発光素子及び表示装置
【課題】 駆動電圧の小さい薄膜発光素子を提供することを課題とする。また、駆動電圧
の小さい構成を有する薄膜発光素子においても、色純度や発光効率の低下が起こらない薄
膜発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】 上記課題を解決する為の薄膜発光素子の構成は、電極間に少なくとも電子
輸送層、発光物質を含む発光層、第１の領域、及び第２の領域を有し、前記電子輸送層は
、前記発光層と前記第１の領域との間に前記第２の領域を有し、前記第１の領域は多環縮
合環を有する物質が含まれており、前記第２の領域には前記多環縮合環を有する物質が含
まれていないことを特徴とする。
の小さい構成を有する薄膜発光素子においても、色純度や発光効率の低下が起こらない薄
膜発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】 上記課題を解決する為の薄膜発光素子の構成は、電極間に少なくとも電子
輸送層、発光物質を含む発光層、第１の領域、及び第２の領域を有し、前記電子輸送層は
、前記発光層と前記第１の領域との間に前記第２の領域を有し、前記第１の領域は多環縮
合環を有する物質が含まれており、前記第２の領域には前記多環縮合環を有する物質が含
まれていないことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特に比較的低い駆動電圧で駆動する発光素子の構造に関す
る。
【背景技術】
【０００２】
電流を流すことで自身が発光する自発光型の薄膜発光素子を用いたディスプレイの開発
が盛んに進められている。
【０００３】
これらの薄膜発光素子は有機、無機もしくはその両方を用いて形成された単層、多層薄
膜に電極を接続し、電流を流すことで発光する。このような薄膜発光素子は、低消費電力
化、省スペース化、視認性などが有望視されており、今後市場のさらなる拡大も期待され
ている。
【０００４】
このうち、多層構造を有する発光素子は層毎にその機能を分けることで、それ以前と比
較して高効率に発光する素子を作成することができるようになった（例えば非特許文献１
参照）。
【０００５】
多層構造を有する薄膜発光素子は、陽極と陰極の間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光
層、電子輸送層、電子注入層などにより構成される発光積層体をはさんでなっているが、
このうち正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は素子構成によっては用いな
い層があっても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層は発光層を兼ねることもある。この
場合、キャリア輸送性の高い電子輸送層もしくは正孔輸送層に発光効率の高い色素をドー
ピングする手法が用いられる。この手法を用いることによって、発光効率は高いがキャリ
ア輸送性の低い材料を発光物質として用いることが可能になる（例えば非特許文献２参照
）。
【０００６】
ところで、薄膜発光素子には電流を流すことで発光が得られるが、この発光の輝度と流
す電流には比例関係が成立している。すなわち、大きな輝度を得るにはそれだけ大きい電
流を流さなければいけない。そのため、発光素子の電極間に積層される薄膜の少なくとも
一部に添加物をドープすることで電流を流れやすくし、駆動電圧を下げる試みがなされて
いる。また、この場合、同じ輝度を得るために比較的小さな電圧で済むため、薄膜発光素
子の劣化も抑制される（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１では添加物として、キャリア輸送性の比較的良好なジフェニルアントラセン
やルブレンなどの多環縮合環を有する物質が用いられ、それらを電子輸送層にドープする
ことによって、駆動電圧の低下等の効果が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−７７６７６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タンら、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
【非特許文献２】Ｃ．Ｗ．タンら、ジャーナル オブ アプライド フィジクス、Ｖｏｌ．６５，Ｎｏ．９，３７１０−３７１６（１９８９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、これらの添加物として好適に用いられる多環縮合環を有する物質にはそれ自体
が光を発するものが多い。その為、発光層における発光物質のエネルギーギャップが、そ
れら添加物よりも大きい場合、励起された発光物質のエネルギーが電子輸送層に添加され
た添加物に移動してしまい、添加物の方も励起されて発光してしまう可能性がある。また
、発光しなくともエネルギーが移動してしまうことによって発光効率の低下が引き起こさ
れる可能性がある。
【００１１】
このように、発光層中の発光物質以外に発光してしまうものがあると色純度が悪くなり
好ましくない為、通常、添加物を用いる際は発光層中の発光物質が有するエネルギーギャ
ップより大きいエネルギーギャップを有する添加物を用いる。特許文献１の実施例１でも
、発光層において発光物質としてドーピングされたルブレンよりエネルギーギャップの大
きいジフェニルアントラセンを添加物として用いている。
【００１２】
しかし、赤の光を発する発光物質であるならエネルギーギャップが小さい為、条件を満
たす添加物の選択は容易であるが、より大きいエネルギーギャップを有する発光物質から
の発光が求められる場合、その選択肢はどんどん狭まってゆくのが現状である。参考まで
に上記したルブレンは、電子注入層、電子輸送層に適量ドーピングすることによって良好
な電子注入性、電子輸送性を示すが、その発光が黄色であるため、それ以上のエネルギー
ギャップを有する発光物質（緑から紫の発光を呈する物質などが考えられ得る）を用いた
発光層を有する発光素子には用いることが好ましくないことがわかる。
【００１３】
そこで本発明では、駆動電圧の小さい薄膜発光素子を提供することを課題とする。また
、本発明は、駆動電圧の小さい構成を有する薄膜発光素子においても、色純度や発光効率
の低下が起こらない薄膜発光素子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】
【００１４】
上記課題を解決する為の薄膜発光素子の一つの構成は、電極間に少なくとも電子輸送層
及び発光物質を含む発光層を有しており、電子輸送層は、より電極に近い第１の領域と、
より発光層に近い第２の領域を有している。そして、第１の領域は多環縮合環を有する物
質が含まれており、第２の領域には前記多環縮合環を有する物質が含まれていないことを
特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する為の薄膜発光素子の一つの構成は、電極間に少なくとも電子輸送層
、発光物質を含む発光層、第１の領域、及び第２の領域を有しており、前記電子輸送層は
、前記発光層と前記第１の領域との間に前記第２の領域を有している。そして、前記第１
の領域は多環縮合環を有する物質が含まれており、前記第２の領域には前記多環縮合環を
有する物質が含まれていないことを特徴とする。
その他の構成として、電極間に少なくとも電子輸送層、発光物質を含む発光層、第１の
領域、及び第２の領域を有しており、前記電子輸送層は、前記発光層と前記第１の領域と
の間に前記第２の領域を有している。そして、前記第１の領域の多環縮合環を有する物質
の濃度は前記第２の領域よりも高いことを特徴とする。
その他の構成として、電極間に少なくとも電子輸送層、発光物質を含む発光層、第１の
領域、及び第２の領域を有しており、前記電子輸送層は、前記発光層と前記第１の領域と
の間に前記第２の領域を有している。そして、前記第１の領域に選択的に多環縮合環を有
する物質を添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成を用いることにより、駆動電圧の小さい薄膜発光素子を提供することがで
きる。また、駆動電圧の小さい構成を有する薄膜発光素子においても、色純度や発光効率
の低下を抑制することができる薄膜発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の薄膜発光素子の構成を表す図。
【図２】従来の薄膜発光素子の構成を表す図。
【図３】本発明の薄膜発光素子の作成工程を表す図。
【図４】本発明の薄膜発光素子の作成工程を表す図。
【図５】表示装置の構成を例示した図。
【図６】本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図７】本発明が適用可能な電子機器の例示した図。
【図８】表示装置の構成を例示した図。
【図９】本発明の薄膜発光素子の構成を表す図。
【図１０】表示装置の画素回路一例を示す図。
【図１１】表示装置の保護回路の一例を示す図。
【図１２】実施例１と比較例１、比較例２のスペクトルデータ。
【図１３】実施例１と比較例１、比較例２の電圧輝度曲線。
【図１４】実施例２と比較例３、比較例４のスペクトルデータ。
【図１５】実施例２と比較例３、比較例４の電圧輝度曲線。
【図１６】実施例３と比較例５のスペクトルデータ。
【図１７】実施例３と比較例５の電圧輝度曲線。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多く
の異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱すること
なくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従っ
て、本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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の薄膜発光素子の構成一例を示したものである。本実施の形態にお
ける薄膜発光素子は基板１００などの絶縁表面上に形成された陽極電極１０１、正孔輸送
層１０２、発光物質１０７を有する発光層１０３、電子輸送層１０、陰極電極１０６より
なっている。電子輸送層１０は層状の二つの領域に分けられるが、二つの領域には少なく
とも一種類の共通する電子輸送性材料が用いられている。二つの領域のうち、より陰極電
極１０６に近い第１の領域１０５には、前記した電子輸送性材料にさらに電子輸送性、電
子注入性もしくはその両方を高める為の添加物１０８がドーピングされており、より発光
層１０３に近い第２の領域１０４には添加物１０８はドーピングされていない。
【００２０】
なお、第１の領域１０５には様々な割合で添加物１０８がドーピングされるが、本発明
では第１の領域におけるホスト材料は、第１の領域と第２の領域とに共通する電子輸送性
材料を第１の領域のホスト材料とみなす。第１の領域１０５における添加物１０８の割合
は１ｗｔ％以上であれば良く、第1の領域の構成として添加物１０８が１００ｗｔ％、す
なわち第１の領域が添加物１０８のみで形成される場合も含むこととする。また、第１の
領域が添加物１０８のみで形成されている場合、ホスト材料は第２の領域を構成する材料
を指すこととする。
【００２１】
また、発光層１０３のホスト材料に関しては、発光層１０３を構成する物質の構成比が
最も大きいものを言う。発光層１０３のホスト材料は、図１（Ｂ）のように電子輸送層１
０のホスト材料と同じ材料としても良いし、図１（Ａ）のように異なるホスト材料であっ
ても良い。さらに、図１（Ｃ）のように発光層１０３は発光層自体が発光物質１０７で構
成され、発光層１０３自体が発光する構成であっても良い。
【００２２】
電子輸送層１０に用いることのできるホスト材料としては、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：ＢＡｌｑ）など、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を用いることができる。発光層１０３のホスト材料としては９，１０
−ジフェニルアントラセン、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、２−ｔ−ブチ
ル−９，１０−ビス［２−（ナフチル）フェニル］アントラセン、２−ｔ−ブチル−９，
１０−ビス［２−（フェニル）フェニル］アントラセン、４，４’（２，２−ジフェニル
ビニル）ビフェニルなどの芳香族化合物が好ましい。あるいはビス（２−メチル−８−キ
ノリノナト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウムなど典型金属錯体を用
いても良い。電子輸送層１０、発光層１０３に共通して用い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）、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）など、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を用いることができる。等を用いることが
できる。また、これらに添加され、発光中心となる発光物質１０７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（略称：ＤＣＪＴＢ）、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、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリ
ン６、クマリン５４５Ｔ、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。また発光物質１０７のみで発光
層１０３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）などがある。
【００２３】
電子輸送層の第１の領域にドーピングされている添加物１０８は、多環縮合環を有する
物質を用いれば良く、その中でも第１の領域のホスト材料より電子注入性又は電子輸送性
の高い物質を選択する。また、好ましくは電子注入性と電子輸送性のどちらも高い物質で
あることが望ましい。なお、電子注入性の高い材料とは、第１の領域の主構成材料よりＬ
ＵＭＯ準位の低い材料であると言える。具体的にはルブレン、９，１０−ジフェニルアン
トラセン、ペンタセン、ペリレン及びこれらの誘導体を用いることが可能である。
【００２４】
このような構成を有する本発明の薄膜発光素子は、第１の領域にドーピングされた添加
物１０８により電子注入性又は電子輸送性もしくはその両方が向上するため、電流を流し
やすくなり、結果として駆動電圧の小さい薄膜発光素子となる。
【００２５】
また、電子輸送層に添加物１０８がドーピングされていない第２の領域１０４が形成さ
れていることで、発光層１０３内の発光物質１０７と添加物１０８の距離が少なくとも第
２の領域１０４の膜厚分以上離れることとなる。励起種間のエネルギー移動の効率は距離
の６乗に比例して小さくなってゆくとされていることから、励起された発光物質１０７か
ら添加物１０８へのエネルギー移動が大幅に抑制されると考えられ、添加物１０８からの
発光を大きく減少させることが可能となる。
【００２６】
また、添加物１０８からの発光がおこらない場合であっても、励起した発光物質１０７か
ら添加物１０８へエネルギー移動が起こり、本来ならば発光していたはずの発光物質１０
７が失活し、発光しなくなってしまい電流効率が低下している場合もある。この場合も、
本発明の構成を有する発光素子とすることで、発光物質１０７から添加物１０８へのエネ
ルギー移動が大幅に減少するため発光効率の低下を抑制することが可能となる。これによ
り、本発明の薄膜発光素子は、目的の発光物質１０７からの発光以外の発光を大幅に減少
させることができる為、非常に良好な色純度を有する薄膜発光素子となる。
【００２７】
なお、第２の領域１０４の膜厚に関しては充分に励起種間のエネルギー移動を抑制する
ことができる距離として５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であることが望ましい。
【００２８】
また、本発明の薄膜発光素子の構成は、励起種間のエネルギー移動を大幅に減少させる
ことが可能である為、電子輸送層の第１の領域にドーピングされている添加物１０８のエ
ネルギーギャップが発光物質１０７のエネルギーギャップより小さかったとしても、色純
度や発光効率の悪化を招くこと無く用いることが可能となる。またこのことから、発光層
にドーピングされた発光物質が有するエネルギーギャップの大小によって、電子輸送層に
添加する添加物の選択に差が生じることがなくなり、より電子注入性、電子輸送性もしく
はその両方が良好な物質を添加物１０８として発光色に関係なく用いることが可能となる
。
【００２９】
また、発光物質１０７が発する光が燐光である時、添加物１０８の有するエネルギーギ
ャップが発光物質１０７のエネルギーギャップより小さい場合であっても、添加物１０８
へのエネルギー移動が起こってしまう場合がある。このような際も、本発明の薄膜発光素
子の構成をとることによって発光物質１０７から添加物１０８へのエネルギー移動が抑制
され、色純度の低下や発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【００３０】
なお、図１（Ｂ）には陽極電極１０１の上に正孔注入層１０９が形成されているが、こ
のように正孔注入層１０９を形成しても良いし、図１（Ａ）、（Ｃ）のように形成しなく
とも良い。また、図１（Ｃ）の用に電子注入層１１３を設けても良い。さらに正孔注入層
、電子注入層の両方が設けられていても良い。
【００３１】
本実施の形態に示した発光素子の構成は適宜組み合わせて用いることが可能である。
【００３２】
図２は従来の薄膜発光素子の例である。図２の薄膜発光素子には本発明における第２の
領域に相当する構成を有しておらず、電子輸送層１１０中の添加物と発光層１０３中の発
光物質との距離が近い。このため、励起された発光物質１１２からエネルギーが電子輸送
層に含まれる添加物１１１に移動し、その一部が発光してしまう。そのため、外部に射出
する光は発光物質１０７から発する光と添加物１１１から発する光とが混ざった光となり
、色純度が悪化してしまう。また、発光物質１１２からエネルギーが移動した添加物１１
１が発光しなかったとしても発光効率が低下してしまう構成であった。
【００３３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の表示装置の作製方法について図３、図４を参照しながら説
明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の表示装置を作成する例を示し
たが、パッシブマトリクス型の表示装置であっても本発明の薄膜発光素子を適用すること
ができるのはもちろんである。
【００３４】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、
さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図３（Ａ））
【００３５】
基板５０の材料としては透光性を有するガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、ア
クリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエー
テルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により
研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【００３６】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアル
カリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散する
のを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸
素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１
ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では
、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、
単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板から
の不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【００３７】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザ結晶化して得る
。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６
０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶ
Ｄ法またはプラズマＣＶＤ法などが使用できる。その後、５００℃で１時間の加熱処理を
行い水素出しをする。
【００３８】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する
。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを
光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケ
イ素膜とし、半導体層として用いる。
