発光装置および電気機器
【課題】一対の電極間に発光物質を含む層と透明導電膜を有する発光素子において、透明導電膜と反射金属との電蝕を防止することができる発光素子および発光素子を用いた発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、陽極１０１と、陰極１０６との間に、発光物質を含む第１の層１０２、Ｎ型半導体を含む第２の層１０３、透明導電膜から構成される第３の層１０４、ホール輸送媒体を含む第４の層１０５と有し、発光物質を含む第１の層１０２、Ｎ型半導体を含む第２の層１０３、透明導電膜から構成される第３の層１０４、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層１０５、陰極１０６が順に設けられており、陰極は反射金属を含む層を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、陽極１０１と、陰極１０６との間に、発光物質を含む第１の層１０２、Ｎ型半導体を含む第２の層１０３、透明導電膜から構成される第３の層１０４、ホール輸送媒体を含む第４の層１０５と有し、発光物質を含む第１の層１０２、Ｎ型半導体を含む第２の層１０３、透明導電膜から構成される第３の層１０４、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層１０５、陰極１０６が順に設けられており、陰極は反射金属を含む層を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極と、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む層と、
を有する発光素子に関する。また、このような発光素子を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光材料を用いた発光素子は、薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有
しており、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。また、発光
素子をマトリクス状に配置した発光装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広
く視認性が優れる点に優位性があると言われている。
【０００３】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、陰
極から注入された電子および陽極から注入されたホールが発光層の発光中心で再結合して
分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光す
るといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起
状態を経ても可能であると考えられている。
【０００４】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させるために、素子構造の改良や
材料開発等が行われている。
【０００５】
例えば、発光領域と反射金属との距離を制御して、輝度の劣化を伴うことなく、外部量
子効率を向上させる手段として、発光部と反射金属との間にＩＴＯを挟んで、発光部から
反射電極までの光学距離Ｌを制御する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１で開示されている素子構成の概略を図２に示す。透明電極２０１、発光部２
０２、透明導電膜２０３、金属電極２０４が積層された構成としており、透明導電膜２０
３の膜厚を調整することにより、金属電極と発光領域との光学距離Ｌを最適化し、外部量
子効率を向上させている。
【０００７】
しかし、特許文献１の構成によると、透明導電膜２０３と反射金属（金属電極）２０４
とが接しているため、自然電位の違いにより、電蝕の懸念があった（例えば、特許文献２
参照）。特許文献２では、３．５％塩化ナトリウム水溶液
（液温２７℃）を用い、参照電極は銀／塩化銀を用いて測定したときの自然電位は記載さ
れている。この条件において、反射率の高い反射金属として知られているアルミニウムの
自然電位は約−１５５０ｍＶであり、透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−１０ｗｔ％Ｓ
ｎＯ2）の自然電位は約−１０００ｍＶであり、その差が大きく、アルミニウムとＩＴＯ
の界面で酸化還元反応が進行し、電蝕されてしまう可能性が高かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７２８５５号公報
【特許文献２】特開２００３−８９８６４号公報
【０００９】
なお、自然電位とは、反応物をある溶液に浸したとき、外部より電流を与えない状態で
参照電極に対して示す電位、つまり閉回路における電位であり、静止電位とも呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記問題を鑑み、本発明は、一対の電極間に発光物質を含む層と透明導電膜を有する発
光素子において、透明導電膜と反射金属との電蝕を防止することができる発光素子および
発光素子を用いた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、陽極と、陰極との間に、発光物質を含む第１の層、Ｎ型半導体を含む第２の
層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を含む第４の層と有し、発光物
質を含む第１の層、Ｎ型半導体を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホ
ール輸送媒体となる材料を含む第４の層が順に設けられており、陰極は反射金属を含む層
を有することを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、反射金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこ
れらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等が挙げられる。
【００１３】
また、透明導電膜からなる第３の層を構成する材料としては、インジウム錫酸化物、ま
たは珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等
を用いることができる。
【００１４】
また、上記構成において、Ｎ型半導体を含む第２の層及びホール輸送媒体を含む第４の
層はそれぞれ単層で構成されていてもよいし、複数の層が積層されている構成であっても
よい。ここで、Ｎ型半導体は、金属酸化物であることが好ましく、特に、酸化亜鉛、酸化
錫、および酸化チタンからなる群より選ばれるいずれかの一または二以上の化合物である
ことが好ましい。
【００１５】
本発明は、陽極と、陰極との間に、発光物質を含む第１の層、有機化合物および電子供
与性を示す物質を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を
含む第４の層と有し、発光物質を含む第１の層、Ｎ型半導体を含む第２の層、透明導電膜
から構成される第３の層、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層が順に設けられてお
り、陰極は反射金属を含む層を有することを特徴とする。
【００１６】
上記構成において、有機化合物および電子供与性を示す物質を含む第２の層及びホール
輸送媒体を含む第４の層はそれぞれ単層で構成されていてもよいし、複数の層が積層され
ている構成であってもよい。ここで、有機化合物は、電子輸送性を示す有機化合物である
ことが好ましく、特に、π共役骨格を含む配位子を有する金属錯体が好ましい。また、電
子供与性を示す物質はアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属であること
が好ましい。
【００１７】
また、上記構成において、陰極は、反射金属の単層で構成されていてもよいし、反射金
属と他の電極材料との積層した構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成とすることにより、反射金属と透明導電膜とが直に接することがないため
、自然電位の違いによる電蝕を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の発光素子の素子構造を説明する図。
【図２】従来の発光素子の素子構造を説明する図。
【図３】本発明の発光素子の素子構造を説明する図。
【図４】本発明の発光素子の素子構造を説明する図。
【図５】発光装置について説明する図。
【図６】電気機器について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、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
施の形態の記述内容に限定して解釈されるものではない。
【００２１】
なお、本発明において発光素子の一対の電極のうち、陽極として機能する電極とは当該
電極の方が高くなるように電圧をかけた際、発光が得られる方の電極を言い、陰極として
機能する電極とは当該電極の方が低くなるように電圧をかけた際、発光が得られる方の電
極を言う。
【００２２】
（実施の形態１）
図１に、本発明における発光素子の素子構成を模式的に示す。本発明の発光素子は、陽
極１０１と陰極１０６との間に、第１の層１０２、第２の層１０３、第３の層１０４、第
４の層１０５が、陽極１０１から陰極１０６の方向に対して順に設けられた構成となって
いる。
【００２３】
本実施の形態では、陰極１０６は反射金属で構成されており、第１の層１０２からの発
光は陽極側から取り出す構造となっている。
