発光素子および表示装置
【課題】駆動電圧が低く、また従来の発光素子よりもさらに長寿命化できる発光素子およびそれを用いた表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有し、複数の層の少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、発光物質を含む層を挟むように、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含む層と、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含む層とを設ける。
【解決手段】対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有し、複数の層の少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、発光物質を含む層を挟むように、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含む層と、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含む層とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に複数の層が挟まれた構成を有する発光素子に関する。また、
当該発光素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス素子（発光素子）からの発光を利用した装置は、表示
用または照明用等の装置として注目されている。これらの装置に用いられる発光素子とし
ては、一対の電極間に発光性化合物を含む層が挟まれた構成を有するものがよく知られて
いる。
【０００３】
このような発光素子では、一方の電極側から注入された正孔と、他方の電極側から注入
された電子とが再結合して励起状態の分子を形成し、それが基底状態に戻るときに光を放
出する。
【０００４】
ところで、近年急速に開発が進んだ各種情報処理機器に組み込むための表示装置におい
ては、特に低消費電力化への要求が高く、これを達成するために発光素子の低駆動電圧化
が試みられている。また、商品化を踏まえれば、低駆動電圧化のみならず発光素子の長寿
命化もまた重要であり、これを達成するための発光素子の開発が進められている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、モリブデン酸化物等の仕事関数の高い金属酸化物を陽極に用
いることによって、発光素子の低駆動電圧化および長寿命化の実現を目指している。
【０００６】
しかし、特許文献１に示されている手段では素子の信頼性が十分であるとはいえず、実
用化レベルには達していない。従って、素子の信頼性やさらなる長寿命化を達成するため
の技術開発を必要としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−６３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、駆動電圧が低く、また従来の発光素子よりもさらに長寿命化できる信頼性
の高い発光素子およびそれを用いた表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子は、対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有
し、複数の層のうち少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、発光物質を含む層を挟
んで、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含む層と
、酸化物半導体または金属酸化物と正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含む層とが設
けられていることを特徴としている。
【００１０】
なお、上記の構成における複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成される
ように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質等からなる層を組み合わ
せて構成されたものである。
【００１１】
また、本発明の発光素子の他の構成として、対向するように設けられた第１の電極と第
２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、第１の層
は、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、第２
の層は、発光物質を含み、第３の層は、酸化物半導体または金属酸化物と正孔よりも電子
の輸送性の高い物質とを含んでいることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の発光素子の他の構成として、対向するように設けられた第１の電極と第
２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有
し、第１の層は、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質と
を含み、第２の層は、発光物質を含み、第３の層は、酸化物半導体または金属酸化物と正
孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含み、第４の層は、酸化物半導体または金属酸化物
と正孔よりも電子の輸送性の高い物質と前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を
供与することができる物質とを含んでいることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の発光素子の他の構成として、対向するように設けられた第１の電極と第
２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有
し、第１の層は、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質と
を含み、第２の層は、発光物質を含み、第３の層は、酸化物半導体または金属酸化物と正
孔よりも電子の輸送性の高い物質と前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与
することができる物質とを含み、第４の層は、酸化物半導体または金属酸化物と電子より
も正孔の輸送性が高い物質とを含んでいることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の発光素子の他の構成として、上記発光素子の構成において、第２の電極
と接するように、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質と
を含む層を新たに設けることを特徴としている。なお、新たに設ける層は、第１の層と同
じ材料を用いて形成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
電子よりも正孔の輸送性が高い物質または正孔よりも電子の輸送性の高い物質を含む有
機物質と無機物質を混合して層を形成することで、その相乗効果により、発光素子の層の
厚膜化に伴う抵抗の増加が少ない発光素子を得ることができる。その結果、駆動電圧の増
加を伴わずに、一対の電極間に挟まれた発光素子の膜厚を厚く形成して電極間の距離を大
きくとることができるため、電極間の短絡を防止し、発光素子の信頼性を向上することが
できる。
【００１６】
また、本発明によって得られた発光素子を、表示装置に適用することによって、電極間
の短絡に伴う欠陥を防止し、長時間の使用に耐える信頼性の優れた表示装置を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図２】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図３】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図４】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図５】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図６】本発明の発光素子を用いた表示装置の断面を示す図。
【図７】本発明の表示装置のパネルの上面を示す図。
【図８】本発明の表示装置における画素部の回路を示す図。
【図９】本発明の発光素子を用いた表示装置の画素部を示す図。
【図１０】本発明の発光素子を用いた表示装置を示す図。
【図１１】発光素子のＭｏＯｘ濃度−駆動電圧特性を示す図。
【図１２】発光素子のＭｏＯｘ濃度−電流効率特性を示す図。
【図１３】本発明の素子構造の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説
明に限定されず、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、本発明は以下に示す実
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、以下に説明する本発明の
構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、発光素子の一態様について図１を用いて以下に説明する。
【００２０】
本実施の形態において、発光素子１１０は、これを支持するための基板１０１上に設け
られており、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層した第１の層１０３
、第２の層１０４、第３の層１０５と、さらにその上に設けられた第２の電極１０６とか
ら構成されている（図１）。
【００２１】
基板１０１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、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を用いてもよい。なお、基板１０１の表面を、あ
らかじめＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。
【００２２】
第１の電極１０２は、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上が好ましい）金属、
合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物などで形成されていることが好ましい。具
体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物、
ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の透光性酸化物導電材料を用いることができる
。また、他にも金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ク
ロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラ
ジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）等から選ば
れた一種の元素、当該元素を複数含む合金または当該元素と炭素（Ｃ）を含んだ層からな
る単層または積層構造を用いることができる。上記元素を複数含んだ合金としては、例え
ば、ＡｌとＴｉとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉ、ＡｌとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉとＣ
を含んだ合金またはＡｌとＭｏを含んだ合金等を用いることができる。なお、Ａｌを電極
として用いた場合、発光層から放出された光を反射させたい場合に反射率がよくなるとい
った利点がある。
【００２３】
第１の層１０３は、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性の高い物質とを含む層
で形成する。酸化物半導体または金属酸化物の具体例としては、モリブデン酸化物（Ｍｏ
Ｏｘ）、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）、コバルト酸化物（ＣｏＯｘ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯｘ）、銅酸化物
（ＣｕＯｘ）等が挙げられる。この他、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（Ｚ
ｎＯ）等を用いることができる。また、正孔輸送性の高い物質としては、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）や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：Ｔ
ＰＤ）や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）や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）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化
合物やフタロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）、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を用いることができる
。ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
但し、電子よりも正孔の輸送性が高い物質であれば、上記した物質以外のものを用いても
よい。
【００２４】
上記のような構成を有する第１の層１０３は、正孔注入性の高い層である。第１の層１
０３においては、層に含まれる正孔輸送性の高い物質によって酸化物半導体または金属酸
化物の凝集が抑制されている。つまり、第１の層１０３の結晶化が抑制されている。なお
、第１の層１０３は、上記のような単層のものだけでなく、例えば半導体と正孔輸送性の
高い化合物を含み、その混合比が異なる層が二層以上積層下構造としてもよい。なお、こ
のような構成とすることにより、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送
性の高い物質とを含む層の結晶化を抑制することができるため、層を厚く形成した場合で
も抵抗の増加が少ない層を形成することができる。
【００２５】
また、第１の層１０３は、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性の高い化合物と
に加えて、さらに立体障害の大きな（平面構造とは異なり空間的な広がりを有する構造を
もつ）化合物を有するものであってもよい。立体障害の大きな化合物としては、５，６，
１１，１２−テトラフェニルテトラセン（略称：ルブレン）が好ましい。但し、これ以外
に、ヘキサフェニルベンゼン、ｔ−ブチルペリレン、９，１０−ジ（フェニル）アントラ
セン、クマリン５４５Ｔ等も用いることができる。この他、デンドリマー等も有効である
。
【００２６】
第２の層１０４は、発光性の高い物質を含む層で形成する。発光材料を含む第２の層１
０４には大きく分けて２つの種類ある。一つは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材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散し
て含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者を用いると濃
度消光が起こりにくく、好ましい構成である。発光中心となる発光物質としては、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
−ｔ−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、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１
０−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、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４
５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，９’−ビアン
トリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナ
フチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレ
ン（略称：ＴＢＰ）等が挙げられる。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場
合に母体となる材料としては、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、４，４’−ビス（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、トリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）ア
ルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）
ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、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
）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ2）、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：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。ま
た、発光物質のみで第２の層１０４を構成することのできる材料としては、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，１０−ビス（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−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等がある。
【００２７】
また、第２の層１０４は単層で形成しても複数層で形成しても構わず、第２の層１０４
における発光材料が分散された層と第１の層１０３との間に正孔輸送層を設け、第２の層
１０４における発光材料が分散された層と第３の層１０５との間に電子輸送層を設けても
良い。これらの層は、そのどちらか一方のみが設けられていても良いし、両方設けてもよ
いし、どちらも設けなくてもよい。正孔輸送層の材料としては、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）や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）や
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：Ｔ
ＤＡＴＡ）、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）や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：ＤＮ
ＴＰＤ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物やフ
タロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）、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を用いることができる。また、
電子輸送層の材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3
）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス
（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、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：Ｂ
Ａｌｑ）等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等からなる材料を用
いることができる。また、この他、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）などのオキサゾール系、チアゾール系配
位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。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（略称：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（略称：ＯＸＤ−７）、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（略称：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（略称：ｐ−Ｅ
ｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：Ｂ
ＣＰ）等の化合物等を用いることができる。
【００２８】
第３の層１０５は、酸化物半導体または金属酸化物と、電子輸送性の高い物質とを含む
層で形成することができる。この場合、酸化物半導体または金属酸化物としては、例えば
、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、ナトリウム酸化物（ＮａＯｘ）等を用いることができる
。
【００２９】
また、上記構成に限られず、第３の層１０５として他にも、酸化物半導体または金属酸
化物と、電子輸送性の高い物質と、当該電子輸送性の物質に電子を供与することができる
電子供与性の物質とを含む層で形成してもよい。この場合、酸化物半導体または金属酸化
物としては、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）、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）、コバルト酸化物（ＣｏＯｘ）、ニ