【００３９】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方
法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化
を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、錫、鉛、コバルト、白金、どう、金
などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合
に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。
熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【００４０】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、
いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を
呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【００４１】
その後、図３（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導
体層５２を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状
を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチ
ングをすることにより行われる。
【００４２】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁層５３を形成する。ゲート絶縁層５３はプラ
ズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁
層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。
【００４３】
次いで、ゲート絶縁層５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はＴａ、Ｗ
、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または元素を主成分とする合
金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングし
た多結晶ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用い
てもよい。
【００４４】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステ
ン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート
電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わ
せも適宜選択すればよい。
【００４５】
ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行
う。
【００４６】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。こ
れによって半導体層５２、ゲート絶縁層５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジス
タ７０が形成される。
【００４７】
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジ
スタを作製できるように適宜変更すればよい。
【００４８】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトッ
プゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜
トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくシ
リコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニ
ウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【００４９】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶半
導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を
粒観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている
。
【００５０】
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン（ＳＡＳとも表記する）は、
珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体とし
ては、ＳｉＨ4であり、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、
ＳｉＦ4などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン
、クリプトン、ネオン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用いること
でＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は１０倍〜１０００倍の範囲で
珪化物気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐ
ａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ
〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基
板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適である。
【００５１】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側に
シフトしており、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）の終端化として水素または
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。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１×１０20ｃｍ-1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。
ＴＦＴにしたときのμ＝１〜１０ｃｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
【００５２】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【００５３】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁層５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化ケ
イ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を
行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。
【００５４】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間
絶縁層６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Ｉ
ｏｗ−ｋ材料等をもちいるとよい。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層と
して形成した。なお、シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造
で構成され、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、アリール
基）を有する材料である。シロキサンが有する置換基としては、フッ素を有していてもよ
く、水素を含む基とフッ素の両方を有していてもよい。（図３（Ｂ））
【００５５】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジスト
マスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することがで
き、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条
件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行
っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチン
グの両方を用いても良い。（図３（Ｃ））
【００５６】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導
電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はア
ルミニウム、銅等の単層でも良いが、本実施の形態では基板側からモリブデン、アルミニ
ウム、モリブデンの積層構造とする。積層配線としては基板側からチタン、アルミニウム
、チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといった構造でも良い。（図３（
Ｄ））
【００５７】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層
６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポ
リイミド、シロキサンなどの塗布膜が好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを
第２の層間絶縁層６３として用いる。（図３（Ｅ））
【００５８】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい。これは後
の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされて
しまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレー
トの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通し
て接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【００５９】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透
光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子
の陽極電極６４（第１の電極）を形成する。ここで陽極電極６４（第１の電極）は接続部
６１ａと電気的に接触している。陽極電極６４（第１の電極）の材料としてはインジウム
錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）や酸化ケイ素を含有するＩＴＯ
（ＩＴＳＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに
２〜２０％の酸化亜鉛を含有したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）もしく
は酸化亜鉛そのもの、そして酸化亜鉛にガリウムを含有したＧＺＯ（Ｇａｌｉｕｍ Ｚｉ
ｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等を用いるとよい。本実施の形態ではＩＴＳＯを陽極電極６４（第１
の電極）として用いた。（図４（Ａ））
【００６０】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び陽極電極６４（第１の電極）を覆っ
て有機材料もしくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層は陽極電極６
４（第１の電極）の一部が露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料
としては、感光性を有する有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが
、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。隔壁６５の第１の電極
に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが
望ましい。（図４（Ｂ））
【００６１】
次に、隔壁６５から露出した陽極電極６４（第１の電極）を覆う発光積層体６６を形成
する。発光積層体６６は蒸着法等により形成すればよいが、本発明では少なくとも電子輸
送層と発光層を有し、当該電子輸送層は電流を流しやすくする為の多環縮合環を有する物
質による添加物を含む第１の領域と、当該添加物が含まれていない第２の領域を有する。
【００６２】
なお、第２の領域の膜厚に関しては充分に励起種間のエネルギー移動を抑制することが
できる距離として５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上形成する。
【００６３】
電子輸送層の第１の領域に電流を流しやすくする為の添加物をドーピングする際には電
子輸送層のホスト材料と共蒸着することにより形成することができる。なお、添加物がド
ーピングされていない第２の領域の材料と添加物がドーピングされている第１の領域のホ
スト材料は同一であるため、発光層と添加物がドーピングされた電子輸送層との間に他の
材料によりホールブロッキング層などを設けるよりは、本発明の構成は簡便にタクト良く
得ることが可能である。（図４（Ｃ））
【００６４】
電子輸送性が比較的高く、電子輸送層のホスト材料として用いることのできる物質とし
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：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）など、
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が挙げられる。本発明の構成
を適用することで、電子輸送層にさらに大きな電子輸送性を持たせることが可能となり、
薄膜発光素子の駆動電圧を低下させることができる。
【００６５】
電子輸送層に添加する添加物としては、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン
、ペンタセン、ペリレンなど多環縮合環を有する物質が挙げられる。その中でも第１の領
域のホスト材料より電子注入性又は電子輸送性の高い物質を選択する。また、好ましくは
電子注入性と電子輸送性のどちらも高い物質であることが望ましい。なお、電子注入性の
高い材料とは、第１の領域の主構成材料よりＬＵＭＯ準位の低い材料であると言える。本
発明の構成を適用することで、発光層の発光物質のエネルギーギャップに関わらずこれら
添加物を選択することが可能となる。
【００６６】
発光物質には様々な材料があり、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（ＤＣＪＴＢ）、
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、Ｎ，Ｎ’−ジメチル
キナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、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）等を用
いることができる。また、この他の物質でもよい。
【００６７】
発光積層体６６にはこのほかに電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層などの層を設けて
も良い。
【００６８】
正孔輸送性の高い物質としては、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：ＮＰＢ）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：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）の化合物が挙げられる。
【００６９】
また、電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（
ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属
の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ3のような電子輸送性の高い物質とマグネ
シウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。
【００７０】
正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム
酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、マ
ンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物が挙げられる。また、この他、フタロシアニン
（略称：Ｈ2Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物が挙
げられる。
【００７１】
発光層は、発光波長帯の異なる発光素子を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成と
しても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光素子を形
成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着
色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止
を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされてい
た円偏光板などを省略することが可能となり、発光素子から放射される光の損失を無くす
ことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低
減すことができる。
【００７２】
また、発光素子は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料
を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を
設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
【００７３】
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であ
るナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミ
ン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。
【００７４】
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用
いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素
のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、
他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝
度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した
場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低
消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で
形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高
い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ること
ができる。
【００７５】
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、
第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金
属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られるこ
とはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化
合物を用いることも可能である。
【００７６】
以上に掲げる発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子
注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層