【００２４】
陽極１０１としては、透光性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、イン
ジウム錫酸化物（略称：ＩＴＯ）、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０
％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等を用いることができる。
【００２５】
第１の層１０２は、発光物質を含む層であり、公知の材料から構成されている。第１の
層１０２は、単層で構成されていてもよいし、複数の層から構成されていてもよい。例え
ば、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、ホールブロッキング層、ホール輸送層、ホ
ール注入層等の機能性の各層を自由に組み合わせて設けてもよい。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。発光層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、もっぱら電子注入を目的とし
た電極を備えたり、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。
【００２６】
第２の層１０３は、電子を発生するドナー準位を有する材料を含む層である。具体的に
は、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛などのＮ型
半導体からなる構成であるか、またはそれらＮ型半導体を含む構成であればよい。あるい
はまた、有機化合物に電子供与性を示す物質をドープした構成であってもよい。この時の
有機化合物としては電子輸送性材料が好ましく、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）や、先に
述べたＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰが挙げられ、この他に
従来では駆動電圧の上昇が見られたＡｌｑ3、トリス（５−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）などのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する
金属錯体や、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）が挙げられる。一方、電子供与性を示す物質としては、Ｌｉや
Ｃｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、またはＥ
ｒ、Ｙｂ等の希土類金属が挙げられる。この他に、例えばＡｌｑ3に対して電子供与性を
示すテトラチアフルバレンやテトラメチルチアフルバレンのような有機化合物であっても
よい。
【００２７】
第３の層１０４は、透光性を有し、キャリアを発生する材料を含む層である。具体的に
は、インジウム錫酸化物（略称：ＩＴＯ）、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、
２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透明導電膜を用いることができる。
【００２８】
第４の層１０５は、ホール輸送媒体を含む層である。ホール輸送媒体としては、有機化
合物からなるホール輸送性材料、有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料、
無機化合物からなるホール輸送性材料が挙げられる。第４の層１０５には、これらのホー
ル輸送媒体を用いることができるが、より好ましくは、ホールを発生するアクセプター準
位を有する材料、すなわち、有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料、また
は、無機化合物からなるホール輸送性材料を用いるとよい。
【００２９】
第４の層を有機化合物からなるホール輸送性材料を含む構成とする場合、用いるホール
輸送性材料としては、芳香族アミン骨格（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するも
の）を有する化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、Ｎ，Ｎ’−
ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，
４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）の他、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナ
フチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や、４，４’，４
’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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：ＴＤＡ
ＴＡ）、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）などのスターバースト型芳香族アミン
化合物が挙げられる。
【００３０】
また、第４の層１０５を有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした構成とする場
合には、用いる有機化合物としてはホール輸送性材料が好ましく、芳香族アミン骨格を有
する化合物が好適である。例えば、ＴＰＤの他、その誘導体であるα−ＮＰＤ、あるいは
ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。一
方、電子受容性を示す物質としては、例えばα−ＮＰＤに対して電子受容性を示す酸化モ
リブデン、酸化バナジウムや酸化レニウムのような金属酸化物が挙げられる。また、α−
ＮＰＤに対して電子受容性を示すテトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）や２，３
―ジシアノナフトキノン（略称：ＤＣＮＮＱ）のような有機化合物であってもよい。
【００３１】
また、第４の層１０５を無機化合物からなるホール輸送性材料を含む構成とする場合は
、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ニッケルなどのＰ
型半導体からなる構成であるか、またはそれらＰ型半導体を含む構成であればよい。
【００３２】
また、陰極１０６としては、反射率の高い金属を用いることが好ましく、アルミニウム
（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこれらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等を
用いることができる。また、陰極１０６は、反射金属と他の電極材料との積層構造として
もよく、例えば、カルシウム（Ｃａ）とＡｇとの積層、ＣａとＡｌとの積層、ＬｉとＡｌ
との積層等の積層構造としてもよい。アルカリ金属やアルカリ土類金属の膜を薄く（例え
ば５ｎｍ程度）形成し、反射金属と積層させることにより、電子注入性を高めることが可
能となる。
【００３３】
本実施の形態で示す構造では、陰極１０６と、第３の層１０４との間に、第４の層１０
５を有しており、反射金属で構成された陰極１０６と、透明導電膜で構成された第３の層
１０４とは、直に接することがない。そのため、自然電位の違いによる電蝕を防ぐことが
できる。つまり、反射金属と透明導電膜とが反応してしまうことを防ぐことができる。
【００３４】
また、透明導電膜から構成される第３の層１０４だけでなく、第４の層１０５の膜厚も
自由に設定することができるため、発光物質を含む第１の層１０２中の発光領域から反射
金属までの光学距離Ｌを最適化するための自由度がより広がる。そのため、外部量子効率
を向上するように光学距離を最適化することや、発光色の色純度を向上するように光学距
離を最適化することがより容易となる。
【００３５】
また、第１の層１０２、第２の層１０３、第３の層１０４、第４の層１０５、陰極１０
６が積層した構成となっているため、第３の層から電子とホールとは発生することが可能
となる。第３の層１０４から発生した電子は、第２の層１０３が電子を発生するドナー準
位を有する材料を含んでいるため、第３の層１０４から第２の層１０３への電子移動の障
壁が小さく、容易に第２の層１０３に移動し、第１の層１０２で陽極から注入されたホー
ルと再結合し、発光する。一方、第３の層から発生したホールは、透明導電膜から構成さ
れる第３の層１０４からール輸送媒体を含む第４の層１０５へのホール移動の障壁が低く
、容易に第４の層に移動し、陰極１０６まで輸送される。
【００３６】
つまり、本発明の構成では、実質的な電子の移動距離が短くなり、駆動電圧を低減する
ことが可能となる。従って、外部量子効率や色純度を向上させるため光学距離を最適化し
、発光物質を含む層中の発光領域から反射金属までの距離をある一定距離に設定した場合
、本発明を用いることで電子の実質的な移動距離は短くなり、駆動電圧を低減することが
可能となる。
【００３７】
また、光学距離を最適化するために、発光物質を含む層中の発光領域から反射金属まで
の距離を大きくし、膜厚を厚くした場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することが可能とな
る。
【００３８】
また、第３の層１０４を挟んで、第２の層１０３と第４の層１０５を積層した構成とす
ることにより、第２の層１０３と第４の層１０５との接触抵抗を低減することが可能にな
