JP5478558B2

JP5478558B2 - 発光装置

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Publication number: JP5478558B2
Application number: JP2011131167A
Authority: JP
Inventors: 哲史瀬尾; 大介熊木; 寿雄池田; 淳一郎坂田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: US20070131948A1; EP1820372B1; JP5478646B2; JP5651644B2; EP1820372A4; US20100006872A1; KR101207443B1; US20110108864A1; US8450755B2; KR20120023111A; JP2012231174A; US7875893B2; CN101027942B; JP2014003041A; JP2012079712A; CN101027942A; JP2011175984A; US8188491B2; US7601988B2; EP1820372A1

Description

本発明は、発光層を有する発光素子、並びに該発光素子を有する発光装置、及びそれらの
作製方法に関する。

発光層を有する発光素子は、ディスプレイに用いられるようになってきた。発光素子を用
いたディスプレイは、液晶層を有するディスプレイと比較して、広視野角、高速応答、低
消費電力、等の優れた点を有しており、さらなる開発が進められている。

発光素子は、素子内での散乱光や反射光によって、その光の取り出し効率が低いことが問
題であり、その向上が求められている。

取り出し光の高効率化を達成するために、発光素子の電極である透明電極を発光色に対応
した異なる膜厚とする構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１４２２７７号公報

そこで本発明は、上記特許文献と異なる方法により、発光素子の光取り出し効率を高める
ことを課題とする。

上記課題を鑑み本発明は、発光素子の一部を構成する層の膜厚を、各発光色で異ならせる
ことを特徴とする。

本発明の一形態は、第１の電極、及び第２の電極と、第１の電極と、第２の電極との間に
、順に第１の層、第２の層、第３の層を有し、第１の層は正孔を発生する層であり、第２
の層は各発光色の発光層を含む層であり、第３の層は電子を発生する層であり、第１の層
の膜厚は、発光層を含む層ごとに異なっている発光素子であって、当該発光素子を複数有
する発光装置である。

本発明の別形態は、非透光性を有する第１の電極、及び透光性を有する第２の電極と、第
１の電極と、第２の電極との間に、順に第１の層、第２の層、第３の層を有し、第１の層
は正孔を発生する層であり、第２の層は各発光色の発光層を含む層であり、第３の層は電
子を発生する層であり、第１の層の膜厚は、発光層からの光と、発光層からの光が、第１
の電極で反射した反射光とが強め合うことができるように、発光色ごとに異なっているこ
とを特徴とする発光素子であって、当該発光素子を複数有する発光装置である。

本発明において、第１の層は有機化合物と、無機化合物である金属酸化物とが混在する層
であることを特徴とする。

また本発明は、上記の発光素子と、発光素子への電流の供給を制御するトランジスタを有
する発光装置を提供することができる。

また本発明は、発光素子の一部を構成する層の膜厚を、各カラーフィルター等の色ごとに
、異ならせることを特徴とする。カラーフィルター等には、カラーフィルターと色変換層
とを重ねて用いる場合も含まれる。

本発明の具体的な形態は、光学特性の異なる複数種のカラーフィルターと、第１の電極、
及び第２の電極と、第１の電極と、第２の電極との間に、順に設けられた第１の層、第２
の層、第３の層とを有し、第１の層乃至第３の層のいずれかは、有機材料と、金属酸化物
とを有し、有機材料と金属酸化物とを有する層の膜厚は、光学特性ごとに異なっているこ
とを特徴とする発光装置である。

また本発明の別の形態は、半導体膜と、半導体膜上に設けられた第１の電極、及び第２の
電極と、第１の電極と、第２の電極との間に、順に設けられた第１の層、第２の層、第３
の層と、第１の電極側（発光側）近くに設けられた光学特性の異なる複数種のカラーフィ
ルターとを有し、第１の電極は透光性を有し、第１の層は正孔を発生する層であり、第２
の層は発光層を含む層であり、第３の層は電子を発生する層であり、第１の層は、有機材
料と、金属酸化物とを有し、第１の層の膜厚は、光学特性ごとに異なっていることを特徴
とする発光装置である。

光学特性の異なる複数種のカラーフィルターとは、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
に示すような光学特性を有するカラーフィルターである。またカラーフィルターと色変換
層とを重ねて用いる場合も、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に示すような光学特性を有す
ることができる。これら複数種のカラーフィルター等を有して、表示装置に設けられるカ
ラーフィルター等としての機能を奏する。そのため、光学特性ごとに発光素子の膜厚を異
ならせるとは、各カラーフィルター等に応じた領域の発光素子の膜厚を異ならせることで
あり、以下カラーフィルター毎に発光素子の膜厚を異ならせるとも表記する。

なお本発明において、金属酸化物は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、又はレニウ
ム酸化物である。また金属酸化物の代わりに、上記金属の窒化物、又は酸化窒化物であっ
てもよい。

このように、少なくとも一つ第１の層から第３の層の膜厚を、各発光色で異ならせること
により、光の取り出し効率の低下を防止することができる。その結果、光の取り出し効率
を最大とすることができる。このとき、電子と正孔が再結合する層（つまり発光層）から
反射電極との間となる層の膜厚を、各発光色で異ならせるとよい。

さらに厚膜化する必要のある層には、有機化合物と、無機化合物である金属酸化物とが混
在した層とすると、所定の電流を得るために印加する電圧（駆動電圧とも表記する）が高
くならず好ましい。その結果、発光装置の低消費電力化を図ることができる。

また本発明は、少なくとも第１の層乃至第３の層のいずれかの膜厚を、カラーフィルター
等ごとで異ならせることを特徴とする。このとき、電子と正孔が再結合する層（つまり発
光層）と、反射電極との間にある層の膜厚を、各カラーフィルターで異ならせるとよい。
その結果、光の取り出し効率の低下を防止することができる。

さらに厚膜化する必要のある層には、有機化合物と無機化合物である金属酸化物とが混在
した層とすると、駆動電圧が高くならず好ましく、低消費電力化を図ることができる。

本発明の発光素子を示した図である本発明の発光素子を示した図である本発明の発光素子を有する画素の断面を示した図である本発明の発光素子を有する画素の断面を示した図である本発明の発光素子を有する画素の断面を示した図である本発明の発光素子を有する画素の断面を示した図である本発明の発光素子を有する画素の等価回路図である本発明の発光素子を有する電子機器である発光素子の電流密度に対する電圧を示したグラフである発光素子の電流密度に対する電圧を示したグラフである本発明の発光素子の電流密度に対する電圧を示したグラフである発光素子の吸収スペクトルを示したグラフである本発明の発光素子の波長に対する発光強度を示したグラフである発光素子の波長に対する発光強度を示したグラフである本発明の発光素子を示した図である本発明の発光装置を示した図である本発明の発光装置を示した図である本発明の発光装置を示した断面図である本発明の発光装置を示した断面図である本発明の発光装置を示した断面図である本発明の発光装置を示した断面図である

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態
様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形
態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施
の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するため
の全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り
返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、発光素子の構造について説明する。

図１に示すように、本発明の発光素子は、対向する第１の電極１０１、第２の電極１０２
を有し、第１電極１０１から順に、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３が
積層されている。このような発光素子は、第２の電極１０２の電位よりも第１の電極１０
１の電位が高くなるように電圧を印加すると、第１の層１１１から第２の層１１２へ正孔
が注入され、第３の層１１３から第２の層１１２へ電子が注入される。正孔と、電子とが
、第２の層１１２において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発
光物質は、基底状態に戻るときに発光する。