ッケル酸化物（ＮｉＯｘ）、銅酸化物（ＣｕＯｘ）等が挙げられる。この他、インジウム
錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、ナトリウム
酸化物（ＮａＯｘ）等を用いることができる。
【００３０】
また、上記構成において、電子輸送性の高い物質としては、トリス（８−キノリノラト
）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニ
ウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリ
ウム（略称：ＢｅＢｑ2）、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
する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、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）などの
オキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる
。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（略称：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（
略称：ＯＸＤ−７）、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（略称：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（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）等を用いることができる。ここに述べた物質は、
主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。但し、正孔よりも電子の
輸送性の高い物質であれば、上記した物質以外のものを第３の層１０５として用いること
ができる。また、電子輸送性の物質に電子を供与することができる電子供与性の物質とし
て、リチウム（Ｌｉ）、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）等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテ
ルビウムなどの希土類金属、または、それらの酸化物やハロゲン化物等の化合物等を用い
ることができる。また、第３の層１０５は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層
が二層以上積層したものとしてもよい。また、上記構成以外にも、酸化物半導体または金
属酸化物と、正孔輸送性の高い物質と、当該正孔輸送性の物質に電子を供与することがで
きる電子供与性の物質（電子注入を促す機能を有する物質）とを含む層を第３の層１０５
に用いてもよい。
【００３１】
なお、このような構成とすることにより、第３の層１０５の結晶化を抑制することがで
きるため、層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ない層を形成することができる。
【００３２】
第２の電極１０６は、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）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好ましい。このような、陰極材
料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわち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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属
を含む遷移金属を用いて形成することができる。また、他にもこれらの材料と上記第１の
電極１０２で示したいずれかの材料との積層により形成することもできるし、上記第１の
電極１０２で示したいずれかの材料を用いて形成することもできる。
【００３３】
また、第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層１０５の形成方法としては、蒸着法
、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等を用いることができる。また、これらの層にお
いて、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することがで
き、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、異種の方法を組み合わせて形成するこ
とができる。また、３種類以上の材料を含む層を形成する場合も同様に組み合わせて行う
ことが可能である。
【００３４】
また、他の形成方法として、スピンコートや液滴吐出法等を用いてもよいし、上記方法
とこれらを組み合わせて形成してもよい。なお、液滴吐出法とは、導電膜や絶縁膜等の材
料を含んだ組成物の液滴（ドットともいう）を選択的に吐出（噴射）して任意の場所に形
成する方法であり、その方式によってはインクジェット法とも呼ばれている。各電極また
は各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【００３５】
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０６との間に
生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第２の層１０４におい
て正孔と電子とが結合し、発光するものである。つまり第２の層１０４に発光領域が形成
されるような構成となっている。但し、第２の層１０４の全てが発光領域として機能する
必要はなく、例えば、第２の層１０４の層のうち第１の層１０３側または第３の層１０５
側にのみ発光領域が形成されるような構成であってもよい。
【００３６】
第２の層１０４から放出される光は、第１の電極１０２または第２の電極１０６のいず
れか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２
の電極１０６のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質からなる。第１の電極１
０２のみが透光性を有する物質からなる場合、図１（Ａ）に示すように、第２の層１０４
から放出された光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出される。また、第
２の電極１０６のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｂ）に示すよ
うに、第２の層１０４から放出された光は、第２の電極１０６を通って基板１０１と逆側
から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０６がいずれも透光性を有する
物質からなるものである場合、図１（Ｃ）に示すように、第２の層１０４から放出された
光は、第１の電極１０２および第２の電極１０６を通って、基板１０１側および基板１０
１と逆側の両方から取り出される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、
第２の層１０４、第３の層１０５、第２の電極１０６とが積層して設けられた構成となっ
ているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成としてもよ
い。つまり、図５に示すように基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６
の上に順に積層した第３の層１０５、第２の層１０４、第１の層１０３と、さらにその上
に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。このような構成にした場合でも、
第１の電極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方に透光性を有する電
極とすることによって、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、第２の層１０４から放出
される光を、第１の電極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方を通っ
て外部に取り出すことができる。
【００３８】
本実施の形態においては、ガラスやプラスチック等からなる基板上に発光素子を作製し
ている。基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の表示装置を作
製することができる。また、ガラス、プラスチック等からなる基板以外に、例えば薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板上に発光素子を形成してもよい。これにより、ＴＦＴ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を作製できる。なお
、ＴＦＴの構造は特に限定されず、スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴで
もよい。また、ＴＦＴアレイ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型の
ＴＦＴからなるものでもよいし、Ｎ型またはＰ型のいずれか一方からのみなるものであっ
てもよい。
【００３９】
以上のように、第１の層と第３の層を有機物質と無機物質とを混合した構成とすること
によって、これらの層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜化しても駆
動電圧が増加しない発光素子を形成することができる。また、上記構成とすることにより
、第１の層と第３の層の結晶化を防止することができるため発光素子の寿命を向上させる
ことができる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによって、電極間の短絡を防
止し、信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００４０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる発光素子の一態様について図２を用いて
以下に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同じものを示す場合は
、同様の符号を用いて表す。
【００４１】
本実施の形態で示す発光素子の構成は、発光素子２１０が、これを支持するための基板
１０１上に設けられており、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層した
第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層２０５、第４の層２０６と、さらにその上に
設けられた第２の電極１０６とから構成されている（図２）。なお、第４の層２０６は図
１における第３の層１０５と同じ材料で形成する。つまり、本実施の形態では、図１で示
した発光素子１１０の構成において、第２の層１０４と第３の層１０５との間に新たに層
を設けた構成となっている。
【００４２】
第３の層２０５は、酸化物半導体または金属酸化物と、電子輸送性の高い物質とを含む
層で形成する。酸化物半導体または金属酸化物としては、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）
、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）、コバルト酸化物（ＣｏＯｘ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯｘ）、銅酸化物（Ｃｕ
Ｏｘ）等が挙げられる。この他、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（ＺｎＯ）
、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、ナトリウム酸化物（ＮａＯｘ）等を用いることができる
。また、電子輸送性の高い物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略
称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍ
ｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢ
ｑ2）、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等から
なる材料を用いることができる。また、この他、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）などのオキサゾール系、チ
アゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。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（略称：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（略称：ＯＸＤ−７）
、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（略称：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（
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）等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／
Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。但し、正孔よりも電子の輸送性の高い物質で
あれば、上記した物質以外のものを第３の層２０５の材料として用いることができる。ま
た、第３の層２０５は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した
ものとしてもよい。
【００４３】
このような構成とすることにより、第３の層２０５の結晶化を抑制することができるた
め、層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ない層を形成することができる。
【００４４】
なお、第１の電極１０２と、第２の電極１０６と、第１の層１０３と、第２の層１０４
と、第４の層２０６は、それぞれ上記実施の形態で示した材料のいずれかを利用すること
ができる。また、第２の層１０４から放出される光は、第１の電極１０２または第２の電
極１０６のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１
０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質からなる
。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなる場合、図２（Ａ）に示すように、
第２の層１０４から放出された光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出さ
れる。また、第２の電極１０６のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図２
（Ｂ）に示すように、第２の層１０４から放出された光は、第２の電極１０６を通って基
板１０１と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０６がいずれも
透光性を有する物質からなるものである場合、図２（Ｃ）に示すように、第２の層１０４
から放出された光は、第１の電極１０２および第２の電極１０６を通って、基板１０１側
および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【００４５】
なお、図２では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、第２の層
１０４、第３の層２０５、第４の層２０６、第２の電極１０６とが積層して設けられた構
成を示しているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成と
してもよい。つまり、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順
に積層した第４の層２０６、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１０３と、さら
にその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。
【００４６】
以上のように、第１の層と第３の層と第４の層を有機物質と無機物質とを混合した構成
とすることによって、これらの層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜
化しても駆動電圧が増加しない発光素子を形成することができる。また、上記構成とする
ことにより、第１の層と第３の層と第４の層の結晶化を防止することができるため発光素
子の寿命を向上させることができる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによっ
て、電極間の短絡を防止し、信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる発光素子の一態様について図３を用いて
以下に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同じものを示す場合は
、同様の符号を用いて表す。
【００４９】
本実施の形態で示す発光素子の構成は、図３に示すように、発光素子３１０が、これを
支持するための基板１０１上に設けられており、第１の電極１０２と、第１の電極１０２
の上に順に積層した第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層２０５、第４の層２０７
と、さらにその上に設けられた第２の電極１０６とから構成されている。つまり、上記図
２で示した発光素子２１０の構成において、第４の層２０６が異なる材料を用いて形成さ
れた層に置き換わった構成となっている。
【００５０】
第４の層２０７は、電子輸送性の高い物質と当該電子輸送性の材料に電子を供与するこ
とができる電子供与性の物質（電子注入を促す機能を有する物質）の両方を含む層で形成
する。上記電子輸送性の物質としては例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム
（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａ
ｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：Ｂ
ｅＢｑ2）、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等
からなる材料を用いることができる。また、この他、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）などのオキサゾール系
、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。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（略称：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（略称：ＯＸＤ−
７）、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（略称：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（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）等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子
を与えることができる電子供与性の物質としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、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）等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、また
は、それらの酸化物やハロゲン化物等の化合物等を用いることができるが、電子輸送性の
材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。
【００５１】
また、上記構成に限られず、電子を供与することができる電子供与性の材料のみで第４
の層２０７を形成してもよい。
【００５２】
なお、本実施の形態において、第１の電極１０２と、第２の電極１０６と、第１の層１
０３と、第２の層１０４と、第３の層２０５は、それぞれ上記実施の形態で示した材料の
いずれかを利用することができる。また、第２の層１０４から放出される光は、第１の電
極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される
。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方は、透光
性を有する物質からなる。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなる場合、図
３（Ａ）に示すように、第２の層１０４から放出された光は第１の電極１０２を通って基
板１０１側から取り出される。また、第２の電極１０６のみが透光性を有する物質からな
るものである場合、図３（Ｂ）に示すように、第２の層１０４から放出された光は、第２
の電極１０６を通って基板１０１と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２
の電極１０６がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図３（Ｃ）に示す
ように、第２の層１０４から放出された光は、第１の電極１０２および第２の電極１０６