る。よって、より駆動電圧を低減することができる。また、間に第３の層１０４が存在す
ることにより、第２の層１０３、第４の層１０５、それぞれを構成する材料の選択の幅が
広がる。
【００３９】
なお、第２の層１０３と第３の層１０４との接触抵抗、第３の層１０４と第４の層１０
５との接触抵抗は、小さい方が好ましい。
【実施例１】
【００４０】
本実施例では、本発明の発光素子の構造について図３を用いて説明する。
【００４１】
まず、基板３００上に発光素子の陽極３０１を形成する。材料として透明導電膜である
ＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成する。陽極３０１の形状
は２ｍｍ角とする。
【００４２】
次に、陽極３０１上に発光物質を含む第１の層３０２を形成する。なお、本実施例にお
ける発光物質を含む第１の層３０２は、３つの層３１１、３１２、３１３からなる積層構
造を有している。
【００４３】
陽極３０１が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに陽極３０１が形成された
面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源に銅フタロシアニン（以
下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を入れ、抵抗加熱法を用いた蒸着法により２０ｎｍの膜厚でホー
ル注入性の材料から成るホール注入層３１１を形成する。なお、ホール注入層３１１を形
成する材料としては、公知のホール注入性材料を用いることができる。
【００４４】
次に、ホール輸送性に優れた材料によりホール輸送層３１２を形成する。ホール輸送層
３１２を形成する材料としては、公知のホール輸送性材料を用いることができるが、本実
施例では、α−ＮＰＤを同様の方法により、４０ｎｍの膜厚で形成する。
【００４５】
次に、発光層３１３を形成する。発光層３１３を形成する材料としては、公知の発光物
質を用いることができるが、本実施例では、Ａｌｑ3を同様の方法により、４０ｎｍの膜
厚で形成する。
【００４６】
このようにして、３つの層３１１、３１２、３１３を積層して形成する。次に、第２の
層３０３を形成する。本実施例では、電子輸送性材料（ホスト材料）としてＡｌｑ3を、
Ａｌｑ3に対して電子供与性を示す物質（ゲスト材料）としてＭｇを用い、３０ｎｍの膜
厚で共蒸着法により第２の層３０３を形成する。ゲスト材料の割合は１質量％とする。
【００４７】
次に、第３の層３０４が形成される。本実施例では、ＩＴＯを用い、１４０ｎｍの膜厚
で、透明導電層を形成する。
【００４８】
次に、第４の層３０５が形成される。本実施例では、ホール輸送性材料（ホスト材料）
としてα−ＮＰＤを、α−ＮＰＤに対して電子受容性を示す物質（ゲスト材料）として酸
化モリブデンを用い、１５０ｎｍの膜厚で共蒸着法により第３の層を形成する。ゲスト材
料の割合は２５質量％とする。
【００４９】
次に、陰極３０６をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例で
は、第４の層３０５上にアルミニウム（１５０ｎｍ）を蒸着法により形成することにより
陰極３０６を得る。
【００５０】
以上のようにして、本発明の発光素子を形成する。本実施例で示す構造では、第１の層
である発光物質を含む層におけるキャリアの再結合により生じる光は、陽極３０１から外
部に出射される。
【００５１】
本実施例で示す構造は、第３の層であるＩＴＯと陰極であるアルミニウムとの間に第４
の層が設けられているので、ＩＴＯとアルミニウムとが直に接することがなく、ＩＴＯの
自然電位とアルミニウムの自然電位との違いによる電蝕を防ぐことができる。
【００５２】
また、第３の層と第４の層の膜厚を自由に設定できることから、第１の層中の発光領域
と反射金属からなる陰極との光学距離Ｌを最適化することがより容易となる。
【００５３】
また、第３の層からキャリアを発生することができるため電子の移動距離が、従来の構
成の素子よりも短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００５４】
本実施例では、本発明の発光素子の構成について図４を用いて説明する。
【００５５】
なお、基板４００、陽極４０１、第１の層４０２、第２の層４０３、第３の層４０４、
第４の層４０５、陰極４０６については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にし
て形成することができるため説明を省略する。
【００５６】
また、図４では、基板４００上に陰極４０６が形成され、陰極４０６上に第４の層４０５
が形成され、第４の層４０５上に第３の層４０４が形成され、第３の層４０４上に第２の
層４０３が形成され、第２の層４０３上に発光物質を含む第１の層４０２が形成され、そ
の上に陽極４０１が形成された構造を有する。
【００５７】
本実施例で示す構造では、第１の層である発光物質を含む層におけるキャリアの再結合
により生じる光は、陽極４０１から外部に出射される。
【００５８】
本実施例で示す構造においても、実施例１で示した構造と同様の効果を得ることができ
る。具体的には、第３の層と陰極との間に第４の層が設けられているので、自然電位の差
による電蝕を防ぐことができる。また、第３の層と第４の層の膜厚を自由に設定できるこ
とから、第１の層中の発光領域と反射金属からなる陰極との光学距離Ｌを最適化すること
がより容易となる。また、第３の層からキャリアを発生することができるため電子の移動
距離が、従来の構成の素子よりも短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。
【実施例３】
【００５９】
本実施例では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明
する。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＡ−Ａ’
で切断した断面図である。点線で示された５０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、５
０２は画素部、５０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、５０４は封止基
板、５０５はシール材であり、シール材５０５で囲まれた内側は、空間５０７になってい
る。
【００６０】
なお、５０８はソース側駆動回路５０１及びゲート側駆動回路５０３に入力される信号
を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキ
ット）５０９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
。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけ
でなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００６１】
次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５１０上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路５０１
と、画素部５０２が示されている。
【００６２】
なお、ソース側駆動回路５０１はｎチャネル型ＴＦＴ５２３とｐチャネル型ＴＦＴ５２
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公
知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施
の形態では、同一基板上に画素部と駆動回路とを形成した形態を示すが、必ずしもその必
要はなく、駆動回路を、画素部が形成された基板上ではなく外部に形成することもできる
。
【００６３】
また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２と電流
制御用ＴＦＴのドレインに電気的に接続された第１の電極５１３とを含む複数の画素によ
り形成される。なお、第１の電極５１３の端部を覆って絶縁物５１４が形成されている。
ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００６４】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物５１４の上端部または下端部に曲率を有
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物５１４の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物５１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物５１４として、感光性の光によってエ
ッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ
型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化珪素、
酸窒化珪素、シロキサン系等、の両者を使用することができる。
【００６５】
第１の電極５１３上には、第１の層から第４の層５１６、および第２の電極５１７がそ
れぞれ形成されている。ここで、第１の電極５１３に用いる材料としては、透光性を有す
る材料を用いることが好ましい。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または珪素を
含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む酸化インジウム等
を用いることができる。
【００６６】
また、第１の層から第４の層５１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェ
ット法によって形成される。第１の層から第４の層５１６には、発光物質を含む第１の層
、第２の層と、透明導電膜から構成される第３の層、第４の層と、を有し、陽極から陰極
の方向に対し、第１の層と第２の層と第３の層と第４の層とが順次積層され、第４の層が
陰極に接するように形成される。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、
有機化合物を単層、積層もしくは混合層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機
化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
【００６７】
さらに、第１から第４の層５１６上に形成される第２の電極（陰極）５１７に用いる材
料としては、反射率の高い金属を用いることが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａ
ｇ）、またはこれらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等を用いることができ
る。
【００６８】
さらにシール材５０５で封止基板５０４を素子基板５１０と貼り合わせることにより、
素子基板５１０、封止基板５０４、およびシール材５０５で囲まれた空間５０７に発光素
子５１８が備えられた構造になっている。なお、空間５０７には、充填材が充填されてお
り、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材５０５で充填され
る場合もある。
【００６９】
なお、シール材５０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板５０４
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポ
リエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００７０】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【実施例４】
【００７１】
例えば、本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として有する様々な電気機器を提
供することができる。
【００７２】
本発明の発光素子を有する発光装置を用いて作製された電気機器として、ビデオカメラ
、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（
カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モ
バイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた
画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、そ
の画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電気機器の具体
例を図６に示す。
【００７３】
図６（Ａ）はテレビ受像機であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、
スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。本発明の発光素子を有する発
光装置をその表示部９１０３に用いることにより作製される。なお、テレビ受像機は、コ
ンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
【００７４】
図６（Ｂ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キ
ーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。
本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９２０３に用いることにより作製される
。
【００７５】
図６（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示部９３０２、アーム
部９３０３を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９３０２に用いるこ
とにより作製される。
【００７６】
図６（Ｄ）は携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入
力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アン
テナ９４０８等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９４０３に用い
ることにより作製される。なお、表示部９４０３は黒色の背景に白色の文字を表示するこ
とで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【００７７】
図６（Ｅ）はビデオカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外
部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７
、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。本発明の発光素子
を有する発光装置をその表示部９５０２に用いることにより作製される。
【００７８】
以上の様に、本発明の発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装
置をあらゆる分野の電気機器に適用することが可能である。本発明の発光素子を用いるこ
とにより、駆動電圧を上昇させることなく、発光物質の含む層中の発光領域から反射金属
までの光学距離を最適化することが可能になる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極と、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む層と、
を有する発光素子に関する。また、このような発光素子を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光材料を用いた発光素子は、薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有
しており、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。また、発光
素子をマトリクス状に配置した発光装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広
く視認性が優れる点に優位性があると言われている。
【０００３】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、陰
極から注入された電子および陽極から注入されたホールが発光層の発光中心で再結合して
分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光す
るといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起
状態を経ても可能であると考えられている。
【０００４】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させるために、素子構造の改良や
材料開発等が行われている。
【０００５】
例えば、発光領域と反射金属との距離を制御して、輝度の劣化を伴うことなく、外部量
子効率を向上させる手段として、発光部と反射金属との間にＩＴＯを挟んで、発光部から
反射電極までの光学距離Ｌを制御する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１で開示されている素子構成の概略を図２に示す。透明電極２０１、発光部２
０２、透明導電膜２０３、金属電極２０４が積層された構成としており、透明導電膜２０
３の膜厚を調整することにより、金属電極と発光領域との光学距離Ｌを最適化し、外部量
子効率を向上させている。
【０００７】
しかし、特許文献１の構成によると、透明導電膜２０３と反射金属（金属電極）２０４
とが接しているため、自然電位の違いにより、電蝕の懸念があった（例えば、特許文献２
参照）。特許文献２では、３．５％塩化ナトリウム水溶液
（液温２７℃）を用い、参照電極は銀／塩化銀を用いて測定したときの自然電位は記載さ
れている。この条件において、反射率の高い反射金属として知られているアルミニウムの
自然電位は約−１５５０ｍＶであり、透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−１０ｗｔ％Ｓ
ｎＯ2）の自然電位は約−１０００ｍＶであり、その差が大きく、アルミニウムとＩＴＯ
の界面で酸化還元反応が進行し、電蝕されてしまう可能性が高かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７２８５５号公報
【特許文献２】特開２００３−８９８６４号公報
【０００９】
なお、自然電位とは、反応物をある溶液に浸したとき、外部より電流を与えない状態で
参照電極に対して示す電位、つまり閉回路における電位であり、静止電位とも呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記問題を鑑み、本発明は、一対の電極間に発光物質を含む層と透明導電膜を有する発
光素子において、透明導電膜と反射金属との電蝕を防止することができる発光素子および