このような発光素子において、各発光色を発する発光素子ごとに、少なくとも第１の電極
及び第２の電極を除く各層のいずれか一つの膜厚を異ならせることを特徴とする。その結
果、発光色毎に、各層のいずれかからの光と、当該光が第１の電極で反射した反射光とが
干渉することによる光の取り出し効率を高めることができる。

例えば、図２に示すように、赤系色（Ｒ）、緑系色（Ｇ）、青系色（Ｂ）を発光する発光
素子は、非透光性であって高反射性を有する第１の電極１０１、及び透光性を有する第２
の電極１０２を共有しており、それぞれ第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、第２の
層１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ、第３の層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂを有する。そ
して、第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂの厚さを発光色毎に異ならせる。

その結果、直接第２の電極を介して認識する場合と、第１の電極で反射して第２の電極を
介して認識する場合とで光路が異なることによる、光の取り出し効率の低下を防止するこ
とができる。

具体的には、第１の電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じ、これによっ
て光の干渉効果が生じる。その結果、発光層と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距
離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、光学距離＝１／４
、３／４、５／４・・・倍の時には、発光の外部取り出し効率が高くなる。一方、ｍ／２
倍（ｍは任意の正の整数）即ち、１／２、１、３／２・・・倍の時には光の外部取り出し
効率が低くなってしまう。

したがって、本発明の発光素子において、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折
率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）となるように、第１
の層から第３の層の少なくとも一つ膜厚を各発光素子で異ならせる。

特に、第１の層から第３の層において、電子と正孔が再結合する層（発光層）から反射電
極との間の層の膜厚を異ならせるとよいが、電子と正孔が再結合する層から透光電極との
間の膜厚を異ならせてもよい。さらに両者の膜厚を異ならせても構わない。その結果、発
光を効率よく外部に取り出すことができる。

特に、第１の層から第３の層を蒸着法で蒸着マスクを用いて形成し、いずれかの膜厚を異
ならせる場合、同じ蒸着マスクをそのまま用いることができる。一方、特許文献１に記載
のように、電極の膜厚を異ならせるには、その分のフォトリソグラフィー法工程、エッチ
ング工程が必要と考えられ、工程数が増加してしまう。

以上のようにして、本発明は、工程数を増加させることなく、光の取り出し効率の低下を
防止することができる。

なお図２をはじめとする本発明において、青色を呈する発光素子の膜厚が、最も厚くなっ
ている。これは、青色を呈する発光素子ではｍ＝２とし、赤色を呈する発光素子及び緑色
を呈する発光素子ではｍ＝１としたためである。青色を呈する発光素子において、ｍ＝１
とすると、非常に膜厚が薄くなってしまうが、ｍ＝２とすることによって厚膜化でき、生
産性を高めることができる。このように本発明は、各色でｍの値を同一にする必要はなく
、ｍを選択することによって、発光素子の膜厚設計の幅を広げることもできる。

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

一般に、発光素子の層を厚膜化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかっ
た。しかし、以下の実施例でも示すように、本発明者らは、厚膜化する層に、有機化合物
と無機化合物である金属酸化物とを有する層を用いると、駆動電圧自体を低くでき、それ
を高くすることがないことを見出した。

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

このように本発明は、少なくとも第１の層から第３の層の膜厚を、各発光色で異ならせる
ことを特徴とする。このとき、電子と正孔が再結合する層（発光層）から反射電極との間
となる層の膜厚を、各発光色で異ならせるとよい。さらに厚膜化する必要のある層には、
有機化合物と無機化合物である金属酸化物とが混在した層とすると、駆動電圧が高くなら
ず好ましい。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる発光素子の構造について説明する。

本実施の形態に示す発光素子は、第４の層１２８を設けたことを特徴とする。図１５に示
すように、発光素子は、対向する第１の電極１０１、第２の電極１０２を有し、第１電極
１０１から順に、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３、第４の層１２８が
積層されている。第４の層１２８は、第１の層１１１と同様の材料から形成することがで
きる。その他の構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

このように第４の層１２８を設けると、第２の電極１０２を形成するときのダメージを低
減することができる。

そして各発光色を発光する発光素子に応じて、第４の層１２８を異ならせる。その結果、
光の取り出し効率の低下を防止できる。また膜厚を異ならせる場合、第４の層１２８は、
モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いるとよい。
またこれら金属の窒化物であってもよいし、酸化窒化物であってもよい。これら金属酸化
物等を用いて厚膜化しても、駆動電圧を高める必要がないからである。

また第４の層１２８を厚膜化することにより、第２の電極１０２を形成するときのダメー
ジのさらなる低減を期待できる。

さらに第４の層１２８に加えて、第１の層１１１の膜厚を、各発光色を発光する発光素子
に応じて異ならせることができる。その結果、光の取り出し効率の低下防止に加え、複数
の層の膜厚を異ならせることにより、さらなる発光素子の厚膜化を図ることができ、作製
時の不良を低減することができる。また第１の層１１１に上記モリブデン酸化物、バナジ
ウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物等を用いることにより、駆動電圧を高めるこ
とがない。

このように各発光色を発光する発光素子に応じて層の膜厚を異ならせる本発明は、発光素
子の構造に限定されることなく用いることができる。その結果、光の取り出し効率の低下
を防止することができ、発光素子の厚膜化を図ることができる。さらに、厚膜化する層に
金属酸化物等を用いることにより、駆動電圧を高めることがなく、好ましい。

（実施の形態３）
本実施の形態では、カラーフィルターを有する発光装置において、各層のいずれかの膜厚
を異ならせる構成について説明する。

図１６に示すように、光学特性の異なる赤系色（Ｒ）、緑系色（Ｇ）、青系色（Ｂ）を出
現させたい領域毎に、カラーフィルター１１５Ｒ、１１５Ｇ、１１５Ｂを設ける。カラー
フィルターは、公知の材料を用い、スクリーン印刷法、又は液滴吐出法等により形成する
ことができる。なお、図１６では、第２の電極１０２側（発光側）近くにカラーフィルタ
ー１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを設ける場合を示し、この場合、第２の電極１０２は透
光性を有することが必要となる。

発光素子の構造は、第１の電極１０１から順に、第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ
、第２の層１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ、第３の層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ、第
２の電極１０２が設けられている。また、カラーフィルターにより各色を出現させるため
、第１の層乃至第３の層は、同一材料を用いることができる。但し図中では、各カラーフ
ィルターに対応させるため、第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、第２の層１１２Ｒ
、１１２Ｇ、１１２Ｂ、第３の層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂとしている。

そして、カラーフィルター毎に、第１の層乃至第３の層のいずれかの膜厚を異ならせるこ
とを特徴とする。図１６では、第２の層１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂの膜厚が、カラー
フィルター毎に異なっている場合を例示している。

このような構成により、直接第２の電極１０２を介して認識する場合と、第１の電極１０
１で反射して第２の電極１０２を介して認識する場合とで、光路が異なることによる、光
の取り出し効率の低下を防止することができる。

具体的には、第１の電極１０１に光が入射した場合、反射光では位相の反転が生じ、反射
光と、直接光とによって光の干渉効果が生じる。このような場合、発光層と反射電極との
光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数
）、即ち、光学距離＝１／４、３／４、５／４・・・倍の時には、光の外部取り出し効率
が高くなる。一方、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即ち、１／２、１、３／２・・・倍
の時には光の外部取り出し効率が低くなってしまう。