を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた
混合層又は混合接合を形成しても良い。発光積層体の層構造は変化しうるものであり、特
定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備え
たり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に
おいて許容されうるものである。
【００７７】
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光
素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマト
リクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミ
ングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態と
なっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向
上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画
素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆
方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ
、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【００７８】
続いて発光積層体６６を覆う第２の電極（陰極）６７を形成する。これによって陽極電
極６４（第１の電極）と発光積層体６６と第２の電極（陰極）６７とからなる発光素子９
３を作製することができる。
【００７９】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜を第２のパッシベーション膜
として形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ
4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製され
る酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ4、Ｎ2ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化
窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【００８０】
また、第１のパッシベーション膜としてＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化
水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第２のパッシベーション膜９０５は単層構
造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造と
して用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層
膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに
形成してもよい。
【００８１】
続いて電界発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止
を行う。対向基板を封止に用いる場合は、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出す
るように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性
気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を形成して
も良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や
ギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシ
ブル配線基板を貼り付けることによって、表示装置が完成する。
【００８２】
以上のように作製した表示装置の構成の１例を図５参照しながら説明する。なお、形が
異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分もあ
る。本実施の形態では、ＬＤＤ構造を有する薄膜トランジスタ７０が接続部６１ａを介し
て発光素子９３に接続している。
【００８３】
図５（Ａ）は陽極電極６４（第１の電極）が透光性を有する導電膜により形成されてお
り、基板５０側に発光積層体６６より発せられた光が取り出される構造である。なお９４
は対向基板であり、発光素子９３が形成された後、シール材などを用い、基板５０に固着
される。対向基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止すること
によって発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸
湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥剤８９を分散さ
せるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【００８４】
図５（Ｂ）は陽極電極６４（第１の電極）と第２の電極９２両方が透光性を有する導電
膜により形成されており、基板５０及び対向基板９４の両方に光を取り出すことが可能な
構成となっている。また、この構成では基板５０と対向基板９４の外側に偏光板９０を設
けることによって画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板
９０の外側には保護フィルム９１を設けると良い。
【００８５】
なお、表示機能を有する本発明の表示装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビ
デオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号
が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時に
おいて、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ
信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる
電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される
電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加
される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電
流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発
明の発光表示装置及びその駆動方法は、上記した駆動方法のうちどれを用いてもよい。
【００８６】
本実施の形態のような方法で形成された本発明の表示装置は駆動電圧が小さく、また、
色純度や発光効率の良い表示装置である。
【００８７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一形態に相当する発光装置のパネルの外観について図６を
用いて説明する。図６は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４０
０６との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図６（Ｂ）は図
６（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光素子の構造は陽極
電極、正孔輸送層、発光物質を有する発光層、電子輸送層、陰極電極よりなっており、電
子輸送層は層状の二つの領域に分けられ、より陰極に近い第１の領域には多環縮合環より
なる添加物がドーピングされており、より発光層に近い第２の領域には多環縮合環よりな
る添加物はドーピングされていない構成となっている。
【００８８】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回
路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、画素部４０
０２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上に対向基板４００６が設
けられている。よって画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４０
０４とは基板４００１とシール材４００５と対向基板４００６とによって充填材４００７
と共に密封されている。
【００８９】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線
駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図６（Ｂ）では信号線駆動回
路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トラ
ンジスタ４０１０とを示す。
【００９０】
また、４０１１は発光素子に相当し、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されて
いる。
【００９１】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆
動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給すると目の配線に相当する。引き回
し配線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び引き回し配線４０１５ｂを介して接続端
子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（Ｆ
ＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【００９２】
なお、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミ
ド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテ
ートを用いる事ができる。
【００９３】
なお、本発明の表示装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルに
ＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【００９４】
本実施の形態のような構成のパネル及びモジュールは、駆動電圧が小さく、また、色純度
や発光効率の良いパネル及びモジュールである。
【００９５】
（実施の形態４）
実施の形態３にその一例を示したようなモジュールを搭載した本発明の電子機器として
、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレ
イ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオコンポ等）、コンピュー
タ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機また
は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓ
ａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）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。それらの電子機器の具体例を図７に示す。
【００９６】
図７（Ａ）は発光表示装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターな
どがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本
発明の発光表示装置は表示部２００３の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良
い。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例え
ば、封止基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに
偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【００９７】
図７（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入
力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本
発明の携帯電話は表示部２１０３の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良い。
【００９８】
図７（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。
本発明のコンピュータは表示部２２０３の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が
良い。図７（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、ハードディスクと表示部が
一体化したデスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【００９９】
図７（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。本発明のモバイルコンピ
ュータは表示部２３０２の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良い。
【０１００】
図７（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部
２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム
機は表示部２４０２の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良い。
【０１０１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが
可能である。
（実施の形態５）
【０１０２】
図８には下面発光、両面発光、上面発光の例を示した。実施の形態２に作成工程を記載
した構造は図８（Ｃ）の構造に相当する。図８（Ａ）、（Ｂ）は図８（Ｃ）における第１
の層間絶縁層を自己平坦性を有する材料で形成し、薄膜トランジスタの配線と発光素子の
第１の電極を同じ絶縁層上に形成した場合の構成である。図８（Ａ）は発光素子の第１の
電極のみを透光性を有する材料で形成し、発光装置の下部に向かって光が射出する下面発
光の構成、図８（Ｂ）は第２の電極の下にＬｉを含む材料を薄く（透光性を有する程度に
）形成し、ＩＴＯやＩＴＳＯ、ＩＺＯなど透光性を有する材料を第２の電極として形成す
ることで図８（Ｂ）のように両面より光を取り出すことのできる両面発光の発光表示装置
を得ることが可能となる。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性である
が、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の透光性を有する程
度の薄膜で第２の電極を形成すると両面発光とすることができる。
【０１０３】
ところで、両面発光や上面発光の場合に用いられる透明電極であるＩＴＯやＩＴＳＯは
蒸着による成膜が難しいため、スパッタ法による成膜が行われる。第２の電極９０４をス
パッタリング法により形成する場合、電子注入層の表面もしくは電子注入層と電子輸送層
の界面にスパッタリングによるダメージが入ってしまうことがあり、発光素子の特性に悪
影響を及ぼす可能性がある。これを防ぐためには、スパッタリングによるダメージを受け
にくい材料を第２の電極９０４に最も近い位置に設けるとよい。このようなスパッタダメ
ージを受けにくい材料で、発光積層体９０３に用いることができる材料としては酸化モリ
ブデン（ＭｏＯｘ）が挙げられる。しかし、ＭｏＯｘは正孔注入層として好適な物質であ
るため、第２の電極９０４に接して設けるには第２の電極９０４を陽極とする必要がある
。このように陰極を第１の電極、陽極を第２の電極とする素子を仮に逆積みの素子を呼ん
でいる。
【０１０４】
そこで、この逆積み素子場合は図９のように基板１００上や基板１００上に形成された
絶縁膜上などの絶縁表面上に第１の電極を陰極電極１０６として形成し、その後順に、電
子注入層（略）、電子輸送層１０、発光層１０３、正孔輸送層１０２、正孔注入層１０９
（ＭｏＯｘ）、陽極電極１０１（第２の電極）と形成する。また、アクティブマトリクス
型の表示装置の場合、画素の駆動用薄膜トランジスタはＮチャネル型とする必要がある。
【０１０５】
ＭｏＯｘは蒸着法により形成し、ｘ＝３以上のものが好適に使用できる。また、ＭｏＯ
ｘ層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などの有機金属錯体や有機物と共蒸着することで有
機、無機の混合層としても良い。逆積み素子を用いた場合、画素部の薄膜トランジスタは
もともとＮ型であるａ−Ｓｉ：Ｈを半導体層としたトランジスタを用いると工程が簡略化
されて好適である。駆動回路部が同一基板上に形成されている場合は駆動回路部のみレー
ザ等を照射することで結晶化して用いるとよい。
【０１０６】
なお、陽極形成時のスパッタダメージが問題にならないようであったらＭｏＯｘを使わ
ずに逆積みで素子を形成してもかまわない。なお、図９（Ａ）〜（Ｃ）は図１（Ａ）〜（
Ｃ）それぞれに対応する逆積み素子の例である。本発明はこのような逆積み素子にも用い
ることができ、有効に機能し、低駆動電圧化を実現した上で色純度と電流効率の悪化を招
かない発光素子を提供することができる。
（実施の形態６）
【０１０７】
本実施の形態では、実施の形態３で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護
回路及びそれらの動作について説明する。なお、図３、図４に示してきた断面図は駆動用
ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０１０８】
図１０（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、
行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用Ｔ
ＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有
する。
【０１０９】
図１０（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置され
た電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図１０（Ａ）に示す画素と
同じ構成である。つまり、図１０（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。
しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ａ））と、列方向に
電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの
導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に
注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１０（Ａ）（Ｃ）とし
て分けて記載する。
【０１１０】
図１０（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制
御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１
４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４
０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４
）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０１１１】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を
制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に
対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工
程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ
１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いても
よい。上記構成を有する本発明は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するため