発光素子を用いた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、陽極と、陰極との間に、発光物質を含む第１の層、Ｎ型半導体を含む第２の
層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を含む第４の層と有し、発光物
質を含む第１の層、Ｎ型半導体を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホ
ール輸送媒体となる材料を含む第４の層が順に設けられており、陰極は反射金属を含む層
を有することを特徴とする。
【００１２】
上記構成において、反射金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこ
れらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等が挙げられる。
【００１３】
また、透明導電膜からなる第３の層を構成する材料としては、インジウム錫酸化物、ま
たは珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等
を用いることができる。
【００１４】
また、上記構成において、Ｎ型半導体を含む第２の層及びホール輸送媒体を含む第４の
層はそれぞれ単層で構成されていてもよいし、複数の層が積層されている構成であっても
よい。ここで、Ｎ型半導体は、金属酸化物であることが好ましく、特に、酸化亜鉛、酸化
錫、および酸化チタンからなる群より選ばれるいずれかの一または二以上の化合物である
ことが好ましい。
【００１５】
本発明は、陽極と、陰極との間に、発光物質を含む第１の層、有機化合物および電子供
与性を示す物質を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を
含む第４の層と有し、発光物質を含む第１の層、Ｎ型半導体を含む第２の層、透明導電膜
から構成される第３の層、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層が順に設けられてお
り、陰極は反射金属を含む層を有することを特徴とする。
【００１６】
上記構成において、有機化合物および電子供与性を示す物質を含む第２の層及びホール
輸送媒体を含む第４の層はそれぞれ単層で構成されていてもよいし、複数の層が積層され
ている構成であってもよい。ここで、有機化合物は、電子輸送性を示す有機化合物である
ことが好ましく、特に、π共役骨格を含む配位子を有する金属錯体が好ましい。また、電
子供与性を示す物質はアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属であること
が好ましい。
【００１７】
また、上記構成において、陰極は、反射金属の単層で構成されていてもよいし、反射金
属と他の電極材料との積層した構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成とすることにより、反射金属と透明導電膜とが直に接することがないため
、自然電位の違いによる電蝕を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の発光素子の素子構造を説明する図。
【図２】従来の発光素子の素子構造を説明する図。
【図３】本発明の発光素子の素子構造を説明する図。
【図４】本発明の発光素子の素子構造を説明する図。
【図５】発光装置について説明する図。
【図６】電気機器について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、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
施の形態の記述内容に限定して解釈されるものではない。
【００２１】
なお、本発明において発光素子の一対の電極のうち、陽極として機能する電極とは当該
電極の方が高くなるように電圧をかけた際、発光が得られる方の電極を言い、陰極として
機能する電極とは当該電極の方が低くなるように電圧をかけた際、発光が得られる方の電
極を言う。
【００２２】
（実施の形態１）
図１に、本発明における発光素子の素子構成を模式的に示す。本発明の発光素子は、陽
極１０１と陰極１０６との間に、第１の層１０２、第２の層１０３、第３の層１０４、第
４の層１０５が、陽極１０１から陰極１０６の方向に対して順に設けられた構成となって
いる。
【００２３】
本実施の形態では、陰極１０６は反射金属で構成されており、第１の層１０２からの発
光は陽極側から取り出す構造となっている。
【００２４】
陽極１０１としては、透光性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、イン
ジウム錫酸化物（略称：ＩＴＯ）、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０
％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等を用いることができる。
【００２５】
第１の層１０２は、発光物質を含む層であり、公知の材料から構成されている。第１の
層１０２は、単層で構成されていてもよいし、複数の層から構成されていてもよい。例え
ば、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、ホールブロッキング層、ホール輸送層、ホ
ール注入層等の機能性の各層を自由に組み合わせて設けてもよい。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。発光層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、もっぱら電子注入を目的とし
た電極を備えたり、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。
【００２６】
第２の層１０３は、電子を発生するドナー準位を有する材料を含む層である。具体的に
は、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛などのＮ型
半導体からなる構成であるか、またはそれらＮ型半導体を含む構成であればよい。あるい
はまた、有機化合物に電子供与性を示す物質をドープした構成であってもよい。この時の
有機化合物としては電子輸送性材料が好ましく、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）や、先に
述べたＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰが挙げられ、この他に
従来では駆動電圧の上昇が見られたＡｌｑ3、トリス（５−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）などのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する
金属錯体や、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）が挙げられる。一方、電子供与性を示す物質としては、Ｌｉや
Ｃｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、またはＥ
ｒ、Ｙｂ等の希土類金属が挙げられる。この他に、例えばＡｌｑ3に対して電子供与性を
示すテトラチアフルバレンやテトラメチルチアフルバレンのような有機化合物であっても
よい。
【００２７】
第３の層１０４は、透光性を有し、キャリアを発生する材料を含む層である。具体的に
は、インジウム錫酸化物（略称：ＩＴＯ）、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、
２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透明導電膜を用いることができる。
【００２８】
第４の層１０５は、ホール輸送媒体を含む層である。ホール輸送媒体としては、有機化
合物からなるホール輸送性材料、有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料、
無機化合物からなるホール輸送性材料が挙げられる。第４の層１０５には、これらのホー
ル輸送媒体を用いることができるが、より好ましくは、ホールを発生するアクセプター準
位を有する材料、すなわち、有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料、また
は、無機化合物からなるホール輸送性材料を用いるとよい。
【００２９】
第４の層を有機化合物からなるホール輸送性材料を含む構成とする場合、用いるホール
輸送性材料としては、芳香族アミン骨格（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するも
の）を有する化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、Ｎ，Ｎ’−
ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，
４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）の他、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナ
フチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や、４，４’，４
’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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：ＴＤＡ