そこで本発明の発光素子では、電子と正孔が再結合する層（発光層）と、反射電極との光
学距離、つまり屈折率×距離とが、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数
）となるように、カラーフィルター毎に、第１の層乃至第３の層のいずれかの膜厚を異な
らせる。

特に、第１の層乃至第３の層において、電子と正孔が再結合する層から反射電極となる第
１の電極１０１との間の層の膜厚を異ならせるとよい。但しこれに限定されず、電子と正
孔が再結合する層から透光電極となる第２の電極１０２との間の膜厚を異ならせてもよい
。さらに両者の膜厚を異ならせても構わない。その結果、発光を効率よく外部に取り出す
ことができる。

特に、第１の層乃至第３の層を蒸着法で蒸着マスクを用いて形成し、いずれかの膜厚を異
ならせる場合、同じ蒸着マスクをそのまま用いることができるため好ましい。一方、特許
文献１に記載のように、電極の膜厚を異ならせるには、その分のフォトリソグラフィー法
工程、エッチング工程が必要と考えられ、工程数が増加してしまう。

本発明は、第１の層乃至第３の層のいずれかの膜厚を異ならせるので、層を厚膜化する必
要がでてくる。そこで、厚膜化する層に、有機化合物と、無機化合物である金属酸化物と
が混在した層を用いることを特徴とする。

一般に、発光素子の層を厚膜化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかっ
た。しかし、以下の実施例でも示すように、本発明者らは、厚膜化する層に、有機化合物
と無機化合物である金属酸化物とを有する層を用いると、駆動電圧自体を低くでき、厚膜
化しても駆動電圧が高くならないことを見出した。

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

図１７は、図１６と異なり第１の電極側にカラーフィルターを設ける場合を示す。その他
の構成は、図１６と同様であるため説明を省略する。このように第１の電極側（発光側）
近くにカラーフィルターを設ける場合、第１の電極下方には、薄膜トランジスタを構成す
る複数の絶縁膜等が積層して設けられている。そのため、これら絶縁膜等の間で反射する
光を考慮して、各層の膜厚を異ならせると好ましい。また、光が通過する領域では、絶縁
膜等を除去してもよい。

以上示した、図１６又は図１７のように本発明は、少なくとも第１の層乃至第３の層のい
ずれかの膜厚を、カラーフィルター毎で異ならせることを特徴とする。このとき、電子と
正孔が再結合する層（発光層）と、反射電極との間にある層の膜厚を、各カラーフィルタ
ーで異ならせると好ましい。さらに厚膜化する必要のある層には、有機化合物と無機化合
物である金属酸化物とが混在した層とすると、駆動電圧が高くならず好ましい。

（実施の形態４）
本実施の形態では、カラーフィルター及び発光素子を有する画素の断面構造について、具
体的に説明する。発光素子への電流の供給を制御するトランジスタ（駆動用トランジスタ
）がｐ型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の場合における、画素の断面構造について、図１８
を用いて説明する。なお本実施の形態では、発光素子が有する第１の電極１０１と第２の
電極１０２の２つの電極のうち、トランジスタによって電位を制御することができる一方
の電極を陽極、他方の電極が陰極である場合について説明する。

図１８に、各ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがｐ型で、発光素子６０３から発せら
れる光を第２の電極１０２側から取り出す、いわゆる上方出射型の場合であって、各カラ
ーフィルター１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂ有する画素の断面図を示す。図１８では、発
光素子６０３の第１の電極１０１と、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがそれぞれ電
気的に接続されている。

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

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

またさらにレーザーの入射角θを、半導体膜に対して（０°＜θ＜９０°）となるように
してもよい。その結果、レーザー光の干渉を防止することができる。

なお連続発振の基本波のレーザー光と連続発振の高調波のレーザー光とを照射するように
してもよいし、連続発振の基本波のレーザー光とパルス発振の高調波のレーザー光とを照
射するようにしてもよい。複数のレーザー光を照射することにより、エネルギーを補うこ
とができる。

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

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

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

さらにＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、該半導体膜を覆うゲート絶縁膜、第１の
導電膜及び第２の導電膜が積層しているゲート電極、ゲート電極上に絶縁膜が設けられて
いる。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、Ｐ型を有し、半導体膜は高濃度不純物領域のみ
を有するシングルドレイン構造とする。またＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、半
導体膜に低濃度不純物領域、及び高濃度不純物領域を有するＬＤＤ（低濃度ドレイン）構
造としてもよい。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは層間絶縁膜６０７で覆われており、層間絶縁膜６
０７上には開口部を有する隔壁６０８が形成されている。隔壁６０８の開口部において第
１の電極１０１が一部露出しており、該開口部において第１の電極１０１、各電界発光層
６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。なお電界発光
層は、同一材料から形成することができるが、図中では各カラーフィルターに対応させる
ため、電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂとしている。

電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、及び第
３の層１１３に相当し、カラーフィルター毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚
が異なっている。本実施の形態では、電界発光層の膜厚の関係が、６０５Ｒ＜６０５Ｇ＜
６０５Ｂとなっている。本実施の形態は、上方出射型であるため、第１の電極１０１に近
い第１の層の膜厚を、各カラーフィルターで異ならせるとよい。その結果、光の取り出し
効率の低下を防止できる。さらに好ましくは、第１の層に有機化合物と、金属酸化物とが
混在する層を用いると、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、第１の電極１０１は、非透光性材料、さら
に好ましくは反射性の高い材料から形成する。具体的な材料は、上記実施の形態で示した
とおりである。

また、第２の電極１０２の材料は、透光性材料から形成し、さらに仕事関数の大きい物質
で形成されていることが好ましい。具体的な材料は、上記実施の形態で示したとおりであ
る。

なお、駆動用トランジスタがｐ型であるため、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂに接
続される配線をそのまま第１の電極１０１とすることもできる。

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

層間絶縁膜６０７は、有機樹脂材料、無機絶縁材料またはシロキサン系材料をから形成さ
れたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む絶縁物（以下、シロキサン系絶縁物と記す）を用いて形成
することができる。なおシロキサンとは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格
構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳
香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基
として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また層間絶縁膜
６０７に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）と呼ばれる材料を用いてもよい。

隔壁６０８は、有機樹脂材料、無機絶縁材料またはシロキサン系絶縁物を用いて形成する
ことができる。有機樹脂材料ならば、例えばアクリル、ポリイミド、ポリアミドなど、無
機絶縁材料ならば酸化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができる。特に感光性の有機
樹脂材料を隔壁６０８に用いて、第１の電極１０１上に開口部を形成し、その開口部の側
壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することで、第１の電極１
０１と第２の電極１０２とが短絡してしまうのを防ぐことができる。

このような画素の場合、発光素子６０３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように
第２の電極１０２側から取り出すことができる。

次に図１９に、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがｐ型で、発光素子６０３から発せ
られる光を第２の電極１０２側から取り出す、いわゆる下方出射型の場合の画素の断面図
を示す。

図１９では、発光素子６０３の第１の電極１０１と、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１
Ｂがそれぞれ電気的に接続されている。また第１の電極１０１上に各電界発光層６０５Ｒ
、６０５Ｇ、６０５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは図１８と同様に形成することができる。また図１
９は下方出射型であるため、第１の電極１０１は透光性を有し、第２の電極１０２は非透
光性であって、高反射性を有する。これらの材料は、図１８の第１の電極及び第２の電極
に関する説明を参照することができる。そしてカラーフィルター１０５Ｒ、１０５Ｇ、１
０５Ｂは基板側近く（発光側）に設けられている。例えば、基板の裏面（ＴＦＴが形成さ
れていない面）に、カラーフィルター１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを形成することがで
きる。

