の電極１０
２との交差部には電界発光層６２５が設けられている。電界発光層６２５は、第１の層１
１１乃至第３の層１１３に相当する。例えば第１の層１１１に金属酸化物を有する混在層
を用いる。

なお、パッシブ型の画素においては、隔壁やバンクとして機能する絶縁膜６２８（本実施
の形態では第１の絶縁膜６２８ａ、第２の絶縁膜６２８ｂからなる）によって、隣接する
電界発光層を分けることができる。第１の電極１０１上に、第１の絶縁膜６２８ａ及び第
２の絶縁膜６２８ｂを形成する。所定の形状に加工、つまりパターニング後、第２の絶縁
膜６２８ｂについては、下方に向かって細くなるような形状とする。すなわち、第２の絶
縁膜６２８ｂの側面はある角度をもって傾く、所謂逆テーパ形状となっている。その結果
、電界発光層６２５を全面に形成する場合であっても、絶縁膜６２８によって電界発光層
６２５を分断することができ、隣接する電界発光層を分けることができる。

また第１の電極１０１には、スイッチング素子として機能するトランジスタ６３５が接続
されている。本実施の形態では、当該トランジスタとして、同一基板上に形成された非晶
質半導体膜を有する薄膜トランジスタを用いるが、これに限定されるものではなく結晶性
半導体膜を有する薄膜トランジスタや単結晶シリコンからなるＩＣチップを用いてもよい
。

このようなパッシブ型の画素構成において、第１の電極１０１に、金属酸化物を有する混
在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成する本発明は、パッシブ型の画素構
造にも適用することができる。なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図１４
に示した画素構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし
、第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有する第２の
電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層
を形成する。その結果、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、第３の層１１３と
の接触抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、発光素子を有する画素の等価回路図について、図５、図１２を用いて
説明する。

図５（Ａ）は、画素の等価回路図の一例を示したものであり、信号線６１１４、電源線６
１１５、走査線６１１６、それらの交差部に、発光素子６１１３、トランジスタ６１１０
、６１１１、容量素子６１１２を有する。信号線６１１４には信号線駆動回路から映像信
号が入力される。トランジスタ６１１０は、走査線６１１６に走査線駆動回路から入力さ
れる選択信号に従って、オンオフが制御され、トランジスタ６１１１へ入力される電流の
供給を制御することができる。このようなトランジスタ６１１０をスイッチング用トラン
ジスタと呼ぶことができる。トランジスタ６１１０がオンとなると、容量素子６１１２に
電荷が蓄積され、当該電荷がトランジスタ６１１１のゲートソース間電位を超えると、ト
ランジスタ６１１１がオンとなり、電源線６１１５から電流が供給される。そして、発光
素子６１１３への電流が供給される。このようにして、発光素子６１１３の発光を制御す
ることができる。このようなトランジスタ６１１１を駆動用トランジスタと呼ぶことがで
きる。なお、図５（Ａ）では、容量素子６１１２を図示したが、トランジスタ６１１１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５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した画素に、トランジスタ６１１８と走査線６１１９を新
たに設けた画素の等価回路図である。トランジスタ６１１８により、トランジスタ６１１
１のゲートとソースを同電位とし、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。具体的には、容量素子６１１２に蓄積された電荷を放電させるため、容
量素子６１１２の両端にトランジスタ６１１８のソース電極及びドレイン電極が接続され
ている。そして走査線６１１９により、トランジスタ６１１８のオンオフが制御される。
このようなトランジスタ６１１８を消去用トランジスタと呼ぶことができる。

トランジスタ６１１８により、全ての画素に映像信号が入力される期間よりも、サブフレ
ーム期間の長さを短くすることができる。また駆動方法によって、図５（Ａ）に示す画素
であっても、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。

図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示した画素に、新たにトランジスタ６１２５と、配線６１２
６を設けた画素の等価回路図である。トランジスタ６１２５は、そのゲートの電位が、配
線６１２６によって固定されている。そして、トランジスタ６１１１とトランジスタ６１
２５は、電源線６１１５と発光素子６１１３との間に直列に接続されている。よって図５
（Ｃ）では、トランジスタ６１２５により発光素子６１１３に供給される電流の値が制御
され、トランジスタ６１１１により発光素子６１１３への電流の供給の有無が制御できる
。

図１２には、トランジスタ６１１１のゲートとソースとを同電位とし、強制的に発光素子
６１１３に電流が流れない状態を作るために、ダイオード６１２８を設けた画素回路を示
す。ダイオード６１２８は、トランジスタ６１１１のゲート電極と、走査線６１１９に接
続されている。走査線６１１９が選択されると、ダイオード６１２８がオンとなり、走査
線６１１９の電位とトランジスタ６１１１のゲート電位が同電位となり、トランジスタ６
１１１がオフとなる。その結果、電源線６１１５からの電流が発光素子６１１３へ供給さ
れることがなくなる。本実施の形態では、ダイオード６１２８がオンとなると、トランジ
スタ６１１１がオフとなるように、ｎ型のダイオードと、ｐ型のトランジスタを用い、走
査線６１１９にはＨｉｇｈの信号を入力する。