ＴＡ）、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）などのスターバースト型芳香族アミン
化合物が挙げられる。
【００３０】
また、第４の層１０５を有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした構成とする場
合には、用いる有機化合物としてはホール輸送性材料が好ましく、芳香族アミン骨格を有
する化合物が好適である。例えば、ＴＰＤの他、その誘導体であるα−ＮＰＤ、あるいは
ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。一
方、電子受容性を示す物質としては、例えばα−ＮＰＤに対して電子受容性を示す酸化モ
リブデン、酸化バナジウムや酸化レニウムのような金属酸化物が挙げられる。また、α−
ＮＰＤに対して電子受容性を示すテトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）や２，３
―ジシアノナフトキノン（略称：ＤＣＮＮＱ）のような有機化合物であってもよい。
【００３１】
また、第４の層１０５を無機化合物からなるホール輸送性材料を含む構成とする場合は
、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ニッケルなどのＰ
型半導体からなる構成であるか、またはそれらＰ型半導体を含む構成であればよい。
【００３２】
また、陰極１０６としては、反射率の高い金属を用いることが好ましく、アルミニウム
（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこれらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等を
用いることができる。また、陰極１０６は、反射金属と他の電極材料との積層構造として
もよく、例えば、カルシウム（Ｃａ）とＡｇとの積層、ＣａとＡｌとの積層、ＬｉとＡｌ
との積層等の積層構造としてもよい。アルカリ金属やアルカリ土類金属の膜を薄く（例え
ば５ｎｍ程度）形成し、反射金属と積層させることにより、電子注入性を高めることが可
能となる。
【００３３】
本実施の形態で示す構造では、陰極１０６と、第３の層１０４との間に、第４の層１０
５を有しており、反射金属で構成された陰極１０６と、透明導電膜で構成された第３の層
１０４とは、直に接することがない。そのため、自然電位の違いによる電蝕を防ぐことが
できる。つまり、反射金属と透明導電膜とが反応してしまうことを防ぐことができる。
【００３４】
また、透明導電膜から構成される第３の層１０４だけでなく、第４の層１０５の膜厚も
自由に設定することができるため、発光物質を含む第１の層１０２中の発光領域から反射
金属までの光学距離Ｌを最適化するための自由度がより広がる。そのため、外部量子効率
を向上するように光学距離を最適化することや、発光色の色純度を向上するように光学距
離を最適化することがより容易となる。
【００３５】
また、第１の層１０２、第２の層１０３、第３の層１０４、第４の層１０５、陰極１０
６が積層した構成となっているため、第３の層から電子とホールとは発生することが可能
となる。第３の層１０４から発生した電子は、第２の層１０３が電子を発生するドナー準
位を有する材料を含んでいるため、第３の層１０４から第２の層１０３への電子移動の障
壁が小さく、容易に第２の層１０３に移動し、第１の層１０２で陽極から注入されたホー
ルと再結合し、発光する。一方、第３の層から発生したホールは、透明導電膜から構成さ
れる第３の層１０４からール輸送媒体を含む第４の層１０５へのホール移動の障壁が低く
、容易に第４の層に移動し、陰極１０６まで輸送される。
【００３６】
つまり、本発明の構成では、実質的な電子の移動距離が短くなり、駆動電圧を低減する
ことが可能となる。従って、外部量子効率や色純度を向上させるため光学距離を最適化し
、発光物質を含む層中の発光領域から反射金属までの距離をある一定距離に設定した場合
、本発明を用いることで電子の実質的な移動距離は短くなり、駆動電圧を低減することが
可能となる。
【００３７】
また、光学距離を最適化するために、発光物質を含む層中の発光領域から反射金属まで
の距離を大きくし、膜厚を厚くした場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することが可能とな
る。
【００３８】
また、第３の層１０４を挟んで、第２の層１０３と第４の層１０５を積層した構成とす
ることにより、第２の層１０３と第４の層１０５との接触抵抗を低減することが可能にな
る。よって、より駆動電圧を低減することができる。また、間に第３の層１０４が存在す
ることにより、第２の層１０３、第４の層１０５、それぞれを構成する材料の選択の幅が
広がる。
【００３９】
なお、第２の層１０３と第３の層１０４との接触抵抗、第３の層１０４と第４の層１０
５との接触抵抗は、小さい方が好ましい。
【実施例１】
【００４０】
本実施例では、本発明の発光素子の構造について図３を用いて説明する。
【００４１】
まず、基板３００上に発光素子の陽極３０１を形成する。材料として透明導電膜である
ＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成する。陽極３０１の形状
は２ｍｍ角とする。
【００４２】
次に、陽極３０１上に発光物質を含む第１の層３０２を形成する。なお、本実施例にお
ける発光物質を含む第１の層３０２は、３つの層３１１、３１２、３１３からなる積層構
造を有している。
【００４３】
陽極３０１が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに陽極３０１が形成された
面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源に銅フタロシアニン（以
下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）を入れ、抵抗加熱法を用いた蒸着法により２０ｎｍの膜厚でホー
ル注入性の材料から成るホール注入層３１１を形成する。なお、ホール注入層３１１を形
成する材料としては、公知のホール注入性材料を用いることができる。
【００４４】
次に、ホール輸送性に優れた材料によりホール輸送層３１２を形成する。ホール輸送層
３１２を形成する材料としては、公知のホール輸送性材料を用いることができるが、本実
施例では、α−ＮＰＤを同様の方法により、４０ｎｍの膜厚で形成する。
【００４５】
次に、発光層３１３を形成する。発光層３１３を形成する材料としては、公知の発光物
質を用いることができるが、本実施例では、Ａｌｑ3を同様の方法により、４０ｎｍの膜
厚で形成する。
【００４６】
このようにして、３つの層３１１、３１２、３１３を積層して形成する。次に、第２の
層３０３を形成する。本実施例では、電子輸送性材料（ホスト材料）としてＡｌｑ3を、
Ａｌｑ3に対して電子供与性を示す物質（ゲスト材料）としてＭｇを用い、３０ｎｍの膜
厚で共蒸着法により第２の層３０３を形成する。ゲスト材料の割合は１質量％とする。
【００４７】
次に、第３の層３０４が形成される。本実施例では、ＩＴＯを用い、１４０ｎｍの膜厚
で、透明導電層を形成する。
【００４８】
次に、第４の層３０５が形成される。本実施例では、ホール輸送性材料（ホスト材料）
としてα−ＮＰＤを、α−ＮＰＤに対して電子受容性を示す物質（ゲスト材料）として酸
化モリブデンを用い、１５０ｎｍの膜厚で共蒸着法により第３の層を形成する。ゲスト材
料の割合は２５質量％とする。
【００４９】
次に、陰極３０６をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例で
は、第４の層３０５上にアルミニウム（１５０ｎｍ）を蒸着法により形成することにより
陰極３０６を得る。
【００５０】
以上のようにして、本発明の発光素子を形成する。本実施例で示す構造では、第１の層
である発光物質を含む層におけるキャリアの再結合により生じる光は、陽極３０１から外
部に出射される。
【００５１】
本実施例で示す構造は、第３の層であるＩＴＯと陰極であるアルミニウムとの間に第４
の層が設けられているので、ＩＴＯとアルミニウムとが直に接することがなく、ＩＴＯの
自然電位とアルミニウムの自然電位との違いによる電蝕を防ぐことができる。
【００５２】
また、第３の層と第４の層の膜厚を自由に設定できることから、第１の層中の発光領域
と反射金属からなる陰極との光学距離Ｌを最適化することがより容易となる。
【００５３】
また、第３の層からキャリアを発生することができるため電子の移動距離が、従来の構
成の素子よりも短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００５４】
本実施例では、本発明の発光素子の構成について図４を用いて説明する。
【００５５】
なお、基板４００、陽極４０１、第１の層４０２、第２の層４０３、第３の層４０４、
第４の層４０５、陰極４０６については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にし
て形成することができるため説明を省略する。
【００５６】
また、図４では、基板４００上に陰極４０６が形成され、陰極４０６上に第４の層４０５
が形成され、第４の層４０５上に第３の層４０４が形成され、第３の層４０４上に第２の
層４０３が形成され、第２の層４０３上に発光物質を含む第１の層４０２が形成され、そ
の上に陽極４０１が形成された構造を有する。
【００５７】
本実施例で示す構造では、第１の層である発光物質を含む層におけるキャリアの再結合
により生じる光は、陽極４０１から外部に出射される。
【００５８】
本実施例で示す構造においても、実施例１で示した構造と同様の効果を得ることができ
る。具体的には、第３の層と陰極との間に第４の層が設けられているので、自然電位の差
による電蝕を防ぐことができる。また、第３の層と第４の層の膜厚を自由に設定できるこ