各電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂも、図１８で示した電界発光層と同様に形成
することができ、カラーフィルター毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚が異な
っている。図１９では、下方出射型の場合を示しているため、第２の電極１０２に近い第
３の層の膜厚を、各カラーフィルターで異ならせるとよい。本実施の形態では、電界発光
層の膜厚が、６０５Ｒ＜６０５Ｇ＜６０５Ｂとなっている。その結果、光の取り出し効率
の低下を防止できる。さらに好ましくは、第３の層に有機化合物と、金属酸化物とが混在
する層を用いると、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。

図１９に示した画素の場合、発光素子６１３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すよ
うに第２の電極１０２側から取り出すことができ、カラーフィルター１０５Ｒ、１０５Ｇ
、１０５Ｂは光の射出側に設けられている。

本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、発光素子への電流の供給を制御する駆動用トランジスタがｎ型ＴＦＴ
の場合における、カラーフィルター及び発光素子を有する画素の断面構造について説明す
る。なお本実施の形態では、第１の電極が陽極、第２の電極が陰極の場合について説明す
る。

図２０に、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂがｎ型で、発光素子６１３から発せられ
る光を第２の電極１０２側から取り出す場合、いわゆる上方出射型の、画素の断面図を示
す。図２０では、発光素子６１３の第１の電極１０１と、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６
１１Ｂがそれぞれ電気的に接続されている。また第１の電極１０１上に各電界発光層６１
５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

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

上方出射型であるため、第１の電極１０１は、非透光性であって、高反射性を有する材料
、第２の電極１０２は透光性を有する材料から形成する。これら材料は、上記実施の形態
を参照することができる。なお、供給を制御するトランジスタがｎ型であるため、ＴＦＴ
６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂに接続される配線をそのまま第１の電極１０１とすること
ができる。また透光性を有する第２の電極１０２側に、カラーフィルター１０５Ｒ、１０
５Ｇ、１０５Ｂが設けられている。

電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、上記実施の形態の電界発光層６０５Ｒ、６
０５Ｇ、６０５Ｂと同様に形成することができる。ただし、電界発光層６１５が発光層の
他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のいずれかを有している場合、
第１の電極１０１が陽極であるため、第１の電極１０１から正孔注入層、正孔輸送層、発
光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層する。

この電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、第
３の層１１３に相当し、カラーフィルター毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚
が異なっている。本実施の形態は、上方出射型であるため、第１の電極１０１に近い第１
の層の膜厚を、各カラーフィルターで異ならせるとよい。本実施の形態では、電界発光層
の膜厚が、６１５Ｒ＜６１５Ｇ＜６１５Ｂとなっている。その結果、光の取り出し効率の
低下を防止できる。さらに好ましくは、第１の層に有機化合物と、金属酸化物とが混在す
る層を用いると、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。

図２０に示した画素の場合、発光素子６１３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すよ
うに第２の電極１０２側から取り出すことができ、カラーフィルター１０５Ｒ、１０５Ｇ
、１０５Ｂは光の射出側に設けられている。

次に図２１に、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂがｎ型で、発光素子６１３から発せ
られる光を第１の電極１０１側から取り出す、いわゆる下方出射型の場合の、各発光色（
ＲＧＢ）を有する画素の断面図を示す。

図２１では、発光素子６１３の第１の電極１０１と、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１
Ｂがそれぞれ電気的に接続されている。また第１の電極１０１上に各電界発光層６１５Ｒ
、６１５Ｇ、６１５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂは、上記実施の形態と同様に形成することができる
。また図２１は下方出射型であるため、第１の電極１０１は透光性を有し、第２の電極１
０２は非透光性であって、高反射性を有する。これら材料は、上記実施の形態を参照する
ことができる。また透光性を有する第１の電極１０１側近くに、カラーフィルター１０５
Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂが設けられている。

各電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂも、上記実施の形態と同様に形成することが
でき、カラーフィルター毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚が異なっている。
ただし、電界発光層６１５が発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子
注入層のいずれかを有している場合、第１の電極１０１が陽極であるため、第１の電極１
０１から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層する。

図２１では、下方出射型の場合を示しているため、第２の電極１０２に近い第３の層の膜
厚を、各カラーフィルターで異ならせるとよい。本実施の形態では、電界発光層の膜厚が
、６１５Ｒ＜６１５Ｇ＜６１５Ｂとなっている。その結果、光の取り出し効率の低下を防
止できる。さらに好ましくは、第３の層に有機化合物と、金属酸化物とが混在する層を用
いると、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。

図２１に示した画素の場合、発光素子６１３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すよ
うに第１の電極１０１側から取り出すことができ、カラーフィルター１０５Ｒ、１０５Ｇ
、１０５Ｂは光の射出側に設けられている。

（実施の形態６）
本実施の形態では、第１の層から第３の層、及び電極の材料について説明する。

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

正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の輸送性が高い物質であり、例えば、４，４’−ビ
ス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、４
，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：
ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン
（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−
フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［
４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（
略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物や、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）、銅
フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフ
タロシアニン化合物等の有機化合物を用いることができる。正孔輸送性物質には、４，４
’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）のようなカルバゾール誘導体や
９，１０−ジ（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ
）のような芳香族炭化水素化合物を適用することもできる。なお、正孔輸送性物質は、こ
れらに限定されるものではない。

また、正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質は、例えば、モリブデン酸化物、バ
ナジウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いることができる。またこれら金属
の窒化物であってもよいし、酸化窒化物であってもよい。なお正孔輸送性物質に対して電
子受容性を示す物質は、これらに限定されるものではない。

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

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

この他、第１の層１１１は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、
コバルト酸化物、銅酸化物のような金属酸化物からなる層としてもよい。またこれら金属
の窒化物であってもよいし、酸化窒化物であってもよい。

但し、第１の層１１１は、上記のように有機化合物と金属酸化物とを有する層から形成す
る方が、導電性が高くなり好ましい。導電性が高いと、第１の層１１１を厚膜化すること
ができる。

第２の層１１２は、発光層を含む層である。第２の層１１２の層構造は、単層でも多層で
も構わない。例えば、図１に示すように、第２の層１１２は、発光層１２２の他、正孔輸
送層１２１、電子輸送層１２３、電子注入層１２４を含む多層でもよいし、または発光層
１２２のみからなる単層であってもよい。なお、発光物質とは、発光効率が良好で、所望
の発光波長の発光をし得る物質である。

第２の層１１２は、発光物質が、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネ
ルギーギャップを有する物質からなる層中に、分散して含まれた層であることが好ましい
が、これに限定されない。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位と
の間のエネルギーギャップをいう。また発光物質は、発光効率が良好で、所望の発光波長
の発光をし得る物質を用いればよい。

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

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

緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、ク
マリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ
_３）等を用いることができる。但しこれらの材料に限定されず、５００ｎｍから５５０ｎ
ｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。

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

第３の層１１３は、電子を発生する層である。このような層としては、例えば、電子輸送
性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層が挙げられる。なお電子輸
送性物質とは、正孔よりも電子の輸送性が高い物質であり、例えば、トリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）ア
ルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）
ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニ
ルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル
）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２−ヒドロキシ
フェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）等の金属錯体の他、２−
（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジ
アゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１
，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔ
ｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−ト
リアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチ
ルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−Ｅｔ
ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣ
Ｐ）、４，４’ −ビス（５−メチル−ベンズオキサゾール−２−イル）スチルベン（略
称：ＢｚＯＳ）等を用いることができる。但し、電子輸送性物質はこれらに限定されない
。