を通って、基板１０１側および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【００５３】
なお、図３では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、第２の層
１０４、第３の層２０５、第４の層２０７、第２の電極１０６とが積層して設けられた構
成を示しているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成と
してもよい。つまり、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順
に積層した第４の層２０７、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１０３と、さら
にその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。
【００５４】
以上のように、第１の層と第３の層を有機物質と無機物質とを混合した構成とすること
によって、これらの層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜化しても駆
動電圧が増加しない発光素子を形成することができる。また、上記構成とすることにより
、第１の層と第３の層の結晶化を防止することができるため発光素子の寿命を向上させる
ことができる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによって、電極間の短絡を防
止し、信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００５６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる発光素子の一態様について図４を用いて
以下に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同じものを示す場合は
、同様の符号を用いて表す。
【００５７】
本実施の形態では、上記実施の形態で示した構成において、第２の電極と接するように
新たに層を設ける（図４）。つまり、図４（Ａ）は、図１において、第３の層１０５と第
２の電極１０６との間に第４の層２０８ａを新たに設けた構成となっている。図４（Ｂ）
は、図２において、第４の層２０６と第２の電極１０６との間に第５の層２０８ｂを新た
に設けた構成となっている。図４（Ｃ）は、図３において、第４の層２０７と第２の電極
１０６との間に第５の層２０８ｃを新たに設けた構成となっている。
【００５８】
新たに設けた層２０８ａ〜２０８ｃの材料としては、第１の層１０３の材料と同じもの
を用いて形成する。つまり、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性の高い物質とを
含む層で形成する。
【００５９】
なお、本実施の形態においても上記実施の形態で示したように、第１の電極１０２また
は第２の電極１０６のいずれか一方または両方に透光性を有する物質を用いることによっ
て、第２の層１０４から放出される光は、第１の電極１０２または第２の電極１０６のい
ずれか一方または両方を通って外部に取り出される。
【００６０】
また、図４（Ａ）では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、第
２の層１０４、第３の層１０５、第４の層２０８ａ、第２の電極１０６とが積層して設け
られた構成となっているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層し
た構成としてもよい。つまり、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６
の上に順に積層した第４の層２０８ａ、第３の層１０５、第２の層１０４、第１の層１０
３と、さらにその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。また、図４（
Ｂ）も同様に、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順に積層
した第５の層２０８ｂ、第４の層２０６、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１
０３と、さらにその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。図４（Ｃ）
も同様に、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順に積層した
第５の層２０８ｃ、第４の層２０７、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１０３
と、さらにその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。
【００６１】
以上のように、有機物質と無機物質とを混合した層を設けることによって、これらの層
を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜化しても駆動電圧が増加しない発
光素子を形成することができる。また、上記構成とすることにより、有機物質と無機物質
とを混合した層の結晶化を防止することができるため発光素子の寿命を向上させることが
できる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによって、電極間の短絡を防止し、
信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００６３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した発光素子を含む表示装置の断面図の一態様
について、図６を用いて説明する。
【００６４】
図６において、四角の点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するため
に設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、複数の層が積層された層１
５が第１の電極１３と第２の電極１４との間に挟まれて設けられており、上記実施の形態
で示したいずれかの構造を有している。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３と
は、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電
気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられ
ている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する表示装置は、本実施の形
態において、基板１０上に設けられている。
【００６５】
なお、図６に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート
電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造について
は、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合に
は、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でも
よいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ
型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層、２４は
ｎ型の半導体層、１７は電極、１６ａは保護膜である。
【００６６】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでも
よい。また、セミアモルファス等でもよい。
【００６７】
なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単
結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有
する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるもの
である。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる
。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ
結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合
手（ダングリングボンド）を減らすために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％また
はそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われて
いる。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体として
は、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4な
どを用いることが可。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選
ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲
。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好
ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１０
０〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１
×１０20／ｃｍ3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19／ｃｍ3以下、
好ましくは１×１０19／ｃｍ3以下とする。なお、セミアモルファスなものを有する半導
体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ2／Ｖｓｅｃとなる
。
【００６８】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或い
はシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって
形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって
形成されたものでもよい。
【００６９】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、
トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成す
るトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する表示装置で
あることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか
一のトランジスタで構成された回路を有する表示装置でもよいし、両方のトランジスタで
構成された回路を有する表示装置でもよい。
【００７０】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図６（Ａ）、図６（Ｃ）に示すように多層でもよいし
、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１
６ｂはアクリルやシロキサン樹脂等のシロキサン材料、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己
平坦性を有する物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から
成る。シロキサン材料は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。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。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、こ
こに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに
組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物と有機物の両方を用い
て形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでも
よい。
【００７１】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ま
しい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン樹脂等のシロキサン材料、レジスト、酸
化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成さ
れたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【００７２】
なお、図６（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素
子１２の間に設けられた構成であるが、図６（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６
ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであ
ってもよい。図６（Ｂ）に示す表示装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１
９を貫通し、配線１７と接続している。
【００７３】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層で
もよい。１９ａはアクリルやシロキサン樹脂等のシロキサン材料、塗布成膜可能な酸化珪
素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化
珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べた
もの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせ
てもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物と有機物の両方を用いて形成され
たものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００７４】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で
構成されている場合、図６（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と
第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが
透光性を有する物質で構成されている場合、図６（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように
、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は
反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が
第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透
光性を有する物質で構成されている場合、図６（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、
第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反
射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられて
いることが好ましい。
【００７５】
第１の電極または第２の電極に透光性を有する物質で構成する場合には、第１電極また
は第２の電極の材料として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏ
ｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、珪素を含有したイン
ジウム錫酸化物、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の透光性酸化物導電材料を用
いることができる。
【００７６】
一方、第１の電極または第２の電極に反射率の高い材料で構成する場合には、第１の電
極または第２の電極の材料として、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タン
グステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）
、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍ
ｎ）、チタン（Ｔｉ）等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる
単層または積層構造を用いることができる。また、他にも、例えば、ＡｌとＴｉとＣを含
んだ合金、ＡｌとＮｉ、ＡｌとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉとＣを含んだ合金またはＡｌ
とＭｏを含んだ合金等を用いることができる。ＡｌまたはＡｌ合金を電極として用いた場
合、高い反射率を得ることができる。また、反射膜を形成する場合も同様の材料を用いて
形成することができる。
【００７７】
また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなる
ように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、
或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加
したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トラン
ジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャ
ネル型トランジスタである。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するア
クティブ型の表示装置について説明したが、この他、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ってもよい。パッシブ型の表
示装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費
電力で駆動させることができる。
【００７９】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００８０】
（実施の形態６）
本実施の形態では、表示機能を有する表示装置の回路構成について図７〜９を用いて説
明する。
【００８１】
図７は上記実施の形態で示した発光素子を適用した表示装置を上面からみた模式図であ
る。図７において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５
１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４
とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６
５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部
入力端子であるＦＰＣ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）６５０３
と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回
路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３か
らビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６
５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路
部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、
例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を
利用し、基板外部に設けられていてもよい。
【００８２】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列してい
る。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方
向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には
、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００８３】
図８は、一画素を動作するための回路を表した図である。図８に示す回路には、第１の
トランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００８４】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極
と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領
域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタ
の構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域である
かを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとし
て機能する領域を、それぞれ第１電極、第２電極と表記する。
【００８５】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によっ
て電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９