とから、第１の層中の発光領域と反射金属からなる陰極との光学距離Ｌを最適化すること
がより容易となる。また、第３の層からキャリアを発生することができるため電子の移動
距離が、従来の構成の素子よりも短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。
【実施例３】
【００５９】
本実施例では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明
する。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＡ−Ａ’
で切断した断面図である。点線で示された５０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、５
０２は画素部、５０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、５０４は封止基
板、５０５はシール材であり、シール材５０５で囲まれた内側は、空間５０７になってい
る。
【００６０】
なお、５０８はソース側駆動回路５０１及びゲート側駆動回路５０３に入力される信号
を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキ
ット）５０９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
。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけ
でなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００６１】
次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５１０上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路５０１
と、画素部５０２が示されている。
【００６２】
なお、ソース側駆動回路５０１はｎチャネル型ＴＦＴ５２３とｐチャネル型ＴＦＴ５２
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公
知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施
の形態では、同一基板上に画素部と駆動回路とを形成した形態を示すが、必ずしもその必
要はなく、駆動回路を、画素部が形成された基板上ではなく外部に形成することもできる
。
【００６３】
また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２と電流
制御用ＴＦＴのドレインに電気的に接続された第１の電極５１３とを含む複数の画素によ
り形成される。なお、第１の電極５１３の端部を覆って絶縁物５１４が形成されている。
ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００６４】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物５１４の上端部または下端部に曲率を有
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物５１４の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物５１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物５１４として、感光性の光によってエ
ッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ
型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化珪素、
酸窒化珪素、シロキサン系等、の両者を使用することができる。
【００６５】
第１の電極５１３上には、第１の層から第４の層５１６、および第２の電極５１７がそ
れぞれ形成されている。ここで、第１の電極５１３に用いる材料としては、透光性を有す
る材料を用いることが好ましい。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または珪素を
含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む酸化インジウム等
を用いることができる。
【００６６】
また、第１の層から第４の層５１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェ
ット法によって形成される。第１の層から第４の層５１６には、発光物質を含む第１の層
、第２の層と、透明導電膜から構成される第３の層、第４の層と、を有し、陽極から陰極
の方向に対し、第１の層と第２の層と第３の層と第４の層とが順次積層され、第４の層が
陰極に接するように形成される。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、
有機化合物を単層、積層もしくは混合層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機
化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
【００６７】
さらに、第１から第４の層５１６上に形成される第２の電極（陰極）５１７に用いる材
料としては、反射率の高い金属を用いることが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａ
ｇ）、またはこれらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等を用いることができ
る。
【００６８】
さらにシール材５０５で封止基板５０４を素子基板５１０と貼り合わせることにより、
素子基板５１０、封止基板５０４、およびシール材５０５で囲まれた空間５０７に発光素
子５１８が備えられた構造になっている。なお、空間５０７には、充填材が充填されてお
り、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材５０５で充填され
る場合もある。
【００６９】
なお、シール材５０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板５０４
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポ
リエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００７０】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【実施例４】
【００７１】
例えば、本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として有する様々な電気機器を提
供することができる。
【００７２】
本発明の発光素子を有する発光装置を用いて作製された電気機器として、ビデオカメラ
、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（
カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モ
バイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた
画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、そ
の画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電気機器の具体
例を図６に示す。
【００７３】
図６（Ａ）はテレビ受像機であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、
スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。本発明の発光素子を有する発
光装置をその表示部９１０３に用いることにより作製される。なお、テレビ受像機は、コ
ンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
【００７４】
図６（Ｂ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キ
ーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。
本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９２０３に用いることにより作製される
。
【００７５】
図６（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示部９３０２、アーム
部９３０３を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９３０２に用いるこ
とにより作製される。
【００７６】
図６（Ｄ）は携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入
力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アン
テナ９４０８等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９４０３に用い
ることにより作製される。なお、表示部９４０３は黒色の背景に白色の文字を表示するこ
とで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【００７７】
図６（Ｅ）はビデオカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外