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

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

以上のような、発光素子において、第３の層１１３に含まれる電子輸送性物質の電子親和
力と、第２の層１１２に含まれる層のうち第３の層１１３と接する層に含まれる物質の電
子親和力との差は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。また
、第３の層１１３がｎ型の半導体からなるとき、ｎ型の半導体の仕事関数と、第２の層１
１２に含まれる層のうち第３の層１１３と接する層に含まれる物質の電子親和力との差は
、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。

なお、第２の層１１２に含まれる層のうち第３の層１１３と接する層は、第２の層１１２
が積層構造を有する場合、電子注入層１２４に相当する。

また、第２の層１１２が発光層のみの単層構造からなる場合があったり、又は電子注入層
１２４等を有しない場合もある。

このように、第３の層１１３が第２の層１１２と第２の電極１０２を接合することによっ
て、第２の電極１０２から第２の層１１２への電子の注入が容易になる。

次に電極について説明する。第１の電極１０１と第２の電極１０２とは、いずれか一方が
可視光を透過でき、導電性を有する物質で形成する。これによって、第１の電極１０１と
第２の電極１０２のいずれか一方の電極を介して発光を外部に取り出すことができる。

第１の電極１０１の材料は、アルミニウム（Ａｌ）や、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、
酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＳＯとも記す）、２〜２０％の酸化亜鉛
を含む酸化インジウム等の透光性材料の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ
）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト
（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、若しくはパラジウム（Ｐｄ）等の金属材料、又はこれらの積層構
造を用いることができる。例えば、第１の電極に透光性が必要な場合、上記の金属材料を
薄くし、半透明性を有するように形成し、その上に透光性材料を積層する構成がある。勿
論、半透明性を有する金属材料を単層で用いてもよい。但し、第１の電極の材料は、これ
らに限定されない。

また、第２の電極１０２の材料は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むイン
ジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透光性材
料の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（
Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、若しくはパ
ラジウム（Ｐｄ）等の金属材料、又はこれらの積層構造を用いることができる。例えば、
第２の電極に透光性が必要な場合、上記の金属材料を薄くし、半透明性を有するように形
成し、その上に透光性材料を積層する構成がある。勿論、半透明性を有する金属材料を単
層で用いてもよい。但し、第２の電極の材料はこれらに限定されない。

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

なお、前述のように、第３の層１１３と発光層１２２との間に電子輸送層１２３を有する
ことができる。このように、電子輸送層１２３を設けたことにより、第２の電極１０２や
第３の層１１３と、発光層１２２との距離を長くすることができ、発光が金属に起因して
消光することを防ぐことができる。なお、電子輸送層１２３とは、注入された電子を発光
層１２２へ輸送する機能を有する層である。

電子輸送層１２３の材料は、上述したＡｌｑ_３、Ａｌｍｑ_３、ＢｅＢｑ_２、ＢＡｌｑ、Ｚ
ｎ（ＢＯＸ）_２、Ｚｎ（ＢＴＺ）_２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、Ｂ
Ｐｈｅｎ、ＢＣＰ等を用いて形成することができる。但し、電子輸送層はこれらに限定さ
れず、正孔の移動度よりも、電子の移動度が高い電子輸送性物質を用いて形成すればよい
。具体的には１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて、電子輸送層
１２３を形成すると好ましい。また電子輸送層１２３は、上記に記載の物質からなる層を
二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。

さらに、第２の電極１０２と電子輸送層１２３との間には、上記実施の形態に示すように
、電子注入層１２４を有していてもよい。なお、電子注入層１２４とは、第２の電極１０
２から電子輸送層１２３へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。なお、第３の層
１１３があるため、電子注入層１２４を不要とすることができる。すなわち、第３の層１
１３が電子の注入を補助する機能を奏することができる。

また、本実施の形態では、第１の電極１０１と発光層１２２との間には、上記実施の形態
に示すように、正孔輸送層１２１を有することができる。このように、正孔輸送層１２１
を設けたことにより、第１の電極１０１や第１の層１１１と、発光層１２２との距離を長
くすることができ、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。なお、正孔
輸送層１２１とは、第１の電極１０１から注入された正孔を発光層１２２へ輸送する機能
を有する層である。

正孔輸送層１２１について、上述したα−ＮＰＤ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、
ＤＮＴＰＤなどを用いることができる。但し、正孔輸送層１２１は、これらに限定されず
、前述のような電子の移動度よりも正孔の移動度が高い正孔輸送性物質を用いて形成する
ことができる。具体的には１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質を用いて
、正孔輸送層１２１を形成すると好ましい。また、正孔輸送層１２１は、上記に記載の物
質からなる層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。

正孔輸送層１２１は、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タング
ステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物によって形成されたものを用いることがで
きる。この他、上述したＨ_２Ｐｃ、ＣｕＰＣ、ＶＯＰｃ等のフタロシアニン系の化合物、
ＤＮＴＰＤ等の芳香族アミン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／
ポリ（スチレンスルホン酸）混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子によっても正孔輸
送層１２１を形成することができる。また、上述した正孔輸送性物質と、その物質に対し
て電子受容性を示す物質とを含む層により、正孔輸送層１２１を形成してもよい。但し、
正孔輸送層１２１は、これらに限定されるものではない。
また、正孔輸送層１２１は、第１の層１１１によってその機能を兼ねることもできる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、発光素子を有する画素の断面構造について、具体的に説明する。発光
素子への電流の供給を制御する駆動用トランジスタがｐ型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の
場合における、画素の断面構造について、図３を用いて説明する。なお本実施の形態では
、発光素子が有する第１の電極１０１と第２の電極１０２の２つの電極のうち、トランジ
スタによって電位を制御することができる一方の電極を陽極、他方の電極が陰極である場
合について説明する。

図３に、各ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがｐ型で、発光素子６０３から発せられ
る光を第２の電極１０２側から取り出す、いわゆる上方出射型の場合であって、各発光色
（ＲＧＢ）を有する画素の断面図を示す。図３では、発光素子６０３の第１の電極１０１
と、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがそれぞれ電気的に接続されている。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、厚さが１０ｎｍ乃至２００ｎｍであって、島状
に分離された半導体膜により、チャネル形成領域が形成されている。上記実施の形態と同
様に、半導体膜は、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、微結晶半導体膜のいずれを用いて
もよい。例えば、非晶質半導体膜を形成する場合、まず非晶質半導体膜を形成し、加熱処
理により結晶化された結晶性半導体膜を形成することができる。加熱処理とは、加熱炉、
レーザー照射、若しくはランプアニール、又はそれらを組み合わせて用いることができる
。

レーザー照射を用いる場合、ＣＷレーザーやパルスレーザーを用いることができる。

その他の結晶化条件は、上記実施の形態と同様である。

またさらにレーザーの入射角を、半導体膜に対してθ（０°＜θ＜９０°）となるように
してもよい。その結果、レーザー光の干渉を防止することができる。

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

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは層間絶縁膜６０７で覆われており、層間絶縁膜６
０７上には開口部を有する隔壁６０８が形成されている。隔壁６０８の開口部において第
１の電極１０１が一部露出しており、該開口部において第１の電極１０１、各電界発光層
６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の
層１１３に相当し、発光色毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚が異なっている
。本実施の形態は、上方出射型であるため、第１の電極１０１に近い第１の層の膜厚を、
各発光色で異ならせるとよい。その結果、光の取り出し効率の低下を防止できる。さらに
好ましくは、第１の層に有機化合物と、金属酸化物とが混在する層を用いると、厚膜化に
よる駆動電圧の上昇を防止できる。なお、第３の層の膜厚を、各発光色で異ならせること
もできる。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、第１の電極１０１は、非透光性材料、さら
に好ましくは反射性の高い材料から形成する。具体的な材料は、アルミニウム（Ａｌ）、
金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、
モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、若しくはパラジウム
（Ｐｄ）等の金属材料を用いることができる。また、透光性材料であるインジウム錫酸化
物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、２〜２０％の酸化亜鉛
を含む酸化インジウムを積層した構造を用いてもよい。なお、第１の電極材料は、これら
に限定されない。