に、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影
響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦ
Ｔ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因
した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる
。
【０１１２】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に
対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンと
なると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号
の電圧が保持される。なお図１０（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示
したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまか
なうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０１１３】
図１０（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、
図１０（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図１０（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ
１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１０（Ｃ）に示す画素構成と同じで
ある。
【０１１４】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される
。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制
御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光
素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去
用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１０（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対す
る信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始
することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１１５】
図１０（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査
線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３
、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図１０（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ
１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図７（Ｅ）に示す画素構成と同じであ
る。なお、図１０（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上す
ることが可能となる。
【０１１６】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄
膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜を大きくすると好まし
い。そのため、上記画素回路において、電界発光層からの光が封止基板側から射出する上
面発光型とすると好ましい。
【０１１７】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴ
ＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０１１８】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置
について説明したが、一列毎にＴＦＴが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形
成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられて
いないため、高開口率となる。発光が電界発光層の両側へ射出する発光装置の場合、パッ
シブマトリクス型の表示装置を用いる透過率が高まる。
【０１１９】
これらのような画素回路をさらに有する本発明の表示装置は、駆動電圧が小さく、また
、色純度や発光効率の良い上、各々の特徴を有する表示装置とすることができる。
【０１２０】
続いて、図１０（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイ
オードを設ける場合について説明する。
【０１２１】
図１１には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１
４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１
と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ
１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体
層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート
電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させ
ている。
【０１２２】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形
成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート
絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０１２３】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０１２４】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成するこ
とができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画
素との間に設けることもできる。
【０１２５】
このような保護回路を有する本発明の表示装置は、駆動電圧が小さく、また、色純度や発
光効率の良い上、表示装置としての信頼性も高めることが可能となる。
【実施例１】
【０１２６】
実施例１では、図１（Ａ）に記載されている発光層のホスト材料と第１の領域のホスト
材料が異なる構成に正孔注入層１０９と電子注入層を設けた薄膜発光素子を作製し、測定
を行った。本実施例では陽極電極１０１（第１の電極）としてＩＴＳＯ、正孔注入層とし
てＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ、発光層１０３は発光物質
１０７としてＴＢＰが添加されたｔ−ＢｕＤＮＡを４０ｎｍ、電子輸送層１０の第２の領
域１０４はＡｌｑ3を１０ｎｍ、第１の領域１０５は添加物１０８としてルブレンが添加
されたＡｌｑ3を１０ｎｍ形成し、その上にさらに電子注入層としてＣａＦ、陰極電極１
０６（第２の電極）としてアルミニウムを積層して発光素子を形成した。
【０１２７】
発光層１０３中の発光物質１０７であるＴＢＰの量は発光層１０３のホスト材料である
ｔ−ＢｕＤＮＡが１に対し、０．０１の割合で添加し、電子輸送層の第１の領域中の添加
物１０８であるルブレンの量は電子輸送層１０のホスト材料であるＡｌｑ3が１に対し１
の割合で添加した。
【０１２８】
比較例１としては、第１の領域と第２の領域を設けず、代わりに添加物としてルブレン
が添加されたＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。この構成は、図２の構成に正孔注入層と電子
注入層を設けた構成となっている。その他の構成は全て実施例１と同様である。
【０１２９】
また、比較例２は第１の領域と第２の領域を設けず、代わりにルブレンを添加していな
いＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。その他の構成は全て実施例１と同様である。
【０１３０】
これら、作製した薄膜発光素子を測定した結果を表１、図１２及び図１３に示す。尚、
表１に記載の電流効率は３００ｃｄ／ｍ2の場合の効率である。
【０１３１】
【表１】
【０１３２】
まず、ＴＢＰは青色の発光を発する発光物質であるため、黄色の光を発するルブレンよ
りエネルギーギャップが大きい物質である。なお、蛍光を発する物質の場合、エネルギー
ギャップは発光色から見積もることが出来、より波長の短い色の発光を呈する物質がより
大きなエネルギーギャップを有する物質であると言うことができる。
【０１３３】
ＴＢＰがルブレンより大きなエネルギーギャップを有していることから、比較例１では
ＴＢＰからルブレンにエネルギー移動してしまい、ルブレンが発光してしまっていると考
えられる。図１２における比較例１のスペクトルには５６０ｎｍ付近にルブレンによる発
光と考えられるスペクトル形状の変化が観測されている。また、表２から、比較例１は電
流効率も悪化してしまっていることがわかる。
【０１３４】
比較例２はルブレンが添加されていない為、ルブレンの発光によるスペクトル形状の変
化が現れないことはもちろんだが、電子輸送層における第２の領域にルブレンが添加され
ている実施例１もルブレンの発光起因のスペクトル変化は見受けられない。
【０１３５】
また、表１における色度に関しても、実施例１、比較例２の色度はほぼ同じであるが、
比較例１の色度を見ると白っぽく変化してしまっていることがわかる。この結果から、発
光層に添加された発光物質のエネルギーギャップが電子輸送層に添加された添加物のエネ
ルギーギャップより大きい物質であっても、本発明の構成を有するこのような発光素子で
あれば色純度の悪化がおきないことが証明された。
【０１３６】
また、図１３から、実施例１の発光素子は同じ輝度がより低い電圧で得られており、低
駆動電圧化もなされていることがわかる。
【実施例２】
【０１３７】
実施例２では、図１（Ｂ）に記載されている構成に電子注入層を設けた薄膜発光素子を
作製し、測定を行った。本実施例では陽極電極１０１（第１の電極）としてＩＴＳＯ、正
孔注入層１０９としてＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ、発光
層１０３は発光物質１０７としてクマリン６が添加されたＡｌｑ3を４０ｎｍ、電子輸送
層１０の第２の領域１０４はＡｌｑ3を１０ｎｍ、第１の領域１０５は添加物１０８とし
てルブレンが添加されたＡｌｑ3を１０ｎｍ形成し、その上にさらに電子注入層としてＣ
ａＦ、陰極電極１０６（第２の電極）としてアルミニウムを積層して発光素子を形成した
。
【０１３８】
発光層１０３中の発光物質１０７であるクマリン６の量は発光層１０３のホスト材料で
あるＡｌｑ3が１に対し、０．００５の割合で添加し、電子輸送層の第１の領域中の添加
物１０８であるルブレンの量は電子輸送層１０のホスト材料であるＡｌｑ3が１に対し１
の割合で添加した。
【０１３９】
比較例３としては、電子輸送層として、第１の領域と第２の領域を設けず、添加物とし
てルブレンが添加されたＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。この構成は、図２の構成に正孔注
入層と電子注入層を設けた構成となっている。その他の構成は全て実施例１と同様である
。
【０１４０】
また、比較例４は電子輸送層として、添加物であるルブレンを添加していないＡｌｑ3
を２０ｎｍ形成した。その他の構成は全て実施例１と同様である。
【０１４１】
これら、作製した薄膜発光素子を測定した結果を表２、図１４及び図１５に示す。尚、
表２に記載の電流効率は１０００ｃｄ／ｍ2の場合の効率である。
【０１４２】
【表２】
【０１４３】
実施例２、比較例３及び比較例４に発光物質１０７として用いたクマリン６は緑色の発
光を呈する発光物質であり、添加物であるルブレンが黄色の発光を呈することからクマリ
ン６の方が大きなエネルギーギャップを有していることが推測できる。ここで、図１４の
スペクトルデータを見ると、実施例２、比較例３、比較例４の発光スペクトルはほぼ一致
しており、添加物であるルブレンからの発光は起きていないことがわかる。
【０１４４】
しかし、表２の電流効率を見ると、比較例３の電流効率は実施例２と比較して小さくな
っており、クマリン６から添加物であるルブレンに励起エネルギーが移動したことでクマ
リン６が失活し、電流効率が低下したと考えられる。
【０１４５】
また、ルブレンの添加を行っていない比較例４と添加を行った実施例２との比較を行っ
た場合、図１５のグラフより、実施例２の発光素子は同じ輝度がより低い電圧で得られて
おり、本発明の構成を有する実施例２の発光素子は低駆動電圧化もなされていることがわ
かる。
【実施例３】
【０１４６】
実施例３では、図１（Ｂ）に記載されている発光層のホスト材料と、第1の領域のホス
ト材料及び第２の領域の材料が共通である構成に電子注入層を設けた薄膜発光素子を作製
し、測定を行った。本実施例では陽極電極１０１（第１の電極）としてＩＴＳＯ、正孔注
入層１０９としてＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ、発光層１
０３は発光物質１０７としてビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナ
ト］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ））が
添加されたＡｌｑ3を３０ｎｍ、電子輸送層１０である第２の領域１０４はＡｌｑ3を２０
ｎｍ、第１の領域１０５は添加物１０８としてルブレンが添加されたＡｌｑ3を１０ｎｍ
形成し、その上にさらに電子注入層としてＣａＦ、陰極電極１０６（第２の電極）として
アルミニウムを積層して発光素子を形成した。
【０１４７】
発光層１０３中の発光物質１０７であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）の量は発光層
１０３のホスト材料であるＡｌｑ3が１に対し、０．０８の割合で添加し、電子輸送層の
第１の領域中の添加物１０８であるルブレンの量は電子輸送層１０のホスト材料であるＡ
ｌｑ3に対し質量比で１：１の割合で添加した。
【０１４８】
また、比較例５は実施例３における第１の領域、第２の領域の代わりに電子輸送層とし
て、添加物であるルブレンを添加していないＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。その他の構成
は全て実施例１と同様である。
【０１４９】
これら、作製した薄膜発光素子を測定した結果を表３、図１６及び図１７に示す。尚、
表３に記載の電流効率は５００ｃｄ／ｍ2の場合の効率である。
【０１５０】
【表３】
【０１５１】
実施例３、比較例５に発光物質１０７として用いたＩｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）は
赤色の発光を呈する発光物質であり添加物であるルブレンよりエネルギーギャップは小さ
いが、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）の赤色発光は燐光であるため、添加物であるルブ
レンが近くに存在するとエネルギー移動により消光してしまう。しかし、実施例３のよう
にルブレンを添加していない第２の領域を形成することによってそのような消光を防止す
ることができる。表３において実施例３の電流効率が比較例５より減少していない（むし
ろ微増している）ことからも実施例３の構成ではルブレン起因の消光が起きないことが分
かる。
【０１５２】
図１６に実施例３と比較例５の発光スペクトルデータを示す。実施例３と比較例５の発
光スペクトルはほぼ一致しており、添加物であるルブレンからの発光は起きていないこと
がわかる。
【０１５３】
また図１７に実施例３と実施例５の電圧―輝度曲線を示した。実施例３の発光素子は比
較例５と比較して同じ輝度がより低い電圧で得られており、本発明の構成を有する実施例
３の発光素子は低電圧化がなされている。
【０１５４】
本実施例で使用した、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）は新規物質であるので以下に合
成例を示す。
【０１５５】
《合成例１》
本合成例は、下記構造式（１）で表されるビス｛２，３−ビス（４−フルオロフェニル
）キノキサリナト｝アセチルアセトネート イリジウム（III）〔略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ
）2（ａｃａｃ）〕の合成例である。
【０１５６】
【化１】
【０１５７】
〈ステップ１：配位子（ＨＦｄｐｑ）の合成〉
まず、４，４’―ジフルオロベンジル３．７１ｇとｏ―フェニレンジアミン１．７１ｇ
を溶媒クロロホルム２００ｍＬ中で６時間、加熱攪拌した。反応溶液を室温に戻し、１Ｎ
ＨＣｌと飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去することにより
、配位子ＨＦｄｐｑ〔２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン〕を得た（淡
黄色粉末、収率９９％）。合成スキームおよび配位子ＨＦｄｐｑの構造式を下記式（２）
に示す。
【０１５８】
【化２】
【０１５９】
〈ステップ２：複核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2の合成〉
まず、２−エトキシエタノール３０ｍｌと水１０ｍｌとの混合液を溶媒として、配位子
ＨＦｄｐｑ（２，３−ビス−（４−フルオロフェニル）キノキサリン）を３．６１ｇ、塩
化イリジウム（ＩｒＣｌ3・ＨＣｌ・Ｈ2Ｏ）を１．３５ｇ混合し、窒素雰囲気下１７時間
還流することにより、複核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2 を得た（褐色粉末、収率９
９％）。合成スキームおよび複核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2の構造式を下記式（３
）に示す。
【０１６０】
【化３】
【０１６１】
〈ステップ３：有機金属錯体Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）の合成〉
さらに、２−エトキシエタノール３０ｍｌを溶媒として、上記ステップ２で得られた複
核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2 を２．００ｇ、アセチルアセトン（Ｈａｃａｃ）を
０．４４ｍｌ、炭酸ナトリウムを１．２３ｇ混合し、窒素雰囲気下にて２０時間還流する
ことにより、前記構造式（１６）で表される本発明の有機金属錯体Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（
ａｃａｃ）を得た（赤色粉末、収率４４％）。合成スキームを下記式（４）に示す。
【０１６２】
【化４】
【０１６３】
以上によりＩｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）を合成することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特に比較的低い駆動電圧で駆動する発光素子の構造に関す
る。
【背景技術】
【０００２】
電流を流すことで自身が発光する自発光型の薄膜発光素子を用いたディスプレイの開発
が盛んに進められている。
【０００３】
これらの薄膜発光素子は有機、無機もしくはその両方を用いて形成された単層、多層薄
膜に電極を接続し、電流を流すことで発光する。このような薄膜発光素子は、低消費電力
化、省スペース化、視認性などが有望視されており、今後市場のさらなる拡大も期待され
ている。
【０００４】
このうち、多層構造を有する発光素子は層毎にその機能を分けることで、それ以前と比
較して高効率に発光する素子を作成することができるようになった（例えば非特許文献１
参照）。
【０００５】
多層構造を有する薄膜発光素子は、陽極と陰極の間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光
層、電子輸送層、電子注入層などにより構成される発光積層体をはさんでなっているが、
このうち正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は素子構成によっては用いな
い層があっても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層は発光層を兼ねることもある。この
場合、キャリア輸送性の高い電子輸送層もしくは正孔輸送層に発光効率の高い色素をドー
ピングする手法が用いられる。この手法を用いることによって、発光効率は高いがキャリ
ア輸送性の低い材料を発光物質として用いることが可能になる（例えば非特許文献２参照
）。
【０００６】