本形態の画素構成において、発光素子６１１３を発光状態に維持する場合、走査線６１１
９にＬｏｗの信号を入力する。すると、ダイオード６１２８がオフとなり、トランジスタ
６１１１のゲート電位を維持することができる。

なお、ダイオード６１２８は、ダイオード接続したトランジスタ（ｎ型トランジスタであ
るためゲートとドレインを接続した形態）を用いる場合を示したが、整流性がある素子で
あればよい。例えばＰＮ型ダイオードでもよいし、ＰＩＮ型ダイオードでもよいし、ショ
ットキー型ダイオードでもよいし、ツェナー型ダイオードでもよい。

なお、本発明の画素回路は、本実施の形態で示した構成に限定されない。また本実施の形
態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態８）
本発明の発光装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビ
ジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話
装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機
、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用
ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図６
を参照して説明する。

図６（Ａ）に示す携帯情報端末機器は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。
表示部９２０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良
好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し
効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯情報端末機
器を提供することができる。

図６（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含んで
いる。表示部９７０１は本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗
が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り
出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたデジタルビ
デオカメラを提供することができる。

図６（Ｃ）に示す携帯電話機は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部
９１０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良好とな
り充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を
向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯電話機を提供する
ことができる。

図６（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含ん
でいる。表示部９３０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触
抵抗が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の
取り出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯型
のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話
機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、
また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の発光装置を適
用することができる。

図６（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでい
る。表示部９４０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗
が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り
出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯型のコ
ンピュータを提供することができる。

図６（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９５０１、表示部９５０２等を含んでいる。
表示部９５０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良
好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し
効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたテレビジョン装
置を提供することができる。

このように、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができ、また膜厚を制御するこ
とによって光の取り出し効率を向上させた本発明の発光装置により、駆動電圧がおさえら
れた電子機器を提供することができる。

本実施例では、発光素子においてアルミニウムと窒化チタンとが積層した反射電極を用い
ると、金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が向上し、発光輝度を高めることができる
ことを確認するためのシミュレーション結果を示す。なお本シミュレーションでは、金属
酸化物としてモリブデン酸化物を用いた。

図７には、シミュレーションに用いた発光素子の構成を示す。発光素子は、第１の電極１
０１として反射電極（５０ｎｍ）、第１の層１１１としてモリブデン酸化物を有する混在
層（各発光色で異なる任意の膜厚）、第２の層１１２として各発光色を呈する発光層（合
計４０ｎｍ）、第３の層１１３としてＡｌｑ_３（２０ｎｍ）、第２の電極１０２としてＢ
ｚＯｓ：Ｌｉ（２０ｎｍ）と銀（１５ｎｍ）との積層を有する。発光層にはｔＢｕＤＮＡ
やＡｌｑ_３が含まれる。また、第２の電極１０２に用いる銀の膜厚が非常に薄いため透光
性を有し、上方出射型の発光素子となる。

このような発光素子（素子領域２×２ｍｍ）に、６Ｖの電圧をかけたときの電流値は、反
射電極にアルミニウムを用いた場合０．３７５（ｍＡ／ｃｍ^２）であり、高融点金属材料
である窒化チタンを用いた場合７．８２５（ｍＡ／ｃｍ^２）であった。これより、アルミ
ニウムはモリブデン酸化物を有する混在層との接触抵抗が高く、充分な電流を流すことが
できないことを示している。一方、窒化チタンはモリブデン酸化物を有する混在層との接
触抵抗が低く、充分な電流を流すことができることを示している。そのため、モリブデン
酸化物を有する混在層に接する層の反射電極には、高融点金属材料である窒化チタンを用
いると好ましいことがわかる。

また、発光素子は光源が内部に設けられた構造のため、透明電極として透光性を有する程
度に薄く形成したアルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金等の半透過膜を用いると
強力な干渉を起こすため、光の取り出し効率を向上させることができる。
このように銀等による光の干渉を適用し、光の取り出し効率を高めるには、各発光色によ
って、発光領域と反射電極との距離を異ならせるとよい。

図８（Ａ）には視野角に対する、アルミニウムを反射電極にした場合の光の取り出し効率
η_ｏｐｔを示す。なお光の取り出し効率は干渉の無い光源の光を１として規格した値であ
る。
図８（Ａ）では赤色を呈する発光素子をその発光波長である６３０ｎｍ、緑色を呈する発
光素子をその発光波長である５３０ｎｍ、青色を呈する発光素子をその発光波長である４
５０ｎｍとして示す。モリブデン酸化物を有する混在層の膜厚は、赤色、緑色、青色を呈
す発光素子から順に２３８ｎｍ、１７８ｎｍ、１２６ｎｍである。各色でモリブデン酸化
物を有する混在層の膜厚を異ならせることによって、光の取り出し効率η_ｏｐｔを向上さ
せることができる。