また、第２の電極１０２の材料は、透光性材料から形成し、さらに仕事関数の大きい物質
で形成されていることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪
素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム
を用いることができる。また非透光性材料である、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル
（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コ
バルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、若しくはパラジウム（Ｐｄ）等であっても、透光性を有す
る程度に薄膜化して用いることができる。またこれらの材料の積層構造を用いることがで
きる。但し、第２の電極材料はこれらに限定されない。

層間絶縁膜６０７は、有機樹脂材料、無機絶縁材料またはシロキサン系絶縁物を用いて形
成することができる。また層間絶縁膜６０７に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）と呼ば
れる材料を用いてもよい。

次に図４に、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがｐ型で、発光素子６０３から発せら
れる光を第２の電極１０２側から取り出す、いわゆる下方出射型の場合の、各発光色（Ｒ
ＧＢ）を有する画素の断面図を示す。

図４では、発光素子６０３の第１の電極１０１と、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂ
がそれぞれ電気的に接続されている。また第１の電極１０１上に各電界発光層６０５Ｒ、
６０５Ｇ、６０５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは図３と同様に形成することができる。また図４は
下方出射型であるため、第１の電極１０１は透光性を有し、第２の電極１０２は非透光性
であって高反射性を有する。これらの材料は、図３の第１の電極及び第２の電極に関する
説明を参照することができる。

各電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂも、図３で示した電界発光層と同様に形成す
ることができ、ＲＧＢ毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚が異なっている。図
４では、下方出射型の場合を示しているため、第２の電極１０２に近い第３の層の膜厚を
、各発光色で異ならせるとよい。その結果、光の取り出し効率の低下を防止できる。さら
に好ましくは、第３の層に有機化合物と、金属酸化物とが混在する層を用いると、厚膜化
による駆動電圧の上昇を防止できる。なお、第１の層の膜厚を、各発光色で異ならせるこ
ともできる。

図４に示した画素の場合、発光素子６１３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すよう
に第２の電極１０２側から取り出すことができる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、発光素子への電流の供給を制御する駆動用トランジスタがｎ型ＴＦＴ
の場合における、画素の断面構造について説明する。なお本実施の形態では、第１の電極
が陰極、第２の電極が陽極の場合について説明する。

図５に、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂがｎ型で、発光素子６１３から発せられる
光を第２の電極１０２側から取り出す場合、いわゆる上方出射型の、画素の断面図を示す
。図５では、発光素子６１３の第１の電極１０１と、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１
Ｂがそれぞれ電気的に接続されている。また第１の電極１０１上に各電界発光層６１５Ｒ
、６１５Ｇ、６１５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

図５は上方出射型であるため、第１の電極１０１は、非透光性であって、更に好ましくは
高反射性を有し、第２の電極１０２は透光性を有する材料から形成する。これら材料は、
上記実施の形態を参照することができる。なお、電流の供給を制御するトランジスタがｎ
型であるため、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂに接続される配線をそのまま第１の
電極１０１とすることができる。

この電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、第
３の層１１３に相当し、発光色毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚が異なって
いる。本実施の形態は、上方出射型であるため、第１の電極１０１に近い第１の層の膜厚
を、各発光色で異ならせるとよい。その結果、光の取り出し効率の低下を防止できる。さ
らに好ましくは、第１の層に有機化合物と、金属酸化物とが混在する層を用いると、厚膜
化による駆動電圧の上昇を防止できる。なお、第３の層の膜厚を、各発光色で異ならせる
こともできる。

図５に示した画素の場合、発光素子６１３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すよう
に第２の電極１０２側から取り出すことができる。

次に図６に、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂがｎ型で、発光素子６１３から発せら
れる光を第１の電極１０１側から取り出す、いわゆる下方出射型の場合の、各発光色（Ｒ
ＧＢ）を有する画素の断面図を示す。

図６では、発光素子６１３の第１の電極１０１と、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂ
がそれぞれ電気的に接続されている。また第１の電極１０１上に各電界発光層６１５Ｒ、
６１５Ｇ、６１５Ｂ、第２の電極１０２が順に積層されている。

ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂは、上記実施の形態と同様に形成することができる
。また図６は下方出射型であるため、第１の電極１０１は透光性を有し、第２の電極１０
２は非透光性であって高反射性を有する。これら材料は、上記実施の形態を参照すること
ができる。

各電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂも、上記実施の形態と同様に形成することが
でき、ＲＧＢ毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚が異なっている。ただし、電
界発光層６１５が発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のい
ずれかを有している場合、第１の電極１０１が陽極であるため、第１の電極１０１から正
孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層する。

図６では、下方出射型の場合を示しているため、第２の電極１０２に近い第３の層の膜厚
を、各発光色で異ならせるとよい。その結果、光の取り出し効率の低下を防止できる。さ
らに好ましくは、第３の層に有機化合物と、金属酸化物とが混在する層を用いると、厚膜
化による駆動電圧の上昇を防止できる。なお、第１の層の膜厚を、各発光色で異ならせる
こともできる。

図６に示した画素の場合、発光素子６１３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すよう
に第１の電極１０１側から取り出すことができる。

（実施の形態９）
本実施の形態では、発光素子を有する画素の等価回路図について、図７を用いて説明する
。

図７（Ａ）は、画素の等価回路図の一例を示したものであり、信号線６１１４、電源線６
１１５、走査線６１１６、信号線６１１４、電源線６１１５、走査線６１１６の交差部に
、発光素子６１１３、トランジスタ６１１０、６１１１、容量素子６１１２を有する。信
号線６１１４には信号線駆動回路によって映像信号が入力される。トランジスタ６１１０
は、走査線６１１６に入力される選択信号に従って、トランジスタ６１１１のゲートへの
、該映像信号の供給を制御することができる。トランジスタ６１１１は、該映像信号の電
位に従って、発光素子６１１３への電流の供給を制御することができる駆動用トランジス
タである。容量素子６１１２は、トランジスタ６１１１のゲート・ソース間の電圧を保持
することができる。なお、図７（Ａ）では、容量素子６１１２を図示したが、トランジス
タ６１１１のゲート容量や他の寄生容量で賄うことが可能な場合には、設けなくてもよい
。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示した画素に、トランジスタ６１１８と走査線６１１９を新
たに設けた画素の等価回路図である。トランジスタ６１１８により、トランジスタ６１１
１のゲートとソースを同電位とし、強制的に発光素子６１１３に電流が流れない状態を作
ることができるため、全ての画素に映像信号が入力される期間よりも、サブフレーム期間
の長さを短くすることができる。また駆動方法によって、図７（Ａ）に示す画素であって
も、強制的に発光素子６１１３に電流が流れない状態を作ることができる。