部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７
、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。本発明の発光素子
を有する発光装置をその表示部９５０２に用いることにより作製される。
【００７８】
以上の様に、本発明の発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装
置をあらゆる分野の電気機器に適用することが可能である。本発明の発光素子を用いるこ
とにより、駆動電圧を上昇させることなく、発光物質の含む層中の発光領域から反射金属
までの光学距離を最適化することが可能になる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とシール材とで囲まれた空間に、前記第１の基板上に設けられた発光素子を有する発光装置であって、
前記発光素子は、
透光性を有する電極と、反射電極との間に、
発光物質を含む第１の層と、
第１の有機化合物および前記第１の有機化合物に対して電子供与性を示す物質を含む第２の層と、
透明導電膜を含む第３の層と、
ホール輸送性を有する第４の層と、を有し、
前記空間には気体が充填されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第１の基板と第２の基板とシール材とで囲まれた空間に、前記第１の基板上に設けられた発光素子を有する発光装置であって、
前記発光素子は、
透光性を有する電極と、反射電極との間に、
発光物質を含む第１の層と、
Ｎ型半導体を含む第２の層と、
透明導電膜を含む第３の層と、
ホール輸送性を有する第４の層と、を有し、
前記空間には気体が充填されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第４の層は、第２の有機化合物を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第４の層は、第２の有機化合物および前記第２の有機化合物に対して電子受容性を示す物質を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記電子受容性を示す物質は、金属酸化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記電子受容性を示す物質は、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウムからなる群より選ばれるいずれか一または二以上の化合物であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項３乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物は、ホール輸送性材料であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物は、芳香族アミン骨格を有することを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２において、
前記第４の層は無機化合物を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記無機化合物は、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化コバルト、および酸化ニッケルからなる群より選ばれるいずれか一または二以上の化合物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記反射電極は、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金、または銀を含む合金を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記透光性を有する電極は、インジウム錫酸化物、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムのいずれか一を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記透明導電膜は、インジウム錫酸化物、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムのいずれか一を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第４の層は蒸着法を用いて形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に用いた電気機器。
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とシール材とで囲まれた空間に、前記第１の基板上に設けられた発光素子を有する発光装置であって、
前記発光素子は、
透光性を有する電極と、反射電極との間に、
発光物質を含む第１の層と、
第１の有機化合物および前記第１の有機化合物に対して電子供与性を示す物質を含む第２の層と、
透明導電膜を含む第３の層と、
ホール輸送性を有する第４の層と、を有し、
前記空間には気体が充填されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第１の基板と第２の基板とシール材とで囲まれた空間に、前記第１の基板上に設けられた発光素子を有する発光装置であって、
前記発光素子は、
透光性を有する電極と、反射電極との間に、
発光物質を含む第１の層と、
Ｎ型半導体を含む第２の層と、
透明導電膜を含む第３の層と、
ホール輸送性を有する第４の層と、を有し、
前記空間には気体が充填されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第４の層は、第２の有機化合物を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第４の層は、第２の有機化合物および前記第２の有機化合物に対して電子受容性を示す物質を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記電子受容性を示す物質は、金属酸化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記電子受容性を示す物質は、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウムからなる群より選ばれるいずれか一または二以上の化合物であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項３乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物は、ホール輸送性材料であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物は、芳香族アミン骨格を有することを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２において、
前記第４の層は無機化合物を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記無機化合物は、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化コバルト、および酸化ニッケルからなる群より選ばれるいずれか一または二以上の化合物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記反射電極は、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金、または銀を含む合金を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記透光性を有する電極は、インジウム錫酸化物、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムのいずれか一を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記透明導電膜は、インジウム錫酸化物、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムのいずれか一を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第４の層は蒸着法を用いて形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に用いた電気機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１８６５００（Ｐ２０１２−１８６５００Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２０３８９（Ｐ２０１２−１２０３８９）
【出願日】平成２４年５月２８日（２０１２．５．２８）
【分割の表示】特願２００５−２２５８４４（Ｐ２００５−２２５８４４）の分割
【原出願日】平成１７年８月３日（２００５．８．３）
【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２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２８日（２０１２．５．２８）
【分割の表示】特願２００５−２２５８４４（Ｐ２００５−２２５８４４）の分割
【原出願日】平成１７年８月３日（２００５．８．３）
【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）】
[ Back to top ]