JP2006114477A - 発光装置の作製方法、および電子機器 - Google Patents

発光装置の作製方法、および電子機器 Download PDF

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Toshio Ikeda
寿雄 池田
Junichiro Sakata
淳一郎 坂田
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Abstract

【課題】駆動電圧が低く、また従来の発光素子よりもさらに長寿命化できる発光素子の作製方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 第１の電極の上に、共蒸着によって、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と芳香族アミン化合物とを含む混合層を形成し、前記混合層の上に発光性の物質を含む層を形成し、前記発光性の物質を含む層の上に第２の電極を形成する工程を有することを特徴とする発光装置の作製方法。
【選択図】なし

Description

本発明は一対の電極間に複数の層が挟まれた構成を有する発光素子に関し、特に複数の
層のうち少なくとも一層として用いることのできる層の構成に関する。
エレクトロルミネッセンス素子（発光素子）からの発光を利用した発光装置は、表示用
または照明用の装置として注目されている。
発光装置に用いられる発光素子としては、一対の電極間に発光性化合物を含む層が挟ま
れた構成を有するものがよく知られている。
このような発光素子では、一方の電極は陽極として、他方の電極は陰極としてそれぞれ
機能し、陽極側から注入された正孔と、陰極側から注入された電子とが再結合して励起状
態の分子を形成し、それが基底状態に戻るときに光を放出する。
ところで、近年急速に開発が進んだ各種情報処理機器に組み込むための表示用装置にお
いては特に低消費電力化への要求が高く、これを達成するために発光素子の低駆動電圧化
が試みられている。また、商品化を踏まえれば、低駆動電圧化のみならず発光素子の長寿
命化もまた重要であり、これを達成するための発光素子の開発が進められている。
例えば特許文献１では、モリブデン酸化物等の仕事関数の高い金属酸化物を陽極に用い
ることで発光素子の低駆動電圧化を達成している。さらに長寿命化に対する効果も得てい
る。
しかし、特に長寿命化について述べれば、特許文献１に示された手段のみでは十分であ
るとは言えず、さらなる長寿命化を達成するための技術開発を必要としていた。
特開平９−６３７７１号公報
本発明では、駆動電圧が低く、また従来の発光素子よりもさらに長寿命化できる発光素
子およびその発光素子の作製方法を提供することを課題とする。
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有し、前記複数の層のうち少なくとも
一層は、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と正孔輸送性の高い
化合物とを含む層であることを特徴としている。
なお前記複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、キャリア
注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質等からなる層を組み合わせて構成されたも
のである。
このような構成の発光素子とすることにより、酸化物半導体および金属酸化物の中から
選ばれた一の化合物と正孔輸送性の高い化合物とを含む層の結晶化を抑制することができ
る。また結晶化が抑制された結果、発光素子が長寿命化する。
前記酸化物半導体および前記金属酸化物の具体例としては、モリブデン酸化物（ＭｏＯ
ｘ）、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）等があげられる。この他、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（Ｚ
ｎＯ）、錫酸化物（ＳｎＯ）を用いることができる。但し、ここに示したものに限らず、
その他の物質を用いてもよい。
前記正孔輸送性の高い化合物としては、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：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（
３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４
’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤ
ＡＴＡ）、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。但し、ここに示したものに限らず
、その他の物質を用いてもよい。
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層をし、前記複数の層のうち少なくとも一
層は、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と正孔輸送性の高い化
合物と立体障害の大きな化合物とを含む層である特徴としている。
なお前記複数の層は、上記と同様に、電極から離れたところに発光領域が形成されるよ
うに、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質等からなる層を組み合わせ
て構成されたものである。
このように酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と正孔輸送性の
高い化合物とを含む層に、さらに立体障害の大きな化合物を含む構成の発光素子とするこ
とにより、当該層の結晶化をさらに抑制することができる。また結晶化が抑制された結果
、発光素子がより長寿命化する。
なお、前記酸化物半導体と前記金属酸化物と前記正孔輸送性の高い化合物とは、それぞ
れ上記したものと同様である。
立体障害の大きな（つまり平面構造とは異なり空間的な広がりを有する構造をもつ）化
合物としては、５，６，１１，１２−テトラフェニルテトラセン（略称：ルブレン）が好
ましい。但し、これ以外にヘキサベニルベンゼン、ジフェニルアントラセン、ｔ−ブチル
ペリレン、９，１０−ジ（フェニル）アントラセン、クマリン５４５Ｔなどを用いてもよ
い。また、この他、デンドリマー等も有効である。
本発明により、酸化物半導体や金属酸化物の凝集を抑制し、当該酸化物半導体または金
属酸化物を含む層の結晶化を抑制することができる。また、結晶化を抑制することにより
、結晶化に起因したリーク電流の発生などが抑制され、長寿命化した発光素子を得ること
ができる。