図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）に示した画素に、新たにトランジスタ６１２５と、配線６１２
６を設けた画素の等価回路図である。トランジスタ６１２５は、そのゲートの電位が、配
線６１２６によって固定されている。そして、トランジスタ６１１１とトランジスタ６１
２５は、電源線６１１５と発光素子６１１３との間に直列に接続されている。よって図７
（Ｃ）では、トランジスタ６１２５により発光素子６１１３に供給される電流の値が制御
され、トランジスタ６１１１により発光素子６１１３への該電流の供給の有無が制御でき
る。

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

（実施の形態１０）
本発明の発光装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビ
ジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（単に
携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュ
ータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等
の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図８を参照して
説明する。

図８（Ａ）に示す携帯情報端末機器は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。
表示部９２０２は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、光取り出し効
率が最大となり、低消費電力化が達成された携帯情報端末機器を提供することができる。

図８（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含んで
いる。表示部９７０１、９７０２には本発明の発光装置を適用することができる。その結
果、光取り出し効率が最大となり、低消費電力化が達成されたデジタルビデオカメラを提
供することができる。

図８（Ｃ）に示す携帯電話機は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部
９１０２には、本発明の発光装置適用することができる。その結果、光取り出し効率が最
大となり、低消費電力化が達成された携帯電話機を提供することができる。

図８（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含ん
でいる。表示部９３０２には、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、光
取り出し効率が最大となり、低消費電力化が達成された携帯型のテレビジョン装置を提供
することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載す
る小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば
４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の発光装置を適用することができる。

図８（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでい
る。表示部９４０２には、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、光取り
出し効率が最大となり、低消費電力化が達成された携帯型のコンピュータを提供すること
ができる。

図８（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９５０１、表示部９５０２等を含んでいる。
表示部９５０２には、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、光取り出し
効率が最大となり、低消費電力化が達成されたテレビジョン装置を提供することができる
。

このように、本発明の発光装置により、光取り出し効率が最大となり、低消費電力化が達
成された電子機器を提供することができる。

本実施例では、各発光色を発する素子の発光強度を多重干渉数値計算から求めた結果を示
す。

まず図１４には、各発光色において同様となる第２の層、つまり発光層をガラス基板に蒸
着し、紫外光を使って励起し、発光スペクトルを測定したフォトルミネッセンススペクト
ルの結果を示す。なお、図１４において、各発光強度は規格化されている。

次いで図１３には、発光強度を多重干渉数値計算から求めた結果を示す。図１３及ぶ図１
４における赤色系を発光する素子の構造は、Ａｌ＼ＩＴＳＯ＼α−ＮＰＤ：モリブデン酸
化物：ルブレン＼α−ＮＰＤ＼Ａｌｑ_３（Ｉｒ［Ｆｄｐｑ］_２ａｃａｃ）＼Ａｌｑ_３＼Ｂ
ｚＯＳ：Ｌｉ＼ＩＴＳＯであり、図１３におけるそれぞれの膜厚は１００＼１０＼２０＼
１０＼４０＼２０＼２０＼２０＼１１０（単位はすべてｎｍ）である。なお「：」は、複
数の材料を抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法により形成し、各物質が混在した層になって
いることを示し、「＼」は各層が積層していることを示し、左から順に積層した構造とな
り、以下同様である。

この素子構造において、第１の電極１０１にはＡｌ及びＩＴＳＯが相当し、第１の層１１
１にはα−ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレン及びα−ＮＰＤが相当し、第２の層１１
２にはＡｌｑ_３（Ｉｒ［Ｆｄｐｑ］_２ａｃａｃ）が相当し、第３の層１１３にはＡｌｑ_３
及びＢｚＯＳ：Ｌｉが相当し、第２の電極１０２にはＩＴＳＯが相当する。なおこれら素
子構造において、ＡｌやＩＴＳＯはスパッタリング法により作製し、その他の層は蒸着法
により作製した。

また図１３及ぶ図１４における緑色系を発光する素子の構造は、Ａｌ＼ＩＴＳＯ＼α−Ｎ
ＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレン＼α−ＮＰＤ＼Ａｌｑ_３（ＤＭＱｄ）＼Ａｌｑ_３＼Ｂ
ｚＯＳ：Ｌｉ＼ＩＴＳＯであり、図１３におけるそれぞれの膜厚は１００＼１０＼１２０
＼１０＼４０＼２０＼２０＼１１０（単位はすべてｎｍ）である。なおこれら素子構造に
おいて、ＡｌやＩＴＳＯはスパッタリング法により作製し、その他の層は蒸着法により作
製した。

この素子構造において、第１の電極１０１にはＡｌ及びＩＴＳＯが相当し、第１の層１１
１にはα−ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレン及びα−ＮＰＤが相当し、第２の層１１
２にはＡｌｑ_３（ＤＭＱｄ）が相当し、第３の層１１３にはＡｌｑ_３及びＢｚＯＳ：Ｌｉ
が相当し、第２の電極１０２にはＩＴＳＯが相当する。

また図１３及ぶ図１４における青色系を発光する素子の構造は、Ａｌ＼ＩＴＳＯ＼α―Ｎ
ＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレン＼α−ＮＰＤ＼ｔＢｕＤＮＡ＼Ａｌｑ_３＼ＢｚＯＳ：
Ｌｉ＼ＩＴＳＯであり、図１３におけるそれぞれの膜厚は１００＼１０＼２２０＼１０＼
４０＼２０＼２０＼１１０（単位はすべてｎｍ）である。なおこれら素子構造において、
ＡｌやＩＴＳＯはスパッタリング法により作製し、その他の層は蒸着法により作製した。

この素子構造において、第１の電極１０１にはＡｌ及びＩＴＳＯが相当し、第１の層１１
１にはα−ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレン及びα−ＮＰＤが相当し、第２の層１１
２にはｔＢｕＤＮＡが相当し、第３の層１１３にはＡｌｑ_３及びＢｚＯＳ：Ｌｉが相当し
、第２の電極１０２にはＩＴＳＯが相当する。

これら素子構造は、上方出射型であり、図１３では第１の電極１０１に近い層である、α
−ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレンの膜厚が、各発光色を発する素子で異なっている
ことを特徴とする。

図１３では、図１４と比べると、各発光色の素子の発光強度が高くなっていることがわか
る。すなわち、α―ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレンの膜厚を異ならせたことにより
、発光強度を高めることができた。その結果、各発光色の素子からの光を効率よく取り出
すことができる。

上記実施例１では、α―ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレンの膜厚が厚くなっているこ
とは、本発明の特徴との一つである。そこで本実施例では、発光素子の膜厚と駆動電圧の
関係について説明する。

図９には、ＩＴＯ＼ＣｕＰｃ（２０ｎｍ）＼α−ＮＰＢ（Ｘｎｍ）＼Ａｌｑ_３：ＤＭＱｄ
（３７．５ｎｍ）＼Ａｌｑ_３（３７．５ｎｍ）＼フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）（１ｎｍ
）＼Ａｌ（２００ｎｍ）を有する素子構造において、α−ＮＰＢの膜厚をＸ＝６０ｎｍ（
試料（１））、８０ｎｍ（試料（２））、１００ｎｍ（試料（３））、１２０ｎｍ（試料
（４））、１４０ｎｍ（試料（５））、１６０ｎｍ（試料（６））としたときの電流密度
（ｍＡ／ｃｍ^２）対電圧（Ｖ）特性のグラフを示す。また表１には、上記電流密度（ｍＡ
／ｃｍ^２）対電圧（Ｖ）特性の結果を示す。

図９より、α−ＮＰＢの膜厚が増すにつれ、電圧が高くなっていくことがわかる。従って
、所定の電流密度を得るための、駆動電圧も、α−ＮＰＢの膜厚が増すにつれて、高くな
ってしまう。