ところで、薄膜発光素子には電流を流すことで発光が得られるが、この発光の輝度と流
す電流には比例関係が成立している。すなわち、大きな輝度を得るにはそれだけ大きい電
流を流さなければいけない。そのため、発光素子の電極間に積層される薄膜の少なくとも
一部に添加物をドープすることで電流を流れやすくし、駆動電圧を下げる試みがなされて
いる。また、この場合、同じ輝度を得るために比較的小さな電圧で済むため、薄膜発光素
子の劣化も抑制される（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１では添加物として、キャリア輸送性の比較的良好なジフェニルアントラセン
やルブレンなどの多環縮合環を有する物質が用いられ、それらを電子輸送層にドープする
ことによって、駆動電圧の低下等の効果が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−７７６７６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タンら、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
【非特許文献２】Ｃ．Ｗ．タンら、ジャーナル オブ アプライド フィジクス、Ｖｏｌ．６５，Ｎｏ．９，３７１０−３７１６（１９８９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、これらの添加物として好適に用いられる多環縮合環を有する物質にはそれ自体
が光を発するものが多い。その為、発光層における発光物質のエネルギーギャップが、そ
れら添加物よりも大きい場合、励起された発光物質のエネルギーが電子輸送層に添加され
た添加物に移動してしまい、添加物の方も励起されて発光してしまう可能性がある。また
、発光しなくともエネルギーが移動してしまうことによって発光効率の低下が引き起こさ
れる可能性がある。
【００１１】
このように、発光層中の発光物質以外に発光してしまうものがあると色純度が悪くなり
好ましくない為、通常、添加物を用いる際は発光層中の発光物質が有するエネルギーギャ
ップより大きいエネルギーギャップを有する添加物を用いる。特許文献１の実施例１でも
、発光層において発光物質としてドーピングされたルブレンよりエネルギーギャップの大
きいジフェニルアントラセンを添加物として用いている。
【００１２】
しかし、赤の光を発する発光物質であるならエネルギーギャップが小さい為、条件を満
たす添加物の選択は容易であるが、より大きいエネルギーギャップを有する発光物質から
の発光が求められる場合、その選択肢はどんどん狭まってゆくのが現状である。参考まで
に上記したルブレンは、電子注入層、電子輸送層に適量ドーピングすることによって良好
な電子注入性、電子輸送性を示すが、その発光が黄色であるため、それ以上のエネルギー
ギャップを有する発光物質（緑から紫の発光を呈する物質などが考えられ得る）を用いた
発光層を有する発光素子には用いることが好ましくないことがわかる。
【００１３】
そこで本発明では、駆動電圧の小さい薄膜発光素子を提供することを課題とする。また
、本発明は、駆動電圧の小さい構成を有する薄膜発光素子においても、色純度や発光効率
の低下が起こらない薄膜発光素子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】
【００１４】
上記課題を解決する為の薄膜発光素子の一つの構成は、電極間に少なくとも電子輸送層
及び発光物質を含む発光層を有しており、電子輸送層は、より電極に近い第１の領域と、
より発光層に近い第２の領域を有している。そして、第１の領域は多環縮合環を有する物
質が含まれており、第２の領域には前記多環縮合環を有する物質が含まれていないことを
特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する為の薄膜発光素子の一つの構成は、電極間に少なくとも電子輸送層
、発光物質を含む発光層、第１の領域、及び第２の領域を有しており、前記電子輸送層は
、前記発光層と前記第１の領域との間に前記第２の領域を有している。そして、前記第１
の領域は多環縮合環を有する物質が含まれており、前記第２の領域には前記多環縮合環を
有する物質が含まれていないことを特徴とする。
その他の構成として、電極間に少なくとも電子輸送層、発光物質を含む発光層、第１の
領域、及び第２の領域を有しており、前記電子輸送層は、前記発光層と前記第１の領域と
の間に前記第２の領域を有している。そして、前記第１の領域の多環縮合環を有する物質
の濃度は前記第２の領域よりも高いことを特徴とする。
その他の構成として、電極間に少なくとも電子輸送層、発光物質を含む発光層、第１の
領域、及び第２の領域を有しており、前記電子輸送層は、前記発光層と前記第１の領域と
の間に前記第２の領域を有している。そして、前記第１の領域に選択的に多環縮合環を有
する物質を添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成を用いることにより、駆動電圧の小さい薄膜発光素子を提供することがで
きる。また、駆動電圧の小さい構成を有する薄膜発光素子においても、色純度や発光効率
の低下を抑制することができる薄膜発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の薄膜発光素子の構成を表す図。
【図２】従来の薄膜発光素子の構成を表す図。
【図３】本発明の薄膜発光素子の作成工程を表す図。
【図４】本発明の薄膜発光素子の作成工程を表す図。
【図５】表示装置の構成を例示した図。
【図６】本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図７】本発明が適用可能な電子機器の例示した図。
【図８】表示装置の構成を例示した図。
【図９】本発明の薄膜発光素子の構成を表す図。
【図１０】表示装置の画素回路一例を示す図。
【図１１】表示装置の保護回路の一例を示す図。
【図１２】実施例１と比較例１、比較例２のスペクトルデータ。
【図１３】実施例１と比較例１、比較例２の電圧輝度曲線。
【図１４】実施例２と比較例３、比較例４のスペクトルデータ。
【図１５】実施例２と比較例３、比較例４の電圧輝度曲線。
【図１６】実施例３と比較例５のスペクトルデータ。
【図１７】実施例３と比較例５の電圧輝度曲線。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多く
の異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱すること
なくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従っ
て、本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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の薄膜発光素子の構成一例を示したものである。本実施の形態にお
ける薄膜発光素子は基板１００などの絶縁表面上に形成された陽極電極１０１、正孔輸送
層１０２、発光物質１０７を有する発光層１０３、電子輸送層１０、陰極電極１０６より
なっている。電子輸送層１０は層状の二つの領域に分けられるが、二つの領域には少なく
とも一種類の共通する電子輸送性材料が用いられている。二つの領域のうち、より陰極電
極１０６に近い第１の領域１０５には、前記した電子輸送性材料にさらに電子輸送性、電
子注入性もしくはその両方を高める為の添加物１０８がドーピングされており、より発光
層１０３に近い第２の領域１０４には添加物１０８はドーピングされていない。
【００２０】
なお、第１の領域１０５には様々な割合で添加物１０８がドーピングされるが、本発明
では第１の領域におけるホスト材料は、第１の領域と第２の領域とに共通する電子輸送性
材料を第１の領域のホスト材料とみなす。第１の領域１０５における添加物１０８の割合
は１ｗｔ％以上であれば良く、第1の領域の構成として添加物１０８が１００ｗｔ％、す
なわち第１の領域が添加物１０８のみで形成される場合も含むこととする。また、第１の
領域が添加物１０８のみで形成されている場合、ホスト材料は第２の領域を構成する材料
を指すこととする。
【００２１】
また、発光層１０３のホスト材料に関しては、発光層１０３を構成する物質の構成比が
最も大きいものを言う。発光層１０３のホスト材料は、図１（Ｂ）のように電子輸送層１
０のホスト材料と同じ材料としても良いし、図１（Ａ）のように異なるホスト材料であっ
ても良い。さらに、図１（Ｃ）のように発光層１０３は発光層自体が発光物質１０７で構
成され、発光層１０３自体が発光する構成であっても良い。
【００２２】
電子輸送層１０に用いることのできるホスト材料としては、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：ＢＡｌｑ）など、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を用いることができる。発光層１０３のホスト材料としては９，１０
−ジフェニルアントラセン、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、２−ｔ−ブチ
ル−９，１０−ビス［２−（ナフチル）フェニル］アントラセン、２−ｔ−ブチル−９，
１０−ビス［２−（フェニル）フェニル］アントラセン、４，４’（２，２−ジフェニル
ビニル）ビフェニルなどの芳香族化合物が好ましい。あるいはビス（２−メチル−８−キ
ノリノナト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウムなど典型金属錯体を用
いても良い。電子輸送層１０、発光層１０３に共通して用い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）、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）など、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を用いることができる。等を用いることが
できる。また、これらに添加され、発光中心となる発光物質１０７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（略称：ＤＣＪＴＢ）、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、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリ
ン６、クマリン５４５Ｔ、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。また発光物質１０７のみで発光
層１０３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）などがある。
【００２３】
電子輸送層の第１の領域にドーピングされている添加物１０８は、多環縮合環を有する
物質を用いれば良く、その中でも第１の領域のホスト材料より電子注入性又は電子輸送性
の高い物質を選択する。また、好ましくは電子注入性と電子輸送性のどちらも高い物質で
あることが望ましい。なお、電子注入性の高い材料とは、第１の領域の主構成材料よりＬ
ＵＭＯ準位の低い材料であると言える。具体的にはルブレン、９，１０−ジフェニルアン
トラセン、ペンタセン、ペリレン及びこれらの誘導体を用いることが可能である。
【００２４】
このような構成を有する本発明の薄膜発光素子は、第１の領域にドーピングされた添加
物１０８により電子注入性又は電子輸送性もしくはその両方が向上するため、電流を流し
やすくなり、結果として駆動電圧の小さい薄膜発光素子となる。
【００２５】
また、電子輸送層に添加物１０８がドーピングされていない第２の領域１０４が形成さ
れていることで、発光層１０３内の発光物質１０７と添加物１０８の距離が少なくとも第
２の領域１０４の膜厚分以上離れることとなる。励起種間のエネルギー移動の効率は距離
の６乗に比例して小さくなってゆくとされていることから、励起された発光物質１０７か
ら添加物１０８へのエネルギー移動が大幅に抑制されると考えられ、添加物１０８からの
発光を大きく減少させることが可能となる。
【００２６】
また、添加物１０８からの発光がおこらない場合であっても、励起した発光物質１０７か
ら添加物１０８へエネルギー移動が起こり、本来ならば発光していたはずの発光物質１０
７が失活し、発光しなくなってしまい電流効率が低下している場合もある。この場合も、
本発明の構成を有する発光素子とすることで、発光物質１０７から添加物１０８へのエネ
ルギー移動が大幅に減少するため発光効率の低下を抑制することが可能となる。これによ
り、本発明の薄膜発光素子は、目的の発光物質１０７からの発光以外の発光を大幅に減少
させることができる為、非常に良好な色純度を有する薄膜発光素子となる。
【００２７】
なお、第２の領域１０４の膜厚に関しては充分に励起種間のエネルギー移動を抑制する
ことができる距離として５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であることが望ましい。
【００２８】
また、本発明の薄膜発光素子の構成は、励起種間のエネルギー移動を大幅に減少させる
ことが可能である為、電子輸送層の第１の領域にドーピングされている添加物１０８のエ
ネルギーギャップが発光物質１０７のエネルギーギャップより小さかったとしても、色純
度や発光効率の悪化を招くこと無く用いることが可能となる。またこのことから、発光層
にドーピングされた発光物質が有するエネルギーギャップの大小によって、電子輸送層に
添加する添加物の選択に差が生じることがなくなり、より電子注入性、電子輸送性もしく
はその両方が良好な物質を添加物１０８として発光色に関係なく用いることが可能となる
。
【００２９】
また、発光物質１０７が発する光が燐光である時、添加物１０８の有するエネルギーギ
ャップが発光物質１０７のエネルギーギャップより小さい場合であっても、添加物１０８
へのエネルギー移動が起こってしまう場合がある。このような際も、本発明の薄膜発光素
子の構成をとることによって発光物質１０７から添加物１０８へのエネルギー移動が抑制
され、色純度の低下や発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【００３０】
なお、図１（Ｂ）には陽極電極１０１の上に正孔注入層１０９が形成されているが、こ
のように正孔注入層１０９を形成しても良いし、図１（Ａ）、（Ｃ）のように形成しなく
とも良い。また、図１（Ｃ）の用に電子注入層１１３を設けても良い。さらに正孔注入層
、電子注入層の両方が設けられていても良い。
【００３１】
本実施の形態に示した発光素子の構成は適宜組み合わせて用いることが可能である。
【００３２】
図２は従来の薄膜発光素子の例である。図２の薄膜発光素子には本発明における第２の
領域に相当する構成を有しておらず、電子輸送層１１０中の添加物と発光層１０３中の発
光物質との距離が近い。このため、励起された発光物質１１２からエネルギーが電子輸送
層に含まれる添加物１１１に移動し、その一部が発光してしまう。そのため、外部に射出
する光は発光物質１０７から発する光と添加物１１１から発する光とが混ざった光となり
、色純度が悪化してしまう。また、発光物質１１２からエネルギーが移動した添加物１１
１が発光しなかったとしても発光効率が低下してしまう構成であった。
【００３３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の表示装置の作製方法について図３、図４を参照しながら説
明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の表示装置を作成する例を示し
たが、パッシブマトリクス型の表示装置であっても本発明の薄膜発光素子を適用すること
ができるのはもちろんである。
【００３４】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、
さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図３（Ａ））
【００３５】
基板５０の材料としては透光性を有するガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、ア
クリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエー
テルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により
研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【００３６】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアル
カリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散する
のを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸
素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１
ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では
、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、
単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板から
の不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【００３７】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザ結晶化して得る
。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６
０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶ
Ｄ法またはプラズマＣＶＤ法などが使用できる。その後、５００℃で１時間の加熱処理を
行い水素出しをする。
【００３８】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する
。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを
光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケ
イ素膜とし、半導体層として用いる。
【００３９】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方
法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化
を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、錫、鉛、コバルト、白金、どう、金
などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合
に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。
熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【００４０】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、
いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を
呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【００４１】
その後、図３（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導
体層５２を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状
を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチ
ングをすることにより行われる。
【００４２】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁層５３を形成する。ゲート絶縁層５３はプラ
ズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁
層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。
【００４３】
次いで、ゲート絶縁層５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はＴａ、Ｗ
、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または元素を主成分とする合
金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングし
た多結晶ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用い
てもよい。
【００４４】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステ
ン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート
電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わ
せも適宜選択すればよい。
【００４５】
ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行
う。
【００４６】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。こ
れによって半導体層５２、ゲート絶縁層５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジス
タ７０が形成される。
【００４７】
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジ
スタを作製できるように適宜変更すればよい。
【００４８】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトッ
プゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜
トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくシ
リコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニ
ウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【００４９】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶半
導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を
粒観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている
。
【００５０】
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン（ＳＡＳとも表記する）は、
珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体とし
ては、ＳｉＨ4であり、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、
ＳｉＦ4などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン
、クリプトン、ネオン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用いること
でＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は１０倍〜１０００倍の範囲で
珪化物気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐ
ａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ
〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基
板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適である。
【００５１】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側に
シフトしており、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）の終端化として水素または
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。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１×１０20ｃｍ-1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。
ＴＦＴにしたときのμ＝１〜１０ｃｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
【００５２】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【００５３】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁層５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化ケ
イ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を
行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。
【００５４】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間
絶縁層６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Ｉ
ｏｗ−ｋ材料等をもちいるとよい。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層と
して形成した。なお、シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造
で構成され、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、アリール
基）を有する材料である。シロキサンが有する置換基としては、フッ素を有していてもよ
く、水素を含む基とフッ素の両方を有していてもよい。（図３（Ｂ））
【００５５】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジスト
マスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することがで
き、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条
件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行
っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチン
グの両方を用いても良い。（図３（Ｃ））
【００５６】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導
電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はア
ルミニウム、銅等の単層でも良いが、本実施の形態では基板側からモリブデン、アルミニ
ウム、モリブデンの積層構造とする。積層配線としては基板側からチタン、アルミニウム
、チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといった構造でも良い。（図３（
Ｄ））
【００５７】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層
６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポ
リイミド、シロキサンなどの塗布膜が好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを
第２の層間絶縁層６３として用いる。（図３（Ｅ））
【００５８】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい。これは後
の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされて
しまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレー
トの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通し
て接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【００５９】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透
光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子
の陽極電極６４（第１の電極）を形成する。ここで陽極電極６４（第１の電極）は接続部
６１ａと電気的に接触している。陽極電極６４（第１の電極）の材料としてはインジウム
錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）や酸化ケイ素を含有するＩＴＯ
（ＩＴＳＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに
２〜２０％の酸化亜鉛を含有したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）もしく
は酸化亜鉛そのもの、そして酸化亜鉛にガリウムを含有したＧＺＯ（Ｇａｌｉｕｍ Ｚｉ
ｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等を用いるとよい。本実施の形態ではＩＴＳＯを陽極電極６４（第１
の電極）として用いた。（図４（Ａ））
【００６０】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び陽極電極６４（第１の電極）を覆っ
て有機材料もしくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層は陽極電極６
４（第１の電極）の一部が露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料
としては、感光性を有する有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが
、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。隔壁６５の第１の電極
に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが
望ましい。（図４（Ｂ））
【００６１】
次に、隔壁６５から露出した陽極電極６４（第１の電極）を覆う発光積層体６６を形成
する。発光積層体６６は蒸着法等により形成すればよいが、本発明では少なくとも電子輸
送層と発光層を有し、当該電子輸送層は電流を流しやすくする為の多環縮合環を有する物
質による添加物を含む第１の領域と、当該添加物が含まれていない第２の領域を有する。
【００６２】
なお、第２の領域の膜厚に関しては充分に励起種間のエネルギー移動を抑制することが
できる距離として５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上形成する。
【００６３】
電子輸送層の第１の領域に電流を流しやすくする為の添加物をドーピングする際には電
子輸送層のホスト材料と共蒸着することにより形成することができる。なお、添加物がド
ーピングされていない第２の領域の材料と添加物がドーピングされている第１の領域のホ
スト材料は同一であるため、発光層と添加物がドーピングされた電子輸送層との間に他の
材料によりホールブロッキング層などを設けるよりは、本発明の構成は簡便にタクト良く
得ることが可能である。（図４（Ｃ））
【００６４】
電子輸送性が比較的高く、電子輸送層のホスト材料として用いることのできる物質とし
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：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）など、
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が挙げられる。本発明の構成
を適用することで、電子輸送層にさらに大きな電子輸送性を持たせることが可能となり、
薄膜発光素子の駆動電圧を低下させることができる。
【００６５】
電子輸送層に添加する添加物としては、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン
、ペンタセン、ペリレンなど多環縮合環を有する物質が挙げられる。その中でも第１の領
域のホスト材料より電子注入性又は電子輸送性の高い物質を選択する。また、好ましくは
電子注入性と電子輸送性のどちらも高い物質であることが望ましい。なお、電子注入性の
高い材料とは、第１の領域の主構成材料よりＬＵＭＯ準位の低い材料であると言える。本
発明の構成を適用することで、発光層の発光物質のエネルギーギャップに関わらずこれら
添加物を選択することが可能となる。
【００６６】
発光物質には様々な材料があり、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（ＤＣＪＴＢ）、
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、Ｎ，Ｎ’−ジメチル
キナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、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）等を用
いることができる。また、この他の物質でもよい。
【００６７】
発光積層体６６にはこのほかに電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層などの層を設けて
も良い。
【００６８】
正孔輸送性の高い物質としては、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：ＮＰＢ）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：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）の化合物が挙げられる。
【００６９】
また、電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（
ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属
の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ3のような電子輸送性の高い物質とマグネ
シウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。
【００７０】
正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム
酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、マ
ンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物が挙げられる。また、この他、フタロシアニン
（略称：Ｈ2Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物が挙
げられる。
【００７１】
発光層は、発光波長帯の異なる発光素子を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成と
しても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光素子を形
成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着
色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止
を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされてい
た円偏光板などを省略することが可能となり、発光素子から放射される光の損失を無くす
ことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低
減すことができる。
【００７２】
また、発光素子は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料
を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を
設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
【００７３】
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であ
るナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミ
ン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。
【００７４】
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用
いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素
のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、
他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝
度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した
場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低
消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で
形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高
い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ること
ができる。
【００７５】
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、
第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金
属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られるこ
とはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化
合物を用いることも可能である。
【００７６】
以上に掲げる発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子
注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層
を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた
混合層又は混合接合を形成しても良い。発光積層体の層構造は変化しうるものであり、特
定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備え
たり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に
おいて許容されうるものである。
【００７７】
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光
素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマト
リクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミ
ングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態と
なっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向
上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画
素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆
方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ
、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【００７８】
続いて発光積層体６６を覆う第２の電極（陰極）６７を形成する。これによって陽極電
極６４（第１の電極）と発光積層体６６と第２の電極（陰極）６７とからなる発光素子９
３を作製することができる。
【００７９】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜を第２のパッシベーション膜
として形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ
4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製され
る酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ4、Ｎ2ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化
窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【００８０】
また、第１のパッシベーション膜としてＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化
水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第２のパッシベーション膜９０５は単層構