本発明の発光素子は、一つの電極間に複数の層を有するものである。当該複数の層は、
電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャ
リア（担体）の再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の
高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。
本発明の発光素子の一態様について図２（Ａ）を用いて以下に説明する。
本形態において、発光素子２１０は、これを支持するための基板２０１上に設けられて
おり、第１の電極２０２と、第１の電極２０２の上に順に積層した第１の層２０３、第２
の層２０４、第３の層２０５、第４の層２０６と、さらにその上に設けられた第２の電極
２０７とから構成されている。なお、本形態では第１の電極２０２は陽極として機能し、
第２の電極２０７は陰極として機能するように構成されている。
基板２０１としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。
なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のも
のでもよい。
第１の電極２０２は、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気
伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成されていることが好ましい。具体的には
、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有した
インジウム錫酸化物、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）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）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）
等を用いることができる。
第１の層２０３は、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と正孔
輸送性の高い化合物とを含む層である。酸化物半導体および金属酸化物の具体例としては
、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）、バナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（Ｒ
ｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）等が挙げられる。この他、インジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（ＺｎＯ）を用いることができる。但し、ここに示したものに限
らず、その他の物質を用いてもよい。また、正孔輸送性の高い化合物としては、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：α
−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−
ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、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
）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）の化合物を用いるこ
とができる。ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物
質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用い
てもよい。
上記のような構成を有する第１の層２０３は、正孔注入性の高い層である。第１の層２
０３においては、当該層に含まれる正孔輸送性の高い物質によって酸化物半導体または金
属酸化物の凝集が抑制されている。つまり、第１の層２０３の結晶化が抑制されている。
なお、第１の層２０３は、上記のような単層のものだけでなく、例えば半導体と正孔輸送
性の高い化合物を含み、その混合比が異なる層が二層以上積層した構造としてもよい。
また、第１の層２０３は、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物
と正孔輸送性の高い化合物とに加えて、さらに立体障害の大きな（つまり平面構造とは異
なり空間的な広がりを有する構造をもつ）化合物を有するものであってもよい。立体障害
の大きな化合物としては、５，６，１１，１２−テトラフェニルテトラセン（略称：ルブ
レン）が好ましい。但しこれ以外に、ヘキサベニルベンゼン、ジフェニルアントラセン、
ｔ−ブチルペリレン、９，１０−ジ（フェニル）アントラセン、クマリン５４５Ｔ等も用
いることができる。この他、デンドリマーなども有効である。このように、立体障害の大
きな構造、つまり平面構造とは異なり空間的な広がりを有する構造をもつ物質を混合する
ことにより、モリブデン酸化物の結晶化を一層抑制することができる。
第２の層２０４は、正孔輸送性の高い物質、例えばα−ＮＰＤやＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、
ＭＴＤＡＴＡ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
からなる層である。ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を有
する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のもの
を用いてもよい。なお、第２の層２０４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層
が二層以上積層したものであってもよい。
第３の層２０５は、発光性の高い物質を含む層である。例えば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキ
ナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）や２Ｈ−クロメン−２−オン（略称：クマリン）等の発光
性の高い物質とトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）や９，１０
−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等のキャリア輸送性が高く成膜性が