また図８（Ｂ）には視野角に対する、窒化チタンを反射電極にしたときの光の取り出し効
率η_ｏｐｔのシミュレーション結果を示す。モリブデン酸化物を有する混在層の膜厚は、
赤色、緑色、青色を呈す発光素子から順に２２６ｎｍ、１７２ｎｍ、１２６ｎｍである。
各色でモリブデン酸化物を有する混在層の膜厚を異ならせることによって、光の取り出し
効率η_ｏｐｔを向上させることができる。

図８（Ａ）（Ｂ）より、全視野角において、高融点金属材料である窒化チタンを反射電極
にしたときの光の取り出し効率は、アルミニウムを反射電極にしたときの光の取り出し効
率よりも低いことがわかる。

以上より、窒化チタンを用いるとモリブデン酸化物を有する混在層との接触抵抗が改善さ
れ充分な電流を流すことができるが、反射率が低いため、光の取り出し効率が低くなって
しまうことがわかる。

ところで発光素子の輝度Ｉ_ｅｘｔは以下のような式で表される。
Ｉ_ｅｘｔ（ｃｄ／ｃｍ^２）＝η_ｅｘｔ（ｃｄ／Ａ）×Ｊ（電流密度：ｍＡ／ｃｍ^２）
η_ｅｘｔは発光素子の構成が一定であれば、光の取り出し効率に比例することを示してい
る。したがって、光の取り出し効率をη_ｏｐｔとすれば
Ｉ_ｅｘｔ∝η_ｏｐｔ（ｃｄ／Ａ）×Ｊ
となる。

従って、６Ｖの電圧をかけたときの電流値と、図８のシミュレーション結果より、アルミ
ニウムと、窒化チタンとのそれぞれを反射電極に用いたときの相対的な輝度を求めること
ができる。図９（Ａ）（Ｂ）には、アルミニウムと窒化チタンとのそれぞれを反射電極に
用いた場合であって、６Ｖを印加した時における相対的な輝度を示す。図９（Ａ）には視
野角に対する、アルミニウムを反射電極とした場合の輝度を示し、図９（Ｂ）には視野角
に対する、窒化チタンを反射電極とした場合の輝度を示す。なお図９においても、図８と
同様な膜厚となるように、モリブデン酸化物を有する混在層を、各発光色を呈する発光素
子毎に異ならせ、光の取り出し効率を高める。

図９（Ａ）（Ｂ）より、全視野角において、高融点金属材料である窒化チタンを反射電極
にしたときの輝度Ｉ_ｅｘｔは、アルミニウムを反射電極にしたときの輝度よりも高いこと
がわかる。

そこで、本発明ではアルミニウムの上に１から２０ｎｍの膜厚を有する窒化チタンを設け
た反射電極によって、モリブデン酸化物を有する混在層との良好な接触抵抗を得ると同時
に、反射電極に対する光の反射率の低下を抑え、つまり反射率を最大限とし、輝度の高い
発光素子を実現した。

以下に、本発明の反射電極を用いた効果を示す実験結果を示す。

図７に示す発光素子において、アルミニウム上に窒化チタンを１０ｎｍ形成した反射電極
を用いた２×２ｍｍ発光素子の６Ｖ印加時の電流値は８．０５（ｍＡ／ｃｍ^２）となった
。すなわちアルミニウム上に窒化チタンを１０ｎｍ形成した反射電極を用いた場合、窒化
チタンと同等のモリブデン酸化物を有する混在層との接触抵抗が得られることがわかる。
またこの電流値は、窒化チタン単層を反射電極に用いた値よりも大きく、窒化チタンの単
層よりアルミニウムと窒化チタンとの積層を、反射電極に用いた方が好ましいことを示す
。

図１０にアルミニウム上に窒化チタンを５ｎｍ成膜した反射電極を用いたときの、光の取
り出し効率を求めるシミュレーション結果を示す。図８（Ａ）に示したアルミニウムの場
合と比較すると光の取り出し効率は低下する。しかし、図８（Ｂ）に示した窒化チタン単
層に比べると、光の取り出し効率は大幅に改善されていることがわかる。

この結果と、６Ｖ印加時の電流値は８．０５（ｍＡ／ｃｍ^２）を用いると、アルミニウム
上に窒化チタンを５ｎｍ成膜した反射電極に用いたときの、相対的な６Ｖ時における輝度
Ｉ_ｅｘｔを計算することができる。その結果は、図１１のようになり、アルミニウムと窒
化チタン単層に比較して大幅な輝度上昇を見込めることがわかる。

このようにアルミニウムの上に１から２０ｎｍ程度の薄い窒化チタンを設けた本発明によ
り、モリブデン酸化物との良好な接触抵抗を得ると同時に、反射電極に対する光の反射率
の低下を抑えて、輝度の高い発光素子を実現することができた。

Claims

第１の導電層と、
前記第１の導電層上の第２の導電層と、
前記第２の導電層上の電界発光層と、
前記電界発光層上の第３の導電層と、を有し、
前記第１の導電層は、反射性材料を有し、
前記第２の導電層は、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらを有する化合物を有することを特徴とする発光装置。