造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造と
して用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層
膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに
形成してもよい。
【００８１】
続いて電界発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止
を行う。対向基板を封止に用いる場合は、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出す
るように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性
気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を形成して
も良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や
ギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシ
ブル配線基板を貼り付けることによって、表示装置が完成する。
【００８２】
以上のように作製した表示装置の構成の１例を図５参照しながら説明する。なお、形が
異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分もあ
る。本実施の形態では、ＬＤＤ構造を有する薄膜トランジスタ７０が接続部６１ａを介し
て発光素子９３に接続している。
【００８３】
図５（Ａ）は陽極電極６４（第１の電極）が透光性を有する導電膜により形成されてお
り、基板５０側に発光積層体６６より発せられた光が取り出される構造である。なお９４
は対向基板であり、発光素子９３が形成された後、シール材などを用い、基板５０に固着
される。対向基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止すること
によって発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸
湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥剤８９を分散さ
せるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【００８４】
図５（Ｂ）は陽極電極６４（第１の電極）と第２の電極９２両方が透光性を有する導電
膜により形成されており、基板５０及び対向基板９４の両方に光を取り出すことが可能な
構成となっている。また、この構成では基板５０と対向基板９４の外側に偏光板９０を設
けることによって画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板
９０の外側には保護フィルム９１を設けると良い。
【００８５】
なお、表示機能を有する本発明の表示装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビ
デオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号
が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時に
おいて、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ
信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる
電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される
電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加
される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電
流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発
明の発光表示装置及びその駆動方法は、上記した駆動方法のうちどれを用いてもよい。
【００８６】
本実施の形態のような方法で形成された本発明の表示装置は駆動電圧が小さく、また、
色純度や発光効率の良い表示装置である。
【００８７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一形態に相当する発光装置のパネルの外観について図６を
用いて説明する。図６は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４０
０６との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図６（Ｂ）は図
６（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光素子の構造は陽極
電極、正孔輸送層、発光物質を有する発光層、電子輸送層、陰極電極よりなっており、電
子輸送層は層状の二つの領域に分けられ、より陰極に近い第１の領域には多環縮合環より
なる添加物がドーピングされており、より発光層に近い第２の領域には多環縮合環よりな
る添加物はドーピングされていない構成となっている。
【００８８】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回
路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、画素部４０
０２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上に対向基板４００６が設
けられている。よって画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４０
０４とは基板４００１とシール材４００５と対向基板４００６とによって充填材４００７
と共に密封されている。
【００８９】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線
駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図６（Ｂ）では信号線駆動回
路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トラ
ンジスタ４０１０とを示す。
【００９０】
また、４０１１は発光素子に相当し、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されて
いる。
【００９１】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆
動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給すると目の配線に相当する。引き回
し配線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び引き回し配線４０１５ｂを介して接続端
子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（Ｆ
ＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【００９２】
なお、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミ
ド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテ
ートを用いる事ができる。
【００９３】
なお、本発明の表示装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルに
ＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【００９４】
本実施の形態のような構成のパネル及びモジュールは、駆動電圧が小さく、また、色純度
や発光効率の良いパネル及びモジュールである。
【００９５】
（実施の形態４）
実施の形態３にその一例を示したようなモジュールを搭載した本発明の電子機器として
、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレ
イ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオコンポ等）、コンピュー
タ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機また
は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓ
ａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）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。それらの電子機器の具体例を図７に示す。
【００９６】
図７（Ａ）は発光表示装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターな
どがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本
発明の発光表示装置は表示部２００３の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良
い。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例え
ば、封止基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに
偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【００９７】
図７（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入
力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本
発明の携帯電話は表示部２１０３の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良い。
【００９８】
図７（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。
本発明のコンピュータは表示部２２０３の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が
良い。図７（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、ハードディスクと表示部が
一体化したデスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【００９９】
図７（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。本発明のモバイルコンピ
ュータは表示部２３０２の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良い。
【０１００】
図７（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部
２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム
機は表示部２４０２の駆動電圧が小さく、また、色純度や発光効率が良い。
【０１０１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが
可能である。
（実施の形態５）
【０１０２】
図８には下面発光、両面発光、上面発光の例を示した。実施の形態２に作成工程を記載
した構造は図８（Ｃ）の構造に相当する。図８（Ａ）、（Ｂ）は図８（Ｃ）における第１
の層間絶縁層を自己平坦性を有する材料で形成し、薄膜トランジスタの配線と発光素子の
第１の電極を同じ絶縁層上に形成した場合の構成である。図８（Ａ）は発光素子の第１の
電極のみを透光性を有する材料で形成し、発光装置の下部に向かって光が射出する下面発
光の構成、図８（Ｂ）は第２の電極の下にＬｉを含む材料を薄く（透光性を有する程度に
）形成し、ＩＴＯやＩＴＳＯ、ＩＺＯなど透光性を有する材料を第２の電極として形成す
ることで図８（Ｂ）のように両面より光を取り出すことのできる両面発光の発光表示装置
を得ることが可能となる。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性である
が、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の透光性を有する程
度の薄膜で第２の電極を形成すると両面発光とすることができる。
【０１０３】
ところで、両面発光や上面発光の場合に用いられる透明電極であるＩＴＯやＩＴＳＯは
蒸着による成膜が難しいため、スパッタ法による成膜が行われる。第２の電極９０４をス
パッタリング法により形成する場合、電子注入層の表面もしくは電子注入層と電子輸送層
の界面にスパッタリングによるダメージが入ってしまうことがあり、発光素子の特性に悪
影響を及ぼす可能性がある。これを防ぐためには、スパッタリングによるダメージを受け
にくい材料を第２の電極９０４に最も近い位置に設けるとよい。このようなスパッタダメ
ージを受けにくい材料で、発光積層体９０３に用いることができる材料としては酸化モリ
ブデン（ＭｏＯｘ）が挙げられる。しかし、ＭｏＯｘは正孔注入層として好適な物質であ
るため、第２の電極９０４に接して設けるには第２の電極９０４を陽極とする必要がある
。このように陰極を第１の電極、陽極を第２の電極とする素子を仮に逆積みの素子を呼ん
でいる。
【０１０４】
そこで、この逆積み素子場合は図９のように基板１００上や基板１００上に形成された
絶縁膜上などの絶縁表面上に第１の電極を陰極電極１０６として形成し、その後順に、電
子注入層（略）、電子輸送層１０、発光層１０３、正孔輸送層１０２、正孔注入層１０９
（ＭｏＯｘ）、陽極電極１０１（第２の電極）と形成する。また、アクティブマトリクス
型の表示装置の場合、画素の駆動用薄膜トランジスタはＮチャネル型とする必要がある。
【０１０５】
ＭｏＯｘは蒸着法により形成し、ｘ＝３以上のものが好適に使用できる。また、ＭｏＯ
ｘ層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などの有機金属錯体や有機物と共蒸着することで有
機、無機の混合層としても良い。逆積み素子を用いた場合、画素部の薄膜トランジスタは
もともとＮ型であるａ−Ｓｉ：Ｈを半導体層としたトランジスタを用いると工程が簡略化
されて好適である。駆動回路部が同一基板上に形成されている場合は駆動回路部のみレー
ザ等を照射することで結晶化して用いるとよい。
【０１０６】
なお、陽極形成時のスパッタダメージが問題にならないようであったらＭｏＯｘを使わ
ずに逆積みで素子を形成してもかまわない。なお、図９（Ａ）〜（Ｃ）は図１（Ａ）〜（
Ｃ）それぞれに対応する逆積み素子の例である。本発明はこのような逆積み素子にも用い
ることができ、有効に機能し、低駆動電圧化を実現した上で色純度と電流効率の悪化を招
かない発光素子を提供することができる。
（実施の形態６）
【０１０７】
本実施の形態では、実施の形態３で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護
回路及びそれらの動作について説明する。なお、図３、図４に示してきた断面図は駆動用
ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０１０８】
図１０（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、
行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用Ｔ
ＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有
する。
【０１０９】
図１０（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置され
た電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図１０（Ａ）に示す画素と
同じ構成である。つまり、図１０（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。
しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ａ））と、列方向に
電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの
導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に
注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１０（Ａ）（Ｃ）とし
て分けて記載する。
【０１１０】
図１０（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制
御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１
４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４
０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４
）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０１１１】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を
制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に
対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工
程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ
１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いても
よい。上記構成を有する本発明は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するため
に、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影
響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦ
Ｔ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因
した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる
。
【０１１２】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に
対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンと
なると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号
の電圧が保持される。なお図１０（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示
したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまか
なうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０１１３】
図１０（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、
図１０（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図１０（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ
１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１０（Ｃ）に示す画素構成と同じで
ある。
【０１１４】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される
。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制
御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光
素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去
用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１０（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対す
る信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始
することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１１５】
図１０（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査
線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３