よい（つまり結晶化しにくい）物質とを自由に組み合わせて構成される。但し、Ａｌｑ3
やＤＮＡは発光性も高い物質であるため、これらの物質を単独で用いた構成とし、第３の
層２０５としても構わない。
第４の層２０６は、電子輸送性の高い物質、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（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）、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
金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベ
ンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェ
ニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）2）などのオキサゾール系、チ
アゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外に
も、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−
オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェ
ニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３
−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，
２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−
（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称
：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（
略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／Ｖ
ｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であ
れば、上記以外の物質を第４の層２０６として用いても構わない。また、第４の層２０６
は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
第２の電極２０７を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以
下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。
このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すな
わちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ
）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれら
を含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。しかしながら、第２の電極２０７
と発光層との間に、電子注入を促す機能を有する層を、当該第２の電極と積層して設ける
ことにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素を含むＩＴＯ等様々
な導電性材料を第２の電極２０７として用いることができる。
なお、電子注入を促す機能を有する層としては、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
土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する物質からな
る層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ3中にマグ
ネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。
また、第１の層２０３、第２の層２０４、第３の層２０５、第４の層２０６の形成方法
は、上記のような蒸着法以外の方法でもよい。例えばインクジェット法またはスピンコー
ト法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成し
ても構わない。
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極２０２と第２の電極２０７
との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第３の層２０
５において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり第３の層２０５に発光
領域が形成されるような構成となっている。但し、第３の層２０５の全てが発光領域とし
て機能する必要はなく、例えば、第３の層２０５のうち第２の層２０４側または第４の層
２０６側にのみ発光領域が形成されるようなものであってもよい。
発光は、第１の電極２０２または第２の電極２０７のいずれか一方または両方を通って
外部に取り出される。従って、第１の電極２０２または第２の電極２０７のいずれか一方
または両方は、透光性を有する物質で成る。第１の電極２０２のみが透光性を有する物質
からなるものである場合、図２（Ａ）に示すように、発光は第１の電極２０２を通って基
板側から取り出される。また、第２の電極２０７のみが透光性を有する物質からなるもの
である場合、図２（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極２０７を通って基板と逆側から
取り出される。第１の電極２０２および第２の電極２０７がいずれも透光性を有する物質
からなるものである場合、図２（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極２０２および第２
の電極２０７を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
なお第１の電極２０２と第２の電極２０７との間に設けられる層の構成は、上記のもの
には限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるよ
うに、第１の電極２０２および第２の電極２０７から離れた部位に正孔と電子とが再結合
する領域を設けた構成であり、且つ酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の
化合物と正孔輸送性の高い化合物とを含む（さらに、立体障害の大きい化合物を含んでい