１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続ま
たは非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ
９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続
するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線
９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９
１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接
続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し
、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッ
チ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９
１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、ス
イッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００８６】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例え
ば図９の上面図に表すように配置することができる。図９において、第１のトランジスタ
１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ
１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１
００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１０
０３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００８７】
上記実施の形態で示した発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく
信頼性の高い素子であるため、画素部に適用することで、消費電力の増加の少ない表示装
置を得ることができる。また、上記実施の形態で示した発光素子は駆動電圧の上昇を抑え
たまま厚膜化が可能であり、電極間の短絡を防ぐことが容易なため、上記実施の形態で示
した発光素子を画素部に適用することで、短絡に起因した欠陥の少ない良好な画像を表示
できる表示装置を得ることができる。
【００８８】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００８９】
（実施の形態７）
上記実施の形態で示した発光素子を用いて形成された表示装置として、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）、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、携帯電話機、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 ｖ
ｅｒｓａｔｉｌｅ 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。それら表示装置の具体例を図１０に示す。
【００９０】
図１０（Ａ）はテレビ受像機であり、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。上記実施の形態に示した発
光素子を表示部２００３に用いることによって、テレビ受像機を作製することができる。
本発明の発光素子を表示部２００３に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像を低
駆動電圧で表示することができる。
【００９１】
図１０（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０
３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。上記実
施の形態に示した発光素子を表示部２１０２に用いることによって、デジタルカメラを作
製することができる。本発明の発光素子を表示部２１０２に用いることによって、欠陥の
少ない鮮明な画像を表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができるた
め、バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９２】
図１０（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、
キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む
。上記実施の形態に示した発光素子を表示部２２０３に用いることによって、コンピュー
タを作製することができる。本発明の発光素子を表示部２２０３に用いることによって、
欠陥の少ない鮮明な画像を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示
することができるため、バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９３】
図１０（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッ
チ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。上記実施の形態に示し
た発光素子を表示部２３０２に用いることによって、モバイルコンピュータを作製するこ
とができる。本発明の発光素子を表示部２３０２に用いることによって、欠陥の少ない鮮
明な画像を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができ
るため、バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９４】
図１０（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（ＤＶＤ再生装置など）であり
、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶ
Ｄ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部
Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示す
る。上記実施の形態に示した発光素子を表示部Ａ２４０３や表示部Ｂ２４０４に用いるこ
とによって、画像再生装置を作製することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装
置にはゲーム機器なども含まれる。本発明の発光素子を表示部Ａ２４０３や表示部Ｂ２４
０４に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像を低駆動電圧で表示することができ
る。また、低駆動電圧で表示することができるため、バッテリーの寿命を延ばすことが可
能となる。
【００９５】
図１０（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体
２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。上記実施の形態に示した発光素子
を表示部２５０２に用いることによって、ゴーグル型ディスプレイを作製することができ
る。本発明の発光素子を表示部２５０２に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像
を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができるため、
バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９６】
図１０（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、
外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０
７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。上記実施の形態
に示した発光素子を表示部２６０２に用いることによって、ビデオカメラを作製すること
ができる。本発明の発光素子を表示部２６０２に用いることによって、欠陥の少ない鮮明
な画像を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができる
ため、バッテリー２６０７の寿命を延ばすことが可能となる。
【００９７】
図１０（Ｈ）は携帯電話機であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音
声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、
アンテナ２７０８等を含む。上記実施の形態に示した発光素子を表示部２７０３に用いる
ことによって、携帯電話機を作製することができる。本発明の発光素子を表示部２７０３
に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像を低駆動電圧で表示することができる。
また、低駆動電圧で表示することができるため、バッテリーの寿命を延ばすことが可能と
なる。
【００９８】
なお、上述した電子機器の他に、フロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いる
ことも可能となる。
【００９９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の表示装置に用いることが
可能である。なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができ
る。
【実施例１】
【０１００】
本実施例では、上記実施の形態で示した素子構造の特性について以下に説明する。
【０１０１】
本実施例では、基板上にシリコンを含有したインジウム錫酸化物をスパッタリング法に
よって成膜し、第１の電極を形成した。次に、第１の電極上に、モリブデン（ＶＩ）酸化
物とＮＰＢとを共蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）とＮＰＢとを含
む第１の層を形成した。ここで、第１の層は、モリブデン酸化物とＮＰＢとの質量比が１
：４となるように調節し、膜厚が５０ｎｍとなるように形成した。なお、共蒸着とは、複
数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。次に、第１の層上に、ＮＰＢを真空蒸着
法によって成膜し、膜厚が１０ｎｍとなるようにＮＰＢを含む第２の層を形成した。次に
、第２の層上にトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）とクマリ
ン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とクマリン６とを含む第３の層を形成した
。ここで、Ａｌｑ3とクマリン６との質量比は１対０．００５となるように調節した。こ
れによって、クマリン６はＡｌｑ3の中に分散された状態となる。また、膜厚は４０ｎｍ
となるようにした。次に、次に第３の層上に、Ａｌｑ3を真空蒸着法によって成膜し、膜
厚が２０ｎｍとなるようにＡｌｑ3を含む第４の層を形成した。次に、第４の層上に、Ａ
ｌｑ3とＬｉ2Ｏ（リチウム酸化物）とを共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とＬｉ2Ｏとを
含む第５の層を形成した。ここで、第５の層は、Ａｌｑ3とＬｉ2Ｏとの質量比が１：０．
０１（素子構造１）または１：０．０５（素子構造２）となるように調節し、膜厚がどち
らも１０ｎｍとなるように形成した。次に、第５の層上に、アルミニウムを真空蒸着法に
よって成膜し、膜厚が２００ｎｍとなるように第２の電極を形成した。
【０１０２】
以下に、上記素子構造１および素子構造２のそれぞれの素子構造の特性を図１３に示す
。なお、図１３（Ａ）は電流密度−輝度特性を示しており、図１３（Ｂ）は電圧−輝度特
性を示しており、図１３（Ｃ）は輝度−電流効率特性を示している。
【０１０３】
素子構造１については、４．６Ｖの電圧を印加すると、１１．１ｍＡ／ｃｍ2の電流密
度で電流が流れ、９６０ｃｄ／ｍ2の輝度で発光した。このときの電流効率は、８．７ｃ
ｄ／Ａであった。また、素子構造２については、４．６Ｖの電圧を印加すると、１２．３
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で電流が流れ、１１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光した。このときの
電流効率は、８．９ｃｄ／Ａであった。このように、本発明を実施することによって、低
い電圧で高輝度が得られることがわかった。
【実施例２】
【０１０４】
本実施例では、上記実施の形態で示した、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性
の高い物質とを含む層において、酸化物半導体または金属酸化物の濃度を変化させた場合
の素子の特性ついて以下に説明する。
【０１０５】
本実施例では、酸化物半導体または金属酸化物としてモリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）を
用い、正孔輸送性の高い物質としてＤＮＴＰＤまたはα−ＮＰＤの２つの物質を用いた。
そして、それぞれ素子構造３および素子構造４からなる２つの素子構造を作製し、それぞ
れの素子構造に関してモリブデン酸化物の濃度を変化させた場合の素子の特性を考察した
。
【０１０６】
はじめに、素子構造３の作製方法に関して以下に説明する。
【０１０７】
まず、基板上にシリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって
成膜し、第１の電極を形成した。次に、第１の電極上に、モリブデン酸化物とＤＮＴＰＤ
とルブレンを、共蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物とＤＮＴＰＤとルブレンとを
含む第１層を形成した。ここで、膜厚は１２０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法と
は、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。次に、第１の層上に、α−ＮＰＢ
を、真空蒸着法によって成膜し、α−ＮＰＢを含む第２の層を形成した。ここで、膜厚は
１０ｎｍとなるようにした。次に第２の層の上に、トリス（８−キノリノラート）アルミ
ニウム（略称：Ａｌｑ3）とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とクマリ
ン６とを含む第３の層を形成した。ここで、Ａｌｑ3とクマリン６との質量比は１対０．
００５となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ3の中に分散された状
態となる。また、膜厚は４０ｎｍとなるようにした。次に第３の層上に、Ａｌｑ3を、真
空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3を含む第４の層を形成した。ここで、膜厚は４０ｎｍ
となるようにした。次に第４の層上に、ＬｉＦを、真空蒸着法によって成膜し、ＬｉＦを
含む第５の層を形成した。ここで、膜厚は１ｎｍとなるようにした。次に第５の層上に、
アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第２の電極を形成した。膜厚は、２００ｎ
ｍとなるようにした。上記の構成から成る構造を素子構造３とする。
【０１０８】
次に、素子構造４の作製方法に関して以下に説明する。
【０１０９】
まず、基板上にシリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって
成膜し、第１の電極を形成した。次に、第１の電極上に、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤ
とルブレンを、共蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤとルブレンとを
含む第１層を形成した。ここで、膜厚は１２０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法と
は、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。次に、第１の層上に、α−ＮＰＢ
を、真空蒸着法によって成膜し、α−ＮＰＢを含む第２の層を形成した。ここで、膜厚は
１０ｎｍとなるようにした。次に第２の層の上に、トリス（８−キノリノラート）アルミ
ニウム（略称：Ａｌｑ3）とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とクマリ
ン６とを含む第３の層を形成した。ここで、Ａｌｑ3とクマリン６との質量比は１対０．
００２５となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ3の中に分散された
状態となる。また、膜厚は３７ｎｍとなるようにした。次に第３の層上に、Ａｌｑ3を、
真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3を含む第４の層を形成した。ここで、膜厚は３７ｎ
ｍとなるようにした。次に第４の層上に、ＣａＦ2を、真空蒸着法によって成膜し、Ｃａ
Ｆ2を含む第５の層を形成した。ここで、膜厚は１ｎｍとなるようにした。次に第５の層
上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第２の電極を形成した。膜厚は、２
００ｎｍとなるようにした。上記の構成から成る構造を素子構造４とする。
【０１１０】
上記素子構造３および素子構造４の発光素子の輝度１０００ｃｄ／ｍ2時における、モ
リブデン酸化物濃度−駆動電圧特性を図１１に、モリブデン酸化物濃度−電流効率特性を
図１２にそれぞれ示す。なお、図１１において、横軸はモリブデン酸化物濃度（ｗｔ％）
、縦軸は輝度１０００ｃｄ／ｍ2時の駆動電圧（Ｖ）を表す。また、図１２において、横
軸はモリブデン酸化物濃度（ｗｔ％）、縦軸は輝度１０００ｃｄ／ｍ2時の電流効率（ｃ
ｄ／Ａ）を表す。図１１、１２において、●印は素子構造３の発光素子（発光素子１）、
▲印は素子構造４の発光素子（発光素子２）の特性を表す。
【０１１１】
図１１より、発光素子１および発光素子２の輝度１０００ｃｄ／ｍ2時における駆動電
圧は、ＭｏＯｘ濃度が１０〜３０ｗｔ％で急激に低下し、その後は一定の電圧となってい
る。一方、図１２より、発光素子１および発光素子２の輝度１０００ｃｄ／ｍ2時におけ
る電流効率はＭｏＯｘ濃度が高くなるにつれて減少している。このため、本実施の形態で
示した素子構造３および素子構造４を用いる場合には、第１の層に含まれるＭｏＯｘの濃
度を、好ましくは５〜５０ｗｔ％、より好ましくは１５〜４０ｗｔ％になるように調整し
て素子構造を形成すればよい。
【０１１２】
なお、本実施例は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ 第１の層
１０４ 第２の層
１０５ 第３の層
１０６ 第２の電極
２０５ 第３の層
２０６ 第４の層
２０７ 第４の層
１１０ 発光素子
２１０ 発光素子
３１０ 発光素子
２０８ａ 第４の層
２０８ｂ 第５の層
２０８ｃ 第５の層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に複数の層が挟まれた構成を有する発光素子に関する。また、
当該発光素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス素子（発光素子）からの発光を利用した装置は、表示
用または照明用等の装置として注目されている。これらの装置に用いられる発光素子とし
ては、一対の電極間に発光性化合物を含む層が挟まれた構成を有するものがよく知られて
いる。
【０００３】
このような発光素子では、一方の電極側から注入された正孔と、他方の電極側から注入
された電子とが再結合して励起状態の分子を形成し、それが基底状態に戻るときに光を放
出する。
【０００４】
ところで、近年急速に開発が進んだ各種情報処理機器に組み込むための表示装置におい
ては、特に低消費電力化への要求が高く、これを達成するために発光素子の低駆動電圧化
が試みられている。また、商品化を踏まえれば、低駆動電圧化のみならず発光素子の長寿
命化もまた重要であり、これを達成するための発光素子の開発が進められている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、モリブデン酸化物等の仕事関数の高い金属酸化物を陽極に用
いることによって、発光素子の低駆動電圧化および長寿命化の実現を目指している。
【０００６】
しかし、特許文献１に示されている手段では素子の信頼性が十分であるとはいえず、実
用化レベルには達していない。従って、素子の信頼性やさらなる長寿命化を達成するため
の技術開発を必要としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−６３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、駆動電圧が低く、また従来の発光素子よりもさらに長寿命化できる信頼性
の高い発光素子およびそれを用いた表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子は、対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有
し、複数の層のうち少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、発光物質を含む層を挟
んで、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含む層と
、酸化物半導体または金属酸化物と正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含む層とが設
けられていることを特徴としている。
【００１０】
なお、上記の構成における複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成される