また図１０には、ＩＴＯ＼モリブデン酸化物（Ｘｎｍ）＼ＣｕＰｃ（２０ｎｍ）＼α−Ｎ
ＰＢ（４０ｎｍ）＼Ａｌｑ_３：ＤＭＱｄ（３７．５ｎｍ）＼Ａｌｑ_３（３７．５ｎｍ）＼
フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）（１ｎｍ）＼Ａｌ（２００ｎｍ）を有する素子構造におい
て、モリブデン酸化物の膜厚をＸ＝２０ｎｍ（試料（７））、５０ｎｍ（試料（８））、
１００ｎｍ（試料（９））としたときの電流密度（ｍＡ／ｃｍ^２）対電圧（Ｖ）特性のグ
ラフ示す。また表２には、上記電流密度（ｍＡ／ｃｍ^２）対電圧（Ｖ）特性の結果を示す
。

図１０より、モリブデン酸化物の膜厚が増すにつれ、電圧が高くなっていくことがわかる
。従って、所定の電流密度を得るための駆動電圧も、モリブデン酸化物の膜厚が増すにつ
れて、高くなってしまう。

このように発光素子の膜厚を厚くすると、駆動電圧が高くなることがわかる。

しかし本発明者らは、有機化合物と、無機化合物である金属酸化物とを有する層を形成す
ると、膜厚が増しても駆動電圧が高くならないことを見出した。図１１には、有機化合物
にＤＮＴＰＤを用い、金属酸化物にモリブデン酸化物を用い、抵抗加熱蒸着同士による共
蒸着法により、これらが混在した層を形成した素子構造の電流密度（ｍＡ／ｃｍ^２）対電
圧（Ｖ）特性のグラフを示す。なお具体的な素子構造は、ＩＴＳＯ＼ＤＮＴＰＤ：モリブ
デン酸化物：ルブレン（Ｘｎｍ）＼α−ＮＰＢ（１０ｎｍ）＼Ａｌｑ_３：クマリン６（３
７．５ｎｍ）＼Ａｌｑ_３（３７．５ｎｍ）＼ＬｉＦ（１ｎｍ）＼Ａｌ（２００ｎｍ）であ
って、ＤＮＴＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレン（Ｘｎｍ）の膜厚をＸ＝４０ｎｍ（試料
（１０））、８０ｎｍ（試料（１１））、１２０ｎｍ（試料（１２））、１６０ｎｍ（試
料（１３））としている。なおルブレンを共蒸着することにより、信頼性を高めることが
できる。また表３には、上記電流密度（ｍＡ／ｃｍ^２）対電圧（Ｖ）特性の結果を示す。

図１１より、ＤＮＴＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレン（Ｘｎｍ）の膜厚が増しても、電
圧が高くならず、程一定値を維持していることがわかる。さらに図１１に示す素子では、
電圧自体が低下していることがわかる。

なお図９から図１１では、有機化合物と、金属酸化物とを有する層の膜厚と、駆動電圧と
の関係を見出すための実験であるため、実施例１の素子構造とは異なっている。しかし、
上記実施例の素子であっても、α−ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレンの膜厚を厚くし
ても、駆動電圧を高くする必要がないことがわかる。このように膜厚を厚くしても、駆動
電圧を高める必要がない発光素子を用いた発光装置は、低消費電力化を図ることができる
。

またさらに、α−ＮＰＤ：モリブデン酸化物：ルブレンの膜厚を厚くすることにより、第
１の電極と第２の電極との短絡を防止することができる。その結果、本発明の素子構造を
有する発光装置は、量産性を高めることができる。

本実施例では、金属酸化物としてモリブデン酸化物、正孔輸送性の高い有機化合物である
α−ＮＰＤ、及びモリブデン酸化物：α−ＮＰＤの特性を調べた。これらの膜はそれぞれ
蒸着法により作製し、モリブデン酸化物：α−ＮＰＤは抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法
により作製した。

表４に示すように、モリブデン酸化物及びα−ＮＰＤと比較して、その両者を混在したモ
リブデン酸化物：α−ＮＰＤのイオン化ポテンシャルは約０．１〜０．２ｅＶ小さくなっ
ている。すなわちホール注入性が向上していることが分かる。

図１２には、これらの膜の吸収スペクトルを示す。モリブデン酸化物：α−ＮＰＤ（ＯＭ
Ｏｘと表記する）では、モリブデン酸化物のみの場合より吸収が低下している。このこと
より、モリブデン酸化物に比べ、モリブデン酸化物：α−ＮＰＤを用いて発光素子を形成
した方が、光の吸収損失を低減することができるとわかる。

また、図１２をみると、モリブデン酸化物及びα−ＮＰＤは可視光領域に特徴的なピーク
を有しないが、モリブデン酸化物：α−ＮＰＤは、５００ｎｍ付近に新しい吸収ピークが
現れている。これは、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤの間で電荷移動錯体が形成されるた
めであると考えられる。モリブデン酸化物はアクセプターであり、α−ＮＰＤはドナーで
ある。電荷移動錯体が形成されたことにより、導電性が高くなり、実施例２で述べたよう
な駆動電圧の上昇を防ぐ効果が得られる。なお、α−ＮＰＤだけでなくＤＮＴＰＤのよう
なアミン系の化合物は、ドナーとして機能することを確認している。ＣＢＰのようなカル
バゾール誘導体やｔ−ＢｕＤＮＡのような芳香族炭化水素化合物を適用することもできる
。

このような実験結果により、有機化合物と、特定の無機化合物とを混在させることで、そ
れぞれの単体では得られない相乗効果を発現させることができる。無機化合物として金属
酸化物であるモリブデン酸化物を用いると好ましいことがわかった。

Claims

赤色を呈する第１のカラーフィルターと、
緑色を呈する第２のカラーフィルターと、
青色を呈する第３のカラーフィルターと、
前記第１のカラーフィルターに対応して設けられた、赤色を呈する第１の発光素子と、
前記第２のカラーフィルターに対応して設けられた、緑色を呈する第２の発光素子と、
前記第３のカラーフィルターに対応して設けられた、青色を呈する第３の発光素子と、
前記第１乃至第３の発光素子はそれぞれ第１の電極、及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた第１の層、第２の層、及び第３の層とを有し、
前記第１の電極上に前記第１の層が設けられ、
前記第１の層上に前記第２の層が設けられ、
前記第２の層上に前記第３の層が設けられ、
前記第３の層上に前記第２の電極が設けられ、
前記第１の層は正孔を発生する層であり、
前記第２の層は発光層を含む層であり、
前記第３の層は電子を発生する層であり、
前記第１の層は芳香族アミン化合物とモリブデン酸化物とを有する層であり、
前記第１の層の膜厚は、前記第１乃至第３の発光素子ごとに異なっており、
前記第１乃至第３の発光素子の前記第１の電極と前記第２の層の光学距離は、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは自然数）であり、
前記第１の電極は、反射性を有し、
前記第２の電極は、透光性を有することを特徴とする発光装置。
請求項１において、
前記第１の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離は、前記第２の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離より大きく、
前記第２の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離は、前記第３の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離より大きいことを特徴とする発光装置。
請求項１において、
前記第３の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離は、前記第１の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離より大きく、
前記第１の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離は、前記第２の発光素子の前記第１の電極から前記第２の電極の間の距離より大きいことを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記芳香族アミン化合物は、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、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、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、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、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｝ビフェニルであることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記第１の層はルブレンを有することを特徴とする発光装置。