てもよい）層を有するものであれば、上記以外のものでもよい。つまり、層の積層構造に
ついては特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入
性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質
）の物質等から成る層を、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と
正孔輸送性の高い化合物とを含む層と自由に組み合わせて構成すればよい。また、例えば
極薄の酸化珪素膜等からなる層を設けることによってキャリアの再結合部位を制御したも
のであってもよい。例えば図３に示すような構成であってもよい。但し、層構成はこれら
のものに限定されない。
図３に示す発光素子は、陰極として機能する第１の電極５０２の上に電子輸送性の高い
物質からなる第１の層５０３、発光性の高い物質を含む第２の層５０４、正孔輸送性の高
い物質からなる第３の層５０５、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化
合物と正孔輸送性の高い化合物とを含む第４の層５０６、陽極として機能する第２の電極
５０７とが順に積層された構成となっている。なお、５０１は基板である。
本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製
している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置
を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板以外に、例えば
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板上に発光素子を作製してもよい。これにより、Ｔ
ＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる
。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし逆スタガ型の
ＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴアレイ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およ
びＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型またはＰ型のいずれか一方からの
みなるものであってもよい。
上記のように、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と正孔輸送
性の高い物質とを含む層を有する発光素子では、当該層の結晶化が抑制することができる
。このため、当該層の結晶化に起因したリーク電流の発生などが抑制され、長寿命な発光
素子を得ることができる。また、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化
合物と正孔輸送性の高い物質とに加えさらに立体障害の大きい物質を含む層を有する発光
素子では、当該層の結晶はさらに抑制され、より長寿命な発光素子が得られる。
本発明の発光素子の作製方法、並びにその発光素子の特性について説明する。
ガラス基板上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を成膜して第１の電極を形成する。次に
真空雰囲気中で１５０度、３０分間、ＩＴＯが成膜されたガラス基板を処理する。
次に、モリブデン酸化物と正孔輸送性の高い物質であるα−ＮＰＤとを共蒸着し、第１
の電極の上に、第１の層を形成した。なお、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤの重量比は、
０．２４５（モリブデン酸化物）：１（α−ＮＰＤ）となるようにした。また、膜厚は１
３０ｎｍとなるようにした。ここで、共蒸着とは、一つの処理室内に設けられた複数の蒸
着源からそれぞれ原料を気化させ、気化した原料を気相状態で混合し、被処理物上に堆積
させる蒸着法をいう。
次に、α−ＮＰＤを蒸着し、第１の層の上に第２の層を形成した。膜厚は１０ｎｍとな
るようにした。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。なお
、Ａｌｑ3とクマリン６の重量比は、１：０．００２となるようにした。また、膜厚は３
７．５ｎｍとなるようにした。
次に、Ａｌｑ3を蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成した。膜厚は３７．５ｎｍと
なるようにした。
次に、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を蒸着し、第４の層の上に第５の層を形成した。
膜厚は１ｎｍとなるようにした。
次に、アルミニウムを成膜し蒸着し、第５の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は２
００ｎｍとなるようにした。
以上のようにして作製した発光素子の素子特性を図１、４に示す。
図４は、本実施例で作製した発光素子の輝度−電圧特性を示す図である。図４において
、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は発光輝度（ｃｄ／ｍ2）を表している。図４より、
駆動電圧（１ｃｄ／ｍ2以上の発光が開始する電圧を駆動電圧とする。）は約２．５Ｖで
あることが分かる。
図１は、本実施例で作製した発光素子の発光輝度の経時的な変化について測定した測定
結果である。図１において、横軸は経過時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は発光輝度を表している
。発光輝度は初期輝度を１００としたときの初期輝度に対する相対値で表している。なお
、発光輝度の経時的な変化の測定は、一定の電流密度の電流を発光素子に流し続け、任意
の時間ごとに、発光素子の輝度を測定する方法で行った。なお、電流密度は、初期輝度が
１０００ｃｄ／ｍ2となるときの値を用いた。図１より、本実施例の発光素子において、
１００時間経過後の発光輝度は初期輝度に対しおよそ１８％低下し、８２となっているこ
とが分かる。
本発明の発光素子の作製方法、並びにその発光素子の特性について説明する。
ガラス基板上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を成膜して第１の電極を形成する。次に
真空雰囲気中で１５０度、３０分間、ＩＴＯが成膜されたガラス基板を処理する。
次に、モリブデン酸化物と正孔輸送性の高い物質であるα−ＮＰＤと立体障害の高い物