ように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質等からなる層を組み合わ
せて構成されたものである。
【００１１】
また、本発明の発光素子の他の構成として、対向するように設けられた第１の電極と第
２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、第１の層
は、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、第２
の層は、発光物質を含み、第３の層は、酸化物半導体または金属酸化物と正孔よりも電子
の輸送性の高い物質とを含んでいることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の発光素子の他の構成として、対向するように設けられた第１の電極と第
２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有
し、第１の層は、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質と
を含み、第２の層は、発光物質を含み、第３の層は、酸化物半導体または金属酸化物と正
孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含み、第４の層は、酸化物半導体または金属酸化物
と正孔よりも電子の輸送性の高い物質と前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を
供与することができる物質とを含んでいることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の発光素子の他の構成として、対向するように設けられた第１の電極と第
２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有
し、第１の層は、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質と
を含み、第２の層は、発光物質を含み、第３の層は、酸化物半導体または金属酸化物と正
孔よりも電子の輸送性の高い物質と前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与
することができる物質とを含み、第４の層は、酸化物半導体または金属酸化物と電子より
も正孔の輸送性が高い物質とを含んでいることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の発光素子の他の構成として、上記発光素子の構成において、第２の電極
と接するように、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送性が高い物質と
を含む層を新たに設けることを特徴としている。なお、新たに設ける層は、第１の層と同
じ材料を用いて形成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
電子よりも正孔の輸送性が高い物質または正孔よりも電子の輸送性の高い物質を含む有
機物質と無機物質を混合して層を形成することで、その相乗効果により、発光素子の層の
厚膜化に伴う抵抗の増加が少ない発光素子を得ることができる。その結果、駆動電圧の増
加を伴わずに、一対の電極間に挟まれた発光素子の膜厚を厚く形成して電極間の距離を大
きくとることができるため、電極間の短絡を防止し、発光素子の信頼性を向上することが
できる。
【００１６】
また、本発明によって得られた発光素子を、表示装置に適用することによって、電極間
の短絡に伴う欠陥を防止し、長時間の使用に耐える信頼性の優れた表示装置を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図２】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図３】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図４】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図５】本発明の発光素子の構成を示す図。
【図６】本発明の発光素子を用いた表示装置の断面を示す図。
【図７】本発明の表示装置のパネルの上面を示す図。
【図８】本発明の表示装置における画素部の回路を示す図。
【図９】本発明の発光素子を用いた表示装置の画素部を示す図。
【図１０】本発明の発光素子を用いた表示装置を示す図。
【図１１】発光素子のＭｏＯｘ濃度−駆動電圧特性を示す図。
【図１２】発光素子のＭｏＯｘ濃度−電流効率特性を示す図。
【図１３】本発明の素子構造の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説
明に限定されず、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、本発明は以下に示す実
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、以下に説明する本発明の
構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、発光素子の一態様について図１を用いて以下に説明する。
【００２０】
本実施の形態において、発光素子１１０は、これを支持するための基板１０１上に設け
られており、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層した第１の層１０３
、第２の層１０４、第３の層１０５と、さらにその上に設けられた第２の電極１０６とか
ら構成されている（図１）。
【００２１】
基板１０１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、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を用いてもよい。なお、基板１０１の表面を、あ
らかじめＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。
【００２２】
第１の電極１０２は、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上が好ましい）金属、
合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物などで形成されていることが好ましい。具
体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物、
ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の透光性酸化物導電材料を用いることができる
。また、他にも金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ク
ロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラ
ジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）等から選ば
れた一種の元素、当該元素を複数含む合金または当該元素と炭素（Ｃ）を含んだ層からな
る単層または積層構造を用いることができる。上記元素を複数含んだ合金としては、例え
ば、ＡｌとＴｉとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉ、ＡｌとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉとＣ
を含んだ合金またはＡｌとＭｏを含んだ合金等を用いることができる。なお、Ａｌを電極
として用いた場合、発光層から放出された光を反射させたい場合に反射率がよくなるとい
った利点がある。
【００２３】
第１の層１０３は、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性の高い物質とを含む層
で形成する。酸化物半導体または金属酸化物の具体例としては、モリブデン酸化物（Ｍｏ
Ｏｘ）、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）、コバルト酸化物（ＣｏＯｘ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯｘ）、銅酸化物
（ＣｕＯｘ）等が挙げられる。この他、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（Ｚ
ｎＯ）等を用いることができる。また、正孔輸送性の高い物質としては、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）や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：Ｔ
ＰＤ）や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）や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）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化
合物やフタロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）、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を用いることができる
。ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
但し、電子よりも正孔の輸送性が高い物質であれば、上記した物質以外のものを用いても
よい。
【００２４】
上記のような構成を有する第１の層１０３は、正孔注入性の高い層である。第１の層１
０３においては、層に含まれる正孔輸送性の高い物質によって酸化物半導体または金属酸
化物の凝集が抑制されている。つまり、第１の層１０３の結晶化が抑制されている。なお
、第１の層１０３は、上記のような単層のものだけでなく、例えば半導体と正孔輸送性の
高い化合物を含み、その混合比が異なる層が二層以上積層下構造としてもよい。なお、こ
のような構成とすることにより、酸化物半導体または金属酸化物と電子よりも正孔の輸送
性の高い物質とを含む層の結晶化を抑制することができるため、層を厚く形成した場合で
も抵抗の増加が少ない層を形成することができる。
【００２５】
また、第１の層１０３は、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性の高い化合物と
に加えて、さらに立体障害の大きな（平面構造とは異なり空間的な広がりを有する構造を
もつ）化合物を有するものであってもよい。立体障害の大きな化合物としては、５，６，
１１，１２−テトラフェニルテトラセン（略称：ルブレン）が好ましい。但し、これ以外
に、ヘキサフェニルベンゼン、ｔ−ブチルペリレン、９，１０−ジ（フェニル）アントラ
セン、クマリン５４５Ｔ等も用いることができる。この他、デンドリマー等も有効である
。
【００２６】
第２の層１０４は、発光性の高い物質を含む層で形成する。発光材料を含む第２の層１
０４には大きく分けて２つの種類ある。一つは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材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散し
て含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者を用いると濃
度消光が起こりにくく、好ましい構成である。発光中心となる発光物質としては、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
−ｔ−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、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１
０−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、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４
５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，９’−ビアン
トリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナ
フチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレ
ン（略称：ＴＢＰ）等が挙げられる。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場
合に母体となる材料としては、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、４，４’−ビス（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、トリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）ア
ルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）
ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、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
）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ2）、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：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。ま
た、発光物質のみで第２の層１０４を構成することのできる材料としては、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，１０−ビス（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−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等がある。
【００２７】
また、第２の層１０４は単層で形成しても複数層で形成しても構わず、第２の層１０４
における発光材料が分散された層と第１の層１０３との間に正孔輸送層を設け、第２の層
１０４における発光材料が分散された層と第３の層１０５との間に電子輸送層を設けても
良い。これらの層は、そのどちらか一方のみが設けられていても良いし、両方設けてもよ
いし、どちらも設けなくてもよい。正孔輸送層の材料としては、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）や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）や
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：Ｔ
ＤＡＴＡ）、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）や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：ＤＮ
ＴＰＤ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物やフ
タロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）、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を用いることができる。また、
電子輸送層の材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3
）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス
（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、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：Ｂ
Ａｌｑ）等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等からなる材料を用
いることができる。また、この他、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）などのオキサゾール系、チアゾール系配
位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。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（略称：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（略称：ＯＸＤ−７）、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（略称：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（略称：ｐ−Ｅ
ｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：Ｂ
ＣＰ）等の化合物等を用いることができる。
【００２８】
第３の層１０５は、酸化物半導体または金属酸化物と、電子輸送性の高い物質とを含む
層で形成することができる。この場合、酸化物半導体または金属酸化物としては、例えば
、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、ナトリウム酸化物（ＮａＯｘ）等を用いることができる
。
【００２９】
また、上記構成に限られず、第３の層１０５として他にも、酸化物半導体または金属酸
化物と、電子輸送性の高い物質と、当該電子輸送性の物質に電子を供与することができる
電子供与性の物質とを含む層で形成してもよい。この場合、酸化物半導体または金属酸化
物としては、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）、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）、コバルト酸化物（ＣｏＯｘ）、ニ
ッケル酸化物（ＮｉＯｘ）、銅酸化物（ＣｕＯｘ）等が挙げられる。この他、インジウム
錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、ナトリウム
酸化物（ＮａＯｘ）等を用いることができる。
【００３０】
また、上記構成において、電子輸送性の高い物質としては、トリス（８−キノリノラト
）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニ
ウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリ
ウム（略称：ＢｅＢｑ2）、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
する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、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）などの
オキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる
。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（略称：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（
略称：ＯＸＤ−７）、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（略称：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（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）等を用いることができる。ここに述べた物質は、
主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。但し、正孔よりも電子の
輸送性の高い物質であれば、上記した物質以外のものを第３の層１０５として用いること
ができる。また、電子輸送性の物質に電子を供与することができる電子供与性の物質とし
て、リチウム（Ｌｉ）、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）等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテ
ルビウムなどの希土類金属、または、それらの酸化物やハロゲン化物等の化合物等を用い
ることができる。また、第３の層１０５は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層
が二層以上積層したものとしてもよい。また、上記構成以外にも、酸化物半導体または金
属酸化物と、正孔輸送性の高い物質と、当該正孔輸送性の物質に電子を供与することがで
きる電子供与性の物質（電子注入を促す機能を有する物質）とを含む層を第３の層１０５
に用いてもよい。
【００３１】
なお、このような構成とすることにより、第３の層１０５の結晶化を抑制することがで
きるため、層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ない層を形成することができる。
【００３２】
第２の電極１０６は、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）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好ましい。このような、陰極材
料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわち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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属
を含む遷移金属を用いて形成することができる。また、他にもこれらの材料と上記第１の
電極１０２で示したいずれかの材料との積層により形成することもできるし、上記第１の