、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図１０（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ
１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図７（Ｅ）に示す画素構成と同じであ
る。なお、図１０（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上す
ることが可能となる。
【０１１６】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄
膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜を大きくすると好まし
い。そのため、上記画素回路において、電界発光層からの光が封止基板側から射出する上
面発光型とすると好ましい。
【０１１７】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴ
ＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０１１８】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置
について説明したが、一列毎にＴＦＴが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形
成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられて
いないため、高開口率となる。発光が電界発光層の両側へ射出する発光装置の場合、パッ
シブマトリクス型の表示装置を用いる透過率が高まる。
【０１１９】
これらのような画素回路をさらに有する本発明の表示装置は、駆動電圧が小さく、また
、色純度や発光効率の良い上、各々の特徴を有する表示装置とすることができる。
【０１２０】
続いて、図１０（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイ
オードを設ける場合について説明する。
【０１２１】
図１１には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１
４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１
と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ
１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体
層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート
電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させ
ている。
【０１２２】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形
成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート
絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０１２３】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０１２４】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成するこ
とができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画
素との間に設けることもできる。
【０１２５】
このような保護回路を有する本発明の表示装置は、駆動電圧が小さく、また、色純度や発
光効率の良い上、表示装置としての信頼性も高めることが可能となる。
【実施例１】
【０１２６】
実施例１では、図１（Ａ）に記載されている発光層のホスト材料と第１の領域のホスト
材料が異なる構成に正孔注入層１０９と電子注入層を設けた薄膜発光素子を作製し、測定
を行った。本実施例では陽極電極１０１（第１の電極）としてＩＴＳＯ、正孔注入層とし
てＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ、発光層１０３は発光物質
１０７としてＴＢＰが添加されたｔ−ＢｕＤＮＡを４０ｎｍ、電子輸送層１０の第２の領
域１０４はＡｌｑ3を１０ｎｍ、第１の領域１０５は添加物１０８としてルブレンが添加
されたＡｌｑ3を１０ｎｍ形成し、その上にさらに電子注入層としてＣａＦ、陰極電極１
０６（第２の電極）としてアルミニウムを積層して発光素子を形成した。
【０１２７】
発光層１０３中の発光物質１０７であるＴＢＰの量は発光層１０３のホスト材料である
ｔ−ＢｕＤＮＡが１に対し、０．０１の割合で添加し、電子輸送層の第１の領域中の添加
物１０８であるルブレンの量は電子輸送層１０のホスト材料であるＡｌｑ3が１に対し１
の割合で添加した。
【０１２８】
比較例１としては、第１の領域と第２の領域を設けず、代わりに添加物としてルブレン
が添加されたＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。この構成は、図２の構成に正孔注入層と電子
注入層を設けた構成となっている。その他の構成は全て実施例１と同様である。
【０１２９】
また、比較例２は第１の領域と第２の領域を設けず、代わりにルブレンを添加していな
いＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。その他の構成は全て実施例１と同様である。
【０１３０】
これら、作製した薄膜発光素子を測定した結果を表１、図１２及び図１３に示す。尚、
表１に記載の電流効率は３００ｃｄ／ｍ2の場合の効率である。
【０１３１】
【表１】
【０１３２】
まず、ＴＢＰは青色の発光を発する発光物質であるため、黄色の光を発するルブレンよ
りエネルギーギャップが大きい物質である。なお、蛍光を発する物質の場合、エネルギー
ギャップは発光色から見積もることが出来、より波長の短い色の発光を呈する物質がより
大きなエネルギーギャップを有する物質であると言うことができる。
【０１３３】
ＴＢＰがルブレンより大きなエネルギーギャップを有していることから、比較例１では
ＴＢＰからルブレンにエネルギー移動してしまい、ルブレンが発光してしまっていると考
えられる。図１２における比較例１のスペクトルには５６０ｎｍ付近にルブレンによる発
光と考えられるスペクトル形状の変化が観測されている。また、表２から、比較例１は電
流効率も悪化してしまっていることがわかる。
【０１３４】
比較例２はルブレンが添加されていない為、ルブレンの発光によるスペクトル形状の変
化が現れないことはもちろんだが、電子輸送層における第２の領域にルブレンが添加され
ている実施例１もルブレンの発光起因のスペクトル変化は見受けられない。
【０１３５】
また、表１における色度に関しても、実施例１、比較例２の色度はほぼ同じであるが、
比較例１の色度を見ると白っぽく変化してしまっていることがわかる。この結果から、発
光層に添加された発光物質のエネルギーギャップが電子輸送層に添加された添加物のエネ
ルギーギャップより大きい物質であっても、本発明の構成を有するこのような発光素子で
あれば色純度の悪化がおきないことが証明された。
【０１３６】
また、図１３から、実施例１の発光素子は同じ輝度がより低い電圧で得られており、低
駆動電圧化もなされていることがわかる。
【実施例２】
【０１３７】
実施例２では、図１（Ｂ）に記載されている構成に電子注入層を設けた薄膜発光素子を
作製し、測定を行った。本実施例では陽極電極１０１（第１の電極）としてＩＴＳＯ、正
孔注入層１０９としてＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ、発光
層１０３は発光物質１０７としてクマリン６が添加されたＡｌｑ3を４０ｎｍ、電子輸送
層１０の第２の領域１０４はＡｌｑ3を１０ｎｍ、第１の領域１０５は添加物１０８とし
てルブレンが添加されたＡｌｑ3を１０ｎｍ形成し、その上にさらに電子注入層としてＣ
ａＦ、陰極電極１０６（第２の電極）としてアルミニウムを積層して発光素子を形成した
。
【０１３８】
発光層１０３中の発光物質１０７であるクマリン６の量は発光層１０３のホスト材料で
あるＡｌｑ3が１に対し、０．００５の割合で添加し、電子輸送層の第１の領域中の添加
物１０８であるルブレンの量は電子輸送層１０のホスト材料であるＡｌｑ3が１に対し１
の割合で添加した。
【０１３９】
比較例３としては、電子輸送層として、第１の領域と第２の領域を設けず、添加物とし
てルブレンが添加されたＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。この構成は、図２の構成に正孔注
入層と電子注入層を設けた構成となっている。その他の構成は全て実施例１と同様である
。
【０１４０】
また、比較例４は電子輸送層として、添加物であるルブレンを添加していないＡｌｑ3
を２０ｎｍ形成した。その他の構成は全て実施例１と同様である。
【０１４１】
これら、作製した薄膜発光素子を測定した結果を表２、図１４及び図１５に示す。尚、
表２に記載の電流効率は１０００ｃｄ／ｍ2の場合の効率である。
【０１４２】
【表２】
【０１４３】
実施例２、比較例３及び比較例４に発光物質１０７として用いたクマリン６は緑色の発
光を呈する発光物質であり、添加物であるルブレンが黄色の発光を呈することからクマリ
ン６の方が大きなエネルギーギャップを有していることが推測できる。ここで、図１４の
スペクトルデータを見ると、実施例２、比較例３、比較例４の発光スペクトルはほぼ一致
しており、添加物であるルブレンからの発光は起きていないことがわかる。
【０１４４】
しかし、表２の電流効率を見ると、比較例３の電流効率は実施例２と比較して小さくな
っており、クマリン６から添加物であるルブレンに励起エネルギーが移動したことでクマ
リン６が失活し、電流効率が低下したと考えられる。
【０１４５】
また、ルブレンの添加を行っていない比較例４と添加を行った実施例２との比較を行っ
た場合、図１５のグラフより、実施例２の発光素子は同じ輝度がより低い電圧で得られて
おり、本発明の構成を有する実施例２の発光素子は低駆動電圧化もなされていることがわ
かる。
【実施例３】
【０１４６】
実施例３では、図１（Ｂ）に記載されている発光層のホスト材料と、第1の領域のホス
ト材料及び第２の領域の材料が共通である構成に電子注入層を設けた薄膜発光素子を作製
し、測定を行った。本実施例では陽極電極１０１（第１の電極）としてＩＴＳＯ、正孔注
入層１０９としてＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍ、発光層１
０３は発光物質１０７としてビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナ
ト］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ））が
添加されたＡｌｑ3を３０ｎｍ、電子輸送層１０である第２の領域１０４はＡｌｑ3を２０
ｎｍ、第１の領域１０５は添加物１０８としてルブレンが添加されたＡｌｑ3を１０ｎｍ
形成し、その上にさらに電子注入層としてＣａＦ、陰極電極１０６（第２の電極）として
アルミニウムを積層して発光素子を形成した。
【０１４７】
発光層１０３中の発光物質１０７であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）の量は発光層
１０３のホスト材料であるＡｌｑ3が１に対し、０．０８の割合で添加し、電子輸送層の
第１の領域中の添加物１０８であるルブレンの量は電子輸送層１０のホスト材料であるＡ
ｌｑ3に対し質量比で１：１の割合で添加した。
【０１４８】
また、比較例５は実施例３における第１の領域、第２の領域の代わりに電子輸送層とし
て、添加物であるルブレンを添加していないＡｌｑ3を２０ｎｍ形成した。その他の構成
は全て実施例１と同様である。
【０１４９】
これら、作製した薄膜発光素子を測定した結果を表３、図１６及び図１７に示す。尚、
表３に記載の電流効率は５００ｃｄ／ｍ2の場合の効率である。
【０１５０】
【表３】
【０１５１】
実施例３、比較例５に発光物質１０７として用いたＩｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）は
赤色の発光を呈する発光物質であり添加物であるルブレンよりエネルギーギャップは小さ
いが、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）の赤色発光は燐光であるため、添加物であるルブ
レンが近くに存在するとエネルギー移動により消光してしまう。しかし、実施例３のよう
にルブレンを添加していない第２の領域を形成することによってそのような消光を防止す
ることができる。表３において実施例３の電流効率が比較例５より減少していない（むし
ろ微増している）ことからも実施例３の構成ではルブレン起因の消光が起きないことが分
かる。
【０１５２】
図１６に実施例３と比較例５の発光スペクトルデータを示す。実施例３と比較例５の発
光スペクトルはほぼ一致しており、添加物であるルブレンからの発光は起きていないこと
がわかる。
【０１５３】
また図１７に実施例３と実施例５の電圧―輝度曲線を示した。実施例３の発光素子は比
較例５と比較して同じ輝度がより低い電圧で得られており、本発明の構成を有する実施例
３の発光素子は低電圧化がなされている。
【０１５４】
本実施例で使用した、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）は新規物質であるので以下に合
成例を示す。
【０１５５】
《合成例１》
本合成例は、下記構造式（１）で表されるビス｛２，３−ビス（４−フルオロフェニル
）キノキサリナト｝アセチルアセトネート イリジウム（III）〔略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ
）2（ａｃａｃ）〕の合成例である。
【０１５６】
【化１】
【０１５７】
〈ステップ１：配位子（ＨＦｄｐｑ）の合成〉
まず、４，４’―ジフルオロベンジル３．７１ｇとｏ―フェニレンジアミン１．７１ｇ
を溶媒クロロホルム２００ｍＬ中で６時間、加熱攪拌した。反応溶液を室温に戻し、１Ｎ
ＨＣｌと飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去することにより
、配位子ＨＦｄｐｑ〔２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン〕を得た（淡
黄色粉末、収率９９％）。合成スキームおよび配位子ＨＦｄｐｑの構造式を下記式（２）
に示す。
【０１５８】
【化２】
【０１５９】
〈ステップ２：複核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2の合成〉
まず、２−エトキシエタノール３０ｍｌと水１０ｍｌとの混合液を溶媒として、配位子
ＨＦｄｐｑ（２，３−ビス−（４−フルオロフェニル）キノキサリン）を３．６１ｇ、塩
化イリジウム（ＩｒＣｌ3・ＨＣｌ・Ｈ2Ｏ）を１．３５ｇ混合し、窒素雰囲気下１７時間
還流することにより、複核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2 を得た（褐色粉末、収率９
９％）。合成スキームおよび複核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2の構造式を下記式（３
）に示す。
【０１６０】
【化３】
【０１６１】
〈ステップ３：有機金属錯体Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）の合成〉
さらに、２−エトキシエタノール３０ｍｌを溶媒として、上記ステップ２で得られた複
核錯体〔Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2Ｃｌ〕2 を２．００ｇ、アセチルアセトン（Ｈａｃａｃ）を
０．４４ｍｌ、炭酸ナトリウムを１．２３ｇ混合し、窒素雰囲気下にて２０時間還流する
ことにより、前記構造式（１６）で表される本発明の有機金属錯体Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）2（
ａｃａｃ）を得た（赤色粉末、収率４４％）。合成スキームを下記式（４）に示す。
【０１６２】
【化４】
【０１６３】
以上によりＩｒ（Ｆｄｐｑ）2（ａｃａｃ）を合成することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と、
前記陰極上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された陽極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
陽極と、
前記陽極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された陰極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
陰極と、
前記陰極上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された陽極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第２の領域は、１０ｎｍ以上（１０ｎｍを除く）の厚さを有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項４】
陽極と、
前記陽極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された陰極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第２の領域は、１０ｎｍ以上（１０ｎｍを除く）の厚さを有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の発光素子を用いたことを特徴とする表示装置。
【請求項１】
陰極と、
前記陰極上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された陽極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
陽極と、
前記陽極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された陰極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
陰極と、
前記陰極上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された陽極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第２の領域は、１０ｎｍ以上（１０ｎｍを除く）の厚さを有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項４】
陽極と、
前記陽極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された電子輸送層と、
前記電子輸送層上に形成されたフッ化カルシウムを有する電子注入層と、
前記電子注入層上に形成された陰極と、
を有する発光素子において、
前記電子輸送層は、前記陰極に近い第１の領域と、前記発光層に近い第２の領域を有し、
前記第２の領域は、１０ｎｍ以上（１０ｎｍを除く）の厚さを有し、
前記第１の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンのいずれかが含まれており、
前記第２の領域は、ルブレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ペンタセン、ペリレンが含まれていないことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の発光素子を用いた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７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１８１９６２（Ｐ２０１１−１８１９６２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９１８５（Ｐ２０１１−１２９１８５）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【分割の表示】特願２００５−１４７８２９（Ｐ２００５−１４７８２９）の分割
【原出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【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１５日（２０１１．９．１５）
【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２００５−１４７８２９（Ｐ２００５−１４７８２９）の分割
【原出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【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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