質であるルブレンとを共蒸着し、第１の電極の上に、第１の層を形成した。なお、モリブ
デン酸化物とα−ＮＰＤとルブレンの重量比は、０．２４５（モリブデン酸化物）：１（
α−ＮＰＤ）：０．０１８（ルブレン）となるようにした。また、膜厚は１３０ｎｍとな
るようにした。
次に、α−ＮＰＤを蒸着し、第１の層の上に第２の層を形成した。膜厚は１０ｎｍとな
るようにした。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。なお
、Ａｌｑ3とクマリン６の重量比は、１：０．００２となるようにした。また、膜厚は３
７．５ｎｍとなるようにした。
次に、Ａｌｑ3を蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成した。膜厚は３７．５ｎｍと
なるようにした。
次に、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を蒸着し、第４の層の上に第５の層を形成した。
膜厚は１ｎｍとなるようにした。
次に、アルミニウムを蒸着し、第５の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は２００ｎ
ｍとなるようにした。
以上のようにして作製した発光素子の素子特性を図１、４に示す。なお、測定方法など
は、実施例１に示したものと同様である。
図４より、駆動電圧（１ｃｄ／ｍ2以上の発光が開始する電圧を駆動電圧とする。）は
約２．５Ｖであることが分かる。
また、図１より、本実施例の発光素子において、１００時間経過後の発光輝度（相対値
）は初期輝度に対しおよそ８％低下し、９２となっていることが分かる。
本発明の発光素子の作製方法、並びにその発光素子の特性について説明する。
ガラス基板上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を成膜して第１の電極を形成する。次に
真空雰囲気中で１５０度、３０分間、ＩＴＯが成膜されたガラス基板を処理する。
次に、モリブデン酸化物と正孔輸送性の高い物質である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：Ｄ
ＮＴＰＤ）と立体障害の高い物質であるルブレンとを共蒸着し、第１の電極の上に、第１
の層を形成した。なお、モリブデン酸化物とＤＮＴＰＤとルブレンの重量比は、０．５（
モリブデン酸化物）：１（ＤＮＴＰＤ）：０．０５（ルブレン）となるようにした。また
、膜厚は１２０ｎｍとなるようにした。
次に、α−ＮＰＤを蒸着し、第１の層の上に第２の層を形成した。膜厚は１０ｎｍとな
るようにした。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。なお
、Ａｌｑ3とクマリン６の重量比は、１：０．００３となるようにした。また、膜厚は３
７．５ｎｍとなるようにした。
次に、Ａｌｑ3を蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成した。膜厚は３７．５ｎｍと
なるようにした。
次に、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を蒸着し、第４の層の上に第５の層を形成した。
膜厚は１ｎｍとなるようにした。
次に、アルミニウムを蒸着し、第５の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は２００ｎ
ｍとなるようにした。
以上のようにして作製した発光素子の素子特性を図８，９に示す。なお、測定方法など
は、実施例１に示したものと同様である。また、図８において横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は
輝度（ｃｄ／ｍ2）を表す。また、図９において横軸は時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は発光輝
度（相対値）を表す。
図８より、駆動電圧（１ｃｄ／ｍ2以上の発光が開始する電圧を駆動電圧とする。）は
約２．４Ｖであることが分かる。
また、図９より、本実施例の発光素子において、１００時間経過後の発光輝度は初期輝
度に対しおよそ７％低下し、９３となっていることが分かる。
（比較例１）
本発明の発光素子に対する比較例として、第２の層がモリブデン酸化物のみで構成され
ている発光素子の作製方法、並びにその発光素子の特性について説明する。
ガラス基板上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を成膜して第１の電極を形成する。次
に真空雰囲気中で１５０度、３０分間、ＩＴＯが成膜されたガラス基板を処理する。
次に、モリブデン酸化物を蒸着し、第１の電極の上に、第１の層を形成した。膜厚は１
００ｎｍとなるようにした。
次に、α−ＮＰＤを蒸着し、第１の層の上に第２の層を形成した。膜厚は６０ｎｍとな
るようにした。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。なお
、Ａｌｑ3とクマリン６の重量比は、１：０．００２となるようにした。また、膜厚は３
７．５ｎｍとなるようにした。
次に、Ａｌｑ3蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成した。膜厚は３７．５ｎｍとな
るようにした。
次に、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を蒸着し、第４の層の上に第５の層を形成した。
膜厚は１ｎｍとなるようにした。
次に、アルミニウムを蒸着し、第５の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は２００ｎ
ｍとなるようにした。
以上のようにして作製した発光素子の素子特性を図１、４に示す。なお、測定方法など
は、実施例１に示したものと同様である。
図４より、駆動電圧（１ｃｄ／ｍ2以上の発光が開始する電圧を駆動電圧とする。）は
約２．５Ｖであることが分かる。
また、図１より、本比較例の発光素子において、１００時間経過後の発光輝度は急激に
低下し、発光しなくなっていることが分かる。これは、第２の層が結晶化してリーク電流
が生じたためと考えられる。
以上のことから、実施例１や実施例２に示した発光素子は、比較例に示すものと同程度
の駆動電圧で発光するものであることが分かる。つまり、モリブデン酸化膜のみで形成さ
れた層を有する発光素子と同様に、本発明の発光素子も駆動電圧が低いものであることが
分かる。実施例１または実施例２で示したような発光素子は、長寿命化していることが分
かる。またこれは、α−ＮＰＤのような正孔輸送性の高い化合物や、ルブレンのような立
体障害の大きい化合物と混合することによって化合物の結晶化が抑制されたためと考えら
れる。