電極１０２で示したいずれかの材料を用いて形成することもできる。
【００３３】
また、第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層１０５の形成方法としては、蒸着法
、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等を用いることができる。また、これらの層にお
いて、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することがで
き、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、異種の方法を組み合わせて形成するこ
とができる。また、３種類以上の材料を含む層を形成する場合も同様に組み合わせて行う
ことが可能である。
【００３４】
また、他の形成方法として、スピンコートや液滴吐出法等を用いてもよいし、上記方法
とこれらを組み合わせて形成してもよい。なお、液滴吐出法とは、導電膜や絶縁膜等の材
料を含んだ組成物の液滴（ドットともいう）を選択的に吐出（噴射）して任意の場所に形
成する方法であり、その方式によってはインクジェット法とも呼ばれている。各電極また
は各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【００３５】
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０６との間に
生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第２の層１０４におい
て正孔と電子とが結合し、発光するものである。つまり第２の層１０４に発光領域が形成
されるような構成となっている。但し、第２の層１０４の全てが発光領域として機能する
必要はなく、例えば、第２の層１０４の層のうち第１の層１０３側または第３の層１０５
側にのみ発光領域が形成されるような構成であってもよい。
【００３６】
第２の層１０４から放出される光は、第１の電極１０２または第２の電極１０６のいず
れか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２
の電極１０６のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質からなる。第１の電極１
０２のみが透光性を有する物質からなる場合、図１（Ａ）に示すように、第２の層１０４
から放出された光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出される。また、第
２の電極１０６のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｂ）に示すよ
うに、第２の層１０４から放出された光は、第２の電極１０６を通って基板１０１と逆側
から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０６がいずれも透光性を有する
物質からなるものである場合、図１（Ｃ）に示すように、第２の層１０４から放出された
光は、第１の電極１０２および第２の電極１０６を通って、基板１０１側および基板１０
１と逆側の両方から取り出される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、
第２の層１０４、第３の層１０５、第２の電極１０６とが積層して設けられた構成となっ
ているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成としてもよ
い。つまり、図５に示すように基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６
の上に順に積層した第３の層１０５、第２の層１０４、第１の層１０３と、さらにその上
に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。このような構成にした場合でも、
第１の電極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方に透光性を有する電
極とすることによって、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、第２の層１０４から放出
される光を、第１の電極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方を通っ
て外部に取り出すことができる。
【００３８】
本実施の形態においては、ガラスやプラスチック等からなる基板上に発光素子を作製し
ている。基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の表示装置を作
製することができる。また、ガラス、プラスチック等からなる基板以外に、例えば薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板上に発光素子を形成してもよい。これにより、ＴＦＴ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を作製できる。なお
、ＴＦＴの構造は特に限定されず、スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴで
もよい。また、ＴＦＴアレイ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型の
ＴＦＴからなるものでもよいし、Ｎ型またはＰ型のいずれか一方からのみなるものであっ
てもよい。
【００３９】
以上のように、第１の層と第３の層を有機物質と無機物質とを混合した構成とすること
によって、これらの層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜化しても駆
動電圧が増加しない発光素子を形成することができる。また、上記構成とすることにより
、第１の層と第３の層の結晶化を防止することができるため発光素子の寿命を向上させる
ことができる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによって、電極間の短絡を防
止し、信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００４０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる発光素子の一態様について図２を用いて
以下に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同じものを示す場合は
、同様の符号を用いて表す。
【００４１】
本実施の形態で示す発光素子の構成は、発光素子２１０が、これを支持するための基板
１０１上に設けられており、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層した
第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層２０５、第４の層２０６と、さらにその上に
設けられた第２の電極１０６とから構成されている（図２）。なお、第４の層２０６は図
１における第３の層１０５と同じ材料で形成する。つまり、本実施の形態では、図１で示
した発光素子１１０の構成において、第２の層１０４と第３の層１０５との間に新たに層
を設けた構成となっている。
【００４２】
第３の層２０５は、酸化物半導体または金属酸化物と、電子輸送性の高い物質とを含む
層で形成する。酸化物半導体または金属酸化物としては、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）
、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）、コバルト酸化物（ＣｏＯｘ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯｘ）、銅酸化物（Ｃｕ
Ｏｘ）等が挙げられる。この他、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（ＺｎＯ）
、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、ナトリウム酸化物（ＮａＯｘ）等を用いることができる
。また、電子輸送性の高い物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略
称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍ
ｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢ
ｑ2）、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等から
なる材料を用いることができる。また、この他、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）などのオキサゾール系、チ
アゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。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（略称：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（略称：ＯＸＤ−７）
、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（略称：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（
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）等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／
Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。但し、正孔よりも電子の輸送性の高い物質で
あれば、上記した物質以外のものを第３の層２０５の材料として用いることができる。ま
た、第３の層２０５は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した
ものとしてもよい。
【００４３】
このような構成とすることにより、第３の層２０５の結晶化を抑制することができるた
め、層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ない層を形成することができる。
【００４４】
なお、第１の電極１０２と、第２の電極１０６と、第１の層１０３と、第２の層１０４
と、第４の層２０６は、それぞれ上記実施の形態で示した材料のいずれかを利用すること
ができる。また、第２の層１０４から放出される光は、第１の電極１０２または第２の電
極１０６のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１
０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質からなる
。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなる場合、図２（Ａ）に示すように、
第２の層１０４から放出された光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出さ
れる。また、第２の電極１０６のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図２
（Ｂ）に示すように、第２の層１０４から放出された光は、第２の電極１０６を通って基
板１０１と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０６がいずれも
透光性を有する物質からなるものである場合、図２（Ｃ）に示すように、第２の層１０４
から放出された光は、第１の電極１０２および第２の電極１０６を通って、基板１０１側
および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【００４５】
なお、図２では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、第２の層
１０４、第３の層２０５、第４の層２０６、第２の電極１０６とが積層して設けられた構
成を示しているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成と
してもよい。つまり、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順
に積層した第４の層２０６、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１０３と、さら
にその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。
【００４６】
以上のように、第１の層と第３の層と第４の層を有機物質と無機物質とを混合した構成
とすることによって、これらの層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜
化しても駆動電圧が増加しない発光素子を形成することができる。また、上記構成とする
ことにより、第１の層と第３の層と第４の層の結晶化を防止することができるため発光素
子の寿命を向上させることができる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによっ
て、電極間の短絡を防止し、信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる発光素子の一態様について図３を用いて
以下に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同じものを示す場合は
、同様の符号を用いて表す。
【００４９】
本実施の形態で示す発光素子の構成は、図３に示すように、発光素子３１０が、これを
支持するための基板１０１上に設けられており、第１の電極１０２と、第１の電極１０２
の上に順に積層した第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層２０５、第４の層２０７
と、さらにその上に設けられた第２の電極１０６とから構成されている。つまり、上記図
２で示した発光素子２１０の構成において、第４の層２０６が異なる材料を用いて形成さ
れた層に置き換わった構成となっている。
【００５０】
第４の層２０７は、電子輸送性の高い物質と当該電子輸送性の材料に電子を供与するこ
とができる電子供与性の物質（電子注入を促す機能を有する物質）の両方を含む層で形成
する。上記電子輸送性の物質としては例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム
（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａ
ｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：Ｂ
ｅＢｑ2）、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等
からなる材料を用いることができる。また、この他、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）などのオキサゾール系
、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。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（略称：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（略称：ＯＸＤ−
７）、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（略称：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（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）等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子
を与えることができる電子供与性の物質としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、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）等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、また
は、それらの酸化物やハロゲン化物等の化合物等を用いることができるが、電子輸送性の
材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。
【００５１】
また、上記構成に限られず、電子を供与することができる電子供与性の材料のみで第４
の層２０７を形成してもよい。
【００５２】
なお、本実施の形態において、第１の電極１０２と、第２の電極１０６と、第１の層１
０３と、第２の層１０４と、第３の層２０５は、それぞれ上記実施の形態で示した材料の
いずれかを利用することができる。また、第２の層１０４から放出される光は、第１の電
極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される
。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０６のいずれか一方または両方は、透光
性を有する物質からなる。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなる場合、図
３（Ａ）に示すように、第２の層１０４から放出された光は第１の電極１０２を通って基
板１０１側から取り出される。また、第２の電極１０６のみが透光性を有する物質からな
るものである場合、図３（Ｂ）に示すように、第２の層１０４から放出された光は、第２
の電極１０６を通って基板１０１と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２
の電極１０６がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図３（Ｃ）に示す
ように、第２の層１０４から放出された光は、第１の電極１０２および第２の電極１０６
を通って、基板１０１側および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【００５３】
なお、図３では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、第２の層
１０４、第３の層２０５、第４の層２０７、第２の電極１０６とが積層して設けられた構
成を示しているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成と
してもよい。つまり、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順
に積層した第４の層２０７、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１０３と、さら
にその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。
【００５４】
以上のように、第１の層と第３の層を有機物質と無機物質とを混合した構成とすること
によって、これらの層を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜化しても駆
動電圧が増加しない発光素子を形成することができる。また、上記構成とすることにより
、第１の層と第３の層の結晶化を防止することができるため発光素子の寿命を向上させる
ことができる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによって、電極間の短絡を防
止し、信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００５６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる発光素子の一態様について図４を用いて
以下に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と同じものを示す場合は
、同様の符号を用いて表す。
【００５７】
本実施の形態では、上記実施の形態で示した構成において、第２の電極と接するように
新たに層を設ける（図４）。つまり、図４（Ａ）は、図１において、第３の層１０５と第
２の電極１０６との間に第４の層２０８ａを新たに設けた構成となっている。図４（Ｂ）
は、図２において、第４の層２０６と第２の電極１０６との間に第５の層２０８ｂを新た
に設けた構成となっている。図４（Ｃ）は、図３において、第４の層２０７と第２の電極
１０６との間に第５の層２０８ｃを新たに設けた構成となっている。
【００５８】
新たに設けた層２０８ａ〜２０８ｃの材料としては、第１の層１０３の材料と同じもの
を用いて形成する。つまり、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性の高い物質とを
含む層で形成する。
【００５９】
なお、本実施の形態においても上記実施の形態で示したように、第１の電極１０２また
は第２の電極１０６のいずれか一方または両方に透光性を有する物質を用いることによっ
て、第２の層１０４から放出される光は、第１の電極１０２または第２の電極１０６のい
ずれか一方または両方を通って外部に取り出される。
【００６０】
また、図４（Ａ）では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の層１０３、第
２の層１０４、第３の層１０５、第４の層２０８ａ、第２の電極１０６とが積層して設け
られた構成となっているが、この構成に限られず基板１０１上に上記構成とは逆に積層し
た構成としてもよい。つまり、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６
の上に順に積層した第４の層２０８ａ、第３の層１０５、第２の層１０４、第１の層１０
３と、さらにその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。また、図４（
Ｂ）も同様に、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順に積層
した第５の層２０８ｂ、第４の層２０６、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１