本実施例では、本発明の発光素子を有するアクティブマトリクス型の発光装置の構成に
ついて説明する。
図５において、基板９０上には、駆動用トランジスタ９１と本発明の発光素子９２が設
けられている。発光素子を駆動するための駆動用トランジスタ９１は、本発明の発光素子
９２と電気的に接続されている。ここで、発光素子は、電極９３と電極９４との間に発光
層を有するものであり、一部に、モリブデン酸化物と正孔輸送性の高い物質と、立体障害
の大きい物質とを含む層を有する。また、発光素子９２は、隔壁層９５によって分離され
ている。
本発明の発光素子は、陽極として機能する電極を下方側（発光素子に対し駆動用トラン
ジスタが設けられている側）、陰極として機能する電極を上方側（発光素子に対し駆動用
トランジスタが設けられていない側）に有するように構成されていてもよいし、または陰
極として機能する電極を下方側、陽極として機能する電極を上方側に有するように構成さ
れていてもよい。
なお、前者の場合、駆動用トランジスタ９１はＰチャネル型で、後者の場合、駆動用ト
ランジスタ９１はＮチャネル型で構成される。但し、駆動用トランジスタ９１の構造は、
スタガ型でもよいし、逆スタガ型でもよい。また駆動用トランジスタ９１は、半導体層に
結晶性のものを用いてもよいし、または非晶質のものを用いてもよい。セミアモルファス
のものを用いてもよい。
なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単
結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有
する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるもの
である。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる
。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ
結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合
手（ダングリングボンド）の中和剤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。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われて
いる。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体として
は、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4な
どを用いることができる。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅか
ら選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の
範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ
、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは
１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物
は１×１０20ｃｍ-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。なお、セミアモルファスな半導体を用い
たＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
陽極として機能する電極および陰極として機能する電極は、いずれか一または両方が透
光性を有する物質を用いて構成されている。
例えば、陽極として機能する電極が下方側にあり、且つ陽極として機能する電極のみが
透光性を有する物質で構成されている場合、図５（Ａ）に示すように、駆動用トランジス
タが設けられている側から発光する。また、陰極として機能する電極が下方側にあり、且
つ陰極として機能する電極のみが透光性を有する物質で構成されている場合にも、図５（
Ａ）に示すように、駆動用トランジスタが設けられている側から発光する。また、陽極と
して機能する電極が下方側にあり、且つ陰極として機能する電極のみが透光性を有する物
質で構成されている場合、図５（Ｂ）に示すように、駆動用トランジスタが設けられてい
る側と逆側（つまり上方側）から発光する。また、陰極として機能する電極が下方側にあ
り、且つ陽極として機能する電極のみが透光性を有する物質で構成されている場合にも、
図５（Ｂ）に示すように、駆動用トランジスタが設けられている側と逆側から発光する。
また、陽極として機能する電極と陰極として機能する電極のいずれもが透光性を有する物
質で構成されている場合、いずれの電極が上方側または下方側にあっても、図５（Ｃ）に
示すように両側から発光する。
なお、発光素子は、単色発光のものでもよいし、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等複数
色の発光が可能なものであってもよい。各発光素子は、隔壁層により分離されていること
が好ましく、当該隔壁層は無機物または有機物のうちいずれか一または両方を含む材料の
いずれで形成されていてもよい。例えば、酸化珪素膜でもよいし、アクリルやポリイミド
、シロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に
少なくとも水素を含む材料が用いられる。または置換基にフッ素、アルキル基、または芳
香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する物質）等のいずれの材料でもよい。なお、隔
壁層はエッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。
本発明の発光素子は長寿命なものであるため、本発明を適用した発光装置も長期に渡っ
て表示或いは照明することが可能となる。
実施例４で示したような、本発明の発光素子を有する発光装置は、外部入力端子などを
装着した後、各種電子機器に実装される。
このような本発明を適用した電子機器は、長期に渡って良好な表示が可能である。これ
は、本発明の発光素子が長寿命なものであることによる。
本実施例では、本発明の発光素子を有する発光装置およびその発光装置を実装した電子
機器について図６、７を用いて説明する。
図６は本発明の発光素子を有する発光装置の上面図である。但し、図７に示したものは
一実施例であり、発光装置の構成はこれに限定されるものではない。
図６において、点線で示された４０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、４０２は画