０３と、さらにその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。図４（Ｃ）
も同様に、基板１０１上に、第２の電極１０６と、第２の電極１０６の上に順に積層した
第５の層２０８ｃ、第４の層２０７、第３の層２０５、第２の層１０４、第１の層１０３
と、さらにその上に設けられた第１の電極１０２とから構成してもよい。
【００６１】
以上のように、有機物質と無機物質とを混合した層を設けることによって、これらの層
を厚く形成した場合でも抵抗の増加が少ないため、厚膜化しても駆動電圧が増加しない発
光素子を形成することができる。また、上記構成とすることにより、有機物質と無機物質
とを混合した層の結晶化を防止することができるため発光素子の寿命を向上させることが
できる。さらに、発光素子の膜厚を厚く形成することによって、電極間の短絡を防止し、
信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００６３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した発光素子を含む表示装置の断面図の一態様
について、図６を用いて説明する。
【００６４】
図６において、四角の点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するため
に設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、複数の層が積層された層１
５が第１の電極１３と第２の電極１４との間に挟まれて設けられており、上記実施の形態
で示したいずれかの構造を有している。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３と
は、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電
気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられ
ている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する表示装置は、本実施の形
態において、基板１０上に設けられている。
【００６５】
なお、図６に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート
電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造について
は、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合に
は、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でも
よいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ
型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層、２４は
ｎ型の半導体層、１７は電極、１６ａは保護膜である。
【００６６】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでも
よい。また、セミアモルファス等でもよい。
【００６７】
なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単
結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有
する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるもの
である。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる
。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ
結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合
手（ダングリングボンド）を減らすために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％また
はそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われて
いる。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体として
は、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4な
どを用いることが可。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選
ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲
。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好
ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１０
０〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１
×１０20／ｃｍ3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19／ｃｍ3以下、
好ましくは１×１０19／ｃｍ3以下とする。なお、セミアモルファスなものを有する半導
体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ2／Ｖｓｅｃとなる
。
【００６８】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或い
はシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって
形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって
形成されたものでもよい。
【００６９】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、
トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成す
るトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する表示装置で
あることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか
一のトランジスタで構成された回路を有する表示装置でもよいし、両方のトランジスタで
構成された回路を有する表示装置でもよい。
【００７０】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図６（Ａ）、図６（Ｃ）に示すように多層でもよいし
、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１
６ｂはアクリルやシロキサン樹脂等のシロキサン材料、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己
平坦性を有する物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から
成る。シロキサン材料は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。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。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、こ
こに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに
組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物と有機物の両方を用い
て形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでも
よい。
【００７１】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ま
しい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン樹脂等のシロキサン材料、レジスト、酸
化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成さ
れたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【００７２】
なお、図６（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素
子１２の間に設けられた構成であるが、図６（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６
ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであ
ってもよい。図６（Ｂ）に示す表示装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１
９を貫通し、配線１７と接続している。
【００７３】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層で
もよい。１９ａはアクリルやシロキサン樹脂等のシロキサン材料、塗布成膜可能な酸化珪
素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化
珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べた
もの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせ
てもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物と有機物の両方を用いて形成され
たものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００７４】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で
構成されている場合、図６（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と
第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが
透光性を有する物質で構成されている場合、図６（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように
、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は
反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が
第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透
光性を有する物質で構成されている場合、図６（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、
第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反
射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられて
いることが好ましい。
【００７５】
第１の電極または第２の電極に透光性を有する物質で構成する場合には、第１電極また
は第２の電極の材料として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏ
ｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、珪素を含有したイン
ジウム錫酸化物、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の透光性酸化物導電材料を用
いることができる。
【００７６】
一方、第１の電極または第２の電極に反射率の高い材料で構成する場合には、第１の電
極または第２の電極の材料として、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タン
グステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）
、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍ
ｎ）、チタン（Ｔｉ）等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる
単層または積層構造を用いることができる。また、他にも、例えば、ＡｌとＴｉとＣを含
んだ合金、ＡｌとＮｉ、ＡｌとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉとＣを含んだ合金またはＡｌ
とＭｏを含んだ合金等を用いることができる。ＡｌまたはＡｌ合金を電極として用いた場
合、高い反射率を得ることができる。また、反射膜を形成する場合も同様の材料を用いて
形成することができる。
【００７７】
また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなる
ように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、
或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加
したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トラン
ジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャ
ネル型トランジスタである。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するア
クティブ型の表示装置について説明したが、この他、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ってもよい。パッシブ型の表
示装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費
電力で駆動させることができる。
【００７９】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００８０】
（実施の形態６）
本実施の形態では、表示機能を有する表示装置の回路構成について図７〜９を用いて説
明する。
【００８１】
図７は上記実施の形態で示した発光素子を適用した表示装置を上面からみた模式図であ
る。図７において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５
１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４
とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６
５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部
入力端子であるＦＰＣ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）６５０３
と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回
路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３か
らビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６
５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路
部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、
例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を
利用し、基板外部に設けられていてもよい。
【００８２】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列してい
る。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方
向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には
、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００８３】
図８は、一画素を動作するための回路を表した図である。図８に示す回路には、第１の
トランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００８４】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極
と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領
域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタ
の構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域である
かを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとし
て機能する領域を、それぞれ第１電極、第２電極と表記する。
【００８５】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によっ
て電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９
１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続ま
たは非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ
９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続
するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線
９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９
１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接
続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し
、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッ
チ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９
１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、ス
イッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００８６】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例え
ば図９の上面図に表すように配置することができる。図９において、第１のトランジスタ
１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ
１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１
００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１０
０３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００８７】
上記実施の形態で示した発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく
信頼性の高い素子であるため、画素部に適用することで、消費電力の増加の少ない表示装
置を得ることができる。また、上記実施の形態で示した発光素子は駆動電圧の上昇を抑え
たまま厚膜化が可能であり、電極間の短絡を防ぐことが容易なため、上記実施の形態で示
した発光素子を画素部に適用することで、短絡に起因した欠陥の少ない良好な画像を表示
できる表示装置を得ることができる。
【００８８】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００８９】
（実施の形態７）
上記実施の形態で示した発光素子を用いて形成された表示装置として、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）、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、携帯電話機、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 ｖ
ｅｒｓａｔｉｌｅ 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。それら表示装置の具体例を図１０に示す。
【００９０】
図１０（Ａ）はテレビ受像機であり、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。上記実施の形態に示した発
光素子を表示部２００３に用いることによって、テレビ受像機を作製することができる。
本発明の発光素子を表示部２００３に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像を低
駆動電圧で表示することができる。
【００９１】
図１０（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０
３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。上記実
施の形態に示した発光素子を表示部２１０２に用いることによって、デジタルカメラを作
製することができる。本発明の発光素子を表示部２１０２に用いることによって、欠陥の
少ない鮮明な画像を表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができるた
め、バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９２】
図１０（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、
キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む
。上記実施の形態に示した発光素子を表示部２２０３に用いることによって、コンピュー
タを作製することができる。本発明の発光素子を表示部２２０３に用いることによって、
欠陥の少ない鮮明な画像を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示
することができるため、バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９３】
図１０（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッ
チ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。上記実施の形態に示し
た発光素子を表示部２３０２に用いることによって、モバイルコンピュータを作製するこ
とができる。本発明の発光素子を表示部２３０２に用いることによって、欠陥の少ない鮮
明な画像を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができ
るため、バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９４】
図１０（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（ＤＶＤ再生装置など）であり
、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶ
Ｄ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部
Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示す
る。上記実施の形態に示した発光素子を表示部Ａ２４０３や表示部Ｂ２４０４に用いるこ
とによって、画像再生装置を作製することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装
置にはゲーム機器なども含まれる。本発明の発光素子を表示部Ａ２４０３や表示部Ｂ２４
０４に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像を低駆動電圧で表示することができ
る。また、低駆動電圧で表示することができるため、バッテリーの寿命を延ばすことが可
能となる。
【００９５】
図１０（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体
２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。上記実施の形態に示した発光素子
を表示部２５０２に用いることによって、ゴーグル型ディスプレイを作製することができ
る。本発明の発光素子を表示部２５０２に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像
を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができるため、
バッテリーの寿命を延ばすことが可能となる。
【００９６】
図１０（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、
外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０
７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。上記実施の形態
に示した発光素子を表示部２６０２に用いることによって、ビデオカメラを作製すること
ができる。本発明の発光素子を表示部２６０２に用いることによって、欠陥の少ない鮮明
な画像を低駆動電圧で表示することができる。また、低駆動電圧で表示することができる
ため、バッテリー２６０７の寿命を延ばすことが可能となる。
【００９７】
図１０（Ｈ）は携帯電話機であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音
声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、
アンテナ２７０８等を含む。上記実施の形態に示した発光素子を表示部２７０３に用いる
ことによって、携帯電話機を作製することができる。本発明の発光素子を表示部２７０３
に用いることによって、欠陥の少ない鮮明な画像を低駆動電圧で表示することができる。
また、低駆動電圧で表示することができるため、バッテリーの寿命を延ばすことが可能と
なる。
【００９８】
なお、上述した電子機器の他に、フロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いる
ことも可能となる。
【００９９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の表示装置に用いることが
可能である。なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができ
る。
【実施例１】
【０１００】
本実施例では、上記実施の形態で示した素子構造の特性について以下に説明する。
【０１０１】
本実施例では、基板上にシリコンを含有したインジウム錫酸化物をスパッタリング法に
よって成膜し、第１の電極を形成した。次に、第１の電極上に、モリブデン（ＶＩ）酸化
物とＮＰＢとを共蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）とＮＰＢとを含
む第１の層を形成した。ここで、第１の層は、モリブデン酸化物とＮＰＢとの質量比が１
：４となるように調節し、膜厚が５０ｎｍとなるように形成した。なお、共蒸着とは、複
数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。次に、第１の層上に、ＮＰＢを真空蒸着
法によって成膜し、膜厚が１０ｎｍとなるようにＮＰＢを含む第２の層を形成した。次に
、第２の層上にトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）とクマリ
ン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とクマリン６とを含む第３の層を形成した
。ここで、Ａｌｑ3とクマリン６との質量比は１対０．００５となるように調節した。こ
れによって、クマリン６はＡｌｑ3の中に分散された状態となる。また、膜厚は４０ｎｍ
となるようにした。次に、次に第３の層上に、Ａｌｑ3を真空蒸着法によって成膜し、膜
厚が２０ｎｍとなるようにＡｌｑ3を含む第４の層を形成した。次に、第４の層上に、Ａ
ｌｑ3とＬｉ2Ｏ（リチウム酸化物）とを共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とＬｉ2Ｏとを
含む第５の層を形成した。ここで、第５の層は、Ａｌｑ3とＬｉ2Ｏとの質量比が１：０．
０１（素子構造１）または１：０．０５（素子構造２）となるように調節し、膜厚がどち
らも１０ｎｍとなるように形成した。次に、第５の層上に、アルミニウムを真空蒸着法に
よって成膜し、膜厚が２００ｎｍとなるように第２の電極を形成した。
【０１０２】
以下に、上記素子構造１および素子構造２のそれぞれの素子構造の特性を図１３に示す
。なお、図１３（Ａ）は電流密度−輝度特性を示しており、図１３（Ｂ）は電圧−輝度特
性を示しており、図１３（Ｃ）は輝度−電流効率特性を示している。
【０１０３】
素子構造１については、４．６Ｖの電圧を印加すると、１１．１ｍＡ／ｃｍ2の電流密
度で電流が流れ、９６０ｃｄ／ｍ2の輝度で発光した。このときの電流効率は、８．７ｃ
ｄ／Ａであった。また、素子構造２については、４．６Ｖの電圧を印加すると、１２．３
ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で電流が流れ、１１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光した。このときの
電流効率は、８．９ｃｄ／Ａであった。このように、本発明を実施することによって、低
い電圧で高輝度が得られることがわかった。
【実施例２】
【０１０４】
本実施例では、上記実施の形態で示した、酸化物半導体または金属酸化物と正孔輸送性
の高い物質とを含む層において、酸化物半導体または金属酸化物の濃度を変化させた場合
の素子の特性ついて以下に説明する。
【０１０５】
本実施例では、酸化物半導体または金属酸化物としてモリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）を
用い、正孔輸送性の高い物質としてＤＮＴＰＤまたはα−ＮＰＤの２つの物質を用いた。
そして、それぞれ素子構造３および素子構造４からなる２つの素子構造を作製し、それぞ
れの素子構造に関してモリブデン酸化物の濃度を変化させた場合の素子の特性を考察した
。
【０１０６】
はじめに、素子構造３の作製方法に関して以下に説明する。
【０１０７】
まず、基板上にシリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって
成膜し、第１の電極を形成した。次に、第１の電極上に、モリブデン酸化物とＤＮＴＰＤ
とルブレンを、共蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物とＤＮＴＰＤとルブレンとを
含む第１層を形成した。ここで、膜厚は１２０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法と
は、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。次に、第１の層上に、α−ＮＰＢ
を、真空蒸着法によって成膜し、α−ＮＰＢを含む第２の層を形成した。ここで、膜厚は
１０ｎｍとなるようにした。次に第２の層の上に、トリス（８−キノリノラート）アルミ
ニウム（略称：Ａｌｑ3）とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とクマリ
ン６とを含む第３の層を形成した。ここで、Ａｌｑ3とクマリン６との質量比は１対０．
００５となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ3の中に分散された状
態となる。また、膜厚は４０ｎｍとなるようにした。次に第３の層上に、Ａｌｑ3を、真
空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3を含む第４の層を形成した。ここで、膜厚は４０ｎｍ
となるようにした。次に第４の層上に、ＬｉＦを、真空蒸着法によって成膜し、ＬｉＦを
含む第５の層を形成した。ここで、膜厚は１ｎｍとなるようにした。次に第５の層上に、
アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第２の電極を形成した。膜厚は、２００ｎ
ｍとなるようにした。上記の構成から成る構造を素子構造３とする。
【０１０８】
次に、素子構造４の作製方法に関して以下に説明する。
【０１０９】
まず、基板上にシリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって
成膜し、第１の電極を形成した。次に、第１の電極上に、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤ
とルブレンを、共蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤとルブレンとを
含む第１層を形成した。ここで、膜厚は１２０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法と
は、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。次に、第１の層上に、α−ＮＰＢ
を、真空蒸着法によって成膜し、α−ＮＰＢを含む第２の層を形成した。ここで、膜厚は
１０ｎｍとなるようにした。次に第２の層の上に、トリス（８−キノリノラート）アルミ
ニウム（略称：Ａｌｑ3）とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3とクマリ
ン６とを含む第３の層を形成した。ここで、Ａｌｑ3とクマリン６との質量比は１対０．
００２５となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ3の中に分散された
状態となる。また、膜厚は３７ｎｍとなるようにした。次に第３の層上に、Ａｌｑ3を、
真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ3を含む第４の層を形成した。ここで、膜厚は３７ｎ
ｍとなるようにした。次に第４の層上に、ＣａＦ2を、真空蒸着法によって成膜し、Ｃａ
Ｆ2を含む第５の層を形成した。ここで、膜厚は１ｎｍとなるようにした。次に第５の層
上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第２の電極を形成した。膜厚は、２
００ｎｍとなるようにした。上記の構成から成る構造を素子構造４とする。
【０１１０】
上記素子構造３および素子構造４の発光素子の輝度１０００ｃｄ／ｍ2時における、モ
リブデン酸化物濃度−駆動電圧特性を図１１に、モリブデン酸化物濃度−電流効率特性を
図１２にそれぞれ示す。なお、図１１において、横軸はモリブデン酸化物濃度（ｗｔ％）
、縦軸は輝度１０００ｃｄ／ｍ2時の駆動電圧（Ｖ）を表す。また、図１２において、横
軸はモリブデン酸化物濃度（ｗｔ％）、縦軸は輝度１０００ｃｄ／ｍ2時の電流効率（ｃ
ｄ／Ａ）を表す。図１１、１２において、●印は素子構造３の発光素子（発光素子１）、
▲印は素子構造４の発光素子（発光素子２）の特性を表す。
【０１１１】
図１１より、発光素子１および発光素子２の輝度１０００ｃｄ／ｍ2時における駆動電
圧は、ＭｏＯｘ濃度が１０〜３０ｗｔ％で急激に低下し、その後は一定の電圧となってい
る。一方、図１２より、発光素子１および発光素子２の輝度１０００ｃｄ／ｍ2時におけ
る電流効率はＭｏＯｘ濃度が高くなるにつれて減少している。このため、本実施の形態で
示した素子構造３および素子構造４を用いる場合には、第１の層に含まれるＭｏＯｘの濃
度を、好ましくは５〜５０ｗｔ％、より好ましくは１５〜４０ｗｔ％になるように調整し
て素子構造を形成すればよい。
【０１１２】
なお、本実施例は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ 第１の層
１０４ 第２の層
１０５ 第３の層
１０６ 第２の電極
２０５ 第３の層
２０６ 第４の層
２０７ 第４の層
１１０ 発光素子
２１０ 発光素子
３１０ 発光素子
２０８ａ 第４の層
２０８ｂ 第５の層
２０８ｃ 第５の層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有し、
前記複数の層のうち少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、
前記発光物質を含む層を挟んで、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、及び電子よりも正孔の輸送性が高い物質を含む第１の層と、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、及び正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含む第２の層とが設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有し、
前記複数の層のうち少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、
前記発光物質を含む層を挟んで、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、及び電子よりも正孔の輸送性が高い物質を含む第１の層と、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、正孔よりも電子の輸送性の高い物質、及び前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質を含む第２の層とが設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質と、前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含み、
前記第４の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質と、前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含み、
前記第４の層は、正孔よりも電子の輸送性の高い物質と、前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項２、請求項４乃至請求項６のいずれか一において、
前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質は、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、エルビウム、イッテルビウム、これらの酸化物またはハロゲン化物のいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記第１の層は、モリブデン酸化物と、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルとを有していることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の発光素子を画素部に含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１】
対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有し、
前記複数の層のうち少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、
前記発光物質を含む層を挟んで、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、及び電子よりも正孔の輸送性が高い物質を含む第１の層と、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、及び正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含む第２の層とが設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
対向するように設けられた一対の電極間に挟まれた複数の層を有し、
前記複数の層のうち少なくとも一層は発光物質を含む層からなり、
前記発光物質を含む層を挟んで、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、及び電子よりも正孔の輸送性が高い物質を含む第１の層と、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物もしくはタングステン酸化物、正孔よりも電子の輸送性の高い物質、及び前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質を含む第２の層とが設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質と、前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含み、
前記第４の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質と、前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に順に積層された第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、電子よりも正孔の輸送性が高い物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質を含み、
前記第３の層は、モリブデン酸化物、ルテニウム酸化物またはタングステン酸化物と、正孔よりも電子の輸送性の高い物質とを含み、
前記第４の層は、正孔よりも電子の輸送性の高い物質と、前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質とを含んでいることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項２、請求項４乃至請求項６のいずれか一において、
前記正孔よりも電子の輸送性の高い物質に電子を供与することができる物質は、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、エルビウム、イッテルビウム、これらの酸化物またはハロゲン化物のいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記第１の層は、モリブデン酸化物と、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルとを有していることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の発光素子を画素部に含むことを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７１７７７（Ｐ２０１１−１７１７７７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９００３（Ｐ２０１１−１２９００３）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【分割の表示】特願２００５−２８３６２６（Ｐ２００５−２８３６２６）の分割
【原出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【分割の表示】特願２００５−２８３６２６（Ｐ２００５−２８３６２６）の分割
【原出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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