素部、４０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、４０４は封止基板、４０
５はシール材が塗布された部分である。
なお、素子基板４１０に設けられた配線を介し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）４０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット
信号等を受け取ることによってソース側駆動回路４０１及びゲート側駆動回路４０３に信
号が入力される。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（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本実施例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。
図６で表されるような発光装置を実装した電子機器の一実施例を図７に示す。
図７は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５
５０１、筐体５５０２、表示部５５０３、キーボード５５０４などによって構成されてい
る。本発明の発光素子を有する発光装置をパーソナルコンピュータに組み込むことで表示
装置を完成できる。
なお、本実施例では、ノート型のパーソナルコンピュータについて述べているが、この
他に携帯電話やテレビ受像機、カーナビゲイション、或いは照明機器等に本発明の発光素
子を有する発光装置を実装しても構わない。
本発明の発光素子の作製方法、並びにその発光素子の特性について説明する。本実施例
では、第１の層の厚さがそれぞれ異なる４つの発光素子、発光素子（１）、発光素子（２
）、発光素子（３）、発光素子（４）を作製した。
ガラス基板上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を成膜して第１の電極を形成した。
次に真空雰囲気中で１５０度、３０分間、第１の電極が形成されたガラス基板を処理した
。
次に、モリブデン酸化物とルブレンとＤＮＴＰＤとを共蒸着し、第１の電極の上に、第
１の層を形成した。なお、モリブデン酸化物とルブレンとＤＮＴＰＤとの重量比は、０．
６７（モリブデン酸化物）：１（ＤＮＴＰＤ）：０．０２（ルブレン）となるようにした
。ここで、発光素子（１）においては第１の層の厚さは４０ｎｍとなるようにした。また
、発光素子（２）においては第１の層の厚さは８０ｎｍとなるようにした。また、発光素
子（３）においては第１の層の厚さは１２０ｎｍとなるようにした。発光素子（４）にお
いては第１の層の厚さは１６０ｎｍとなるようにした。
次に、α−ＮＰＤを蒸着し、第１の層の上に第２の層を形成した。膜厚は１０ｎｍとな
るようにした。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。なお
、Ａｌｑ3とクマリン６の重量比は、１：０．００５となるようにした。また、膜厚は３
７．５ｎｍとなるようにした。
次に、Ａｌｑ3を蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成した。膜厚は３７．５ｎｍと
なるようにした。
次に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着し、第４の層の上に第５の層を形成した。膜厚
は１ｎｍとなるようにした。
次に、アルミニウムを成膜し蒸着し、第５の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は２
００ｎｍとなるようにした。
以上のようにして作製した発光素子の素子特性を図１０、１１に示す。
図１０は、本実施例で作製した発光素子の輝度−電圧特性を示す図である。図１０にお
いて、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は発光輝度（ｃｄ／ｍ2）を表している。●印は
発光素子（１）、○印は発光素子（２）、■印は発光素子（３）、□印は発光素子（４）
の特性をそれぞれ表す。図１０より、いずれの発光素子についても駆動電圧（１ｃｄ／ｍ
2以上の発光が開始する電圧を駆動電圧とする。）は、約２．５Ｖである、第１の層の厚
さに関わらず同等であることが分かる。つまり、本発明を適用した発光素子では、第１の
層の厚さに依存した駆動電圧が殆どみられない。従って、本発明を適用することによって
、電極を発光した光の反射面として利用するような発光素子を作製する際、光が通る光路
長を第１の層の厚さを変えることによって調整し、発光の外部取り出し効率を向上させる
ことが容易となる。
図１１は、本実施例で作製した発光素子の発光輝度の経時的な変化について測定した測
定結果である。図１１において、横軸は経過時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は発光輝度を表して
いる。発光輝度は初期輝度を１００としたときの初期輝度に対する相対値で表している。
なお、発光輝度の経時的な変化の測定は、一定の電流密度の電流を発光素子に流し続け、
任意の時間ごとに、発光素子の輝度を測定する方法で行った。なお、電流密度は、初期輝
度が３０００ｃｄ／ｍ2となるときの値を用いた。図１１より、発光素子（１）、（２）
、（３）、（４）のいずれについても、１００時間経過後の発光輝度は初期輝度に対しお
よそ１４％以下の低下率であり、本発明を適用した発光素子は、輝度劣化が少ない発光素
子であることが分かる。
本発明の発光素子の作製方法、並びにその発光素子の特性について説明する。本実施例
では、第１の電極を形成する材料がそれぞれ異なるがそれぞれ異なる４つの発光素子、発
光素子（１１）、発光素子（１２）、発光素子（１３）、発光素子（１４）、発光素子（
１５）、発光素子（１６）、発光素子（１７）、発光素子（１８）、発光素子（１９）、
を作製した。
ガラス基板上に、数％の珪素を含むアルミニウムを成膜して発光素子（１１）の第１の
電極を形成した。また、ガラス基板上に、数％のチタンを含むアルミニウムを成膜して発
光素子（１２）の第１の電極を形成した。また、ガラス基板上に、チタンを成膜して発光
素子（１３）の第１の電極を形成した。また、ガラス基板上に、窒化チタンを成膜して発
光素子（１４）の第１の電極を形成した。また、ガラス基板上に、タンタルを成膜して発
光素子（１５）の第１の電極を形成した。また、ガラス基板上に、窒化タンタルを成膜し
て発光素子（１６）の第１の電極を形成した。また、ガラス基板上に、タングステンを成
膜して発光素子（１７）の第１の電極を形成した。また、ガラス基板上に、クロムを成膜
して発光素子（１８）の第１の電極を形成した。また、ガラス基板上に、モリブデンを成
膜して発光素子（１９）の第１の電極を形成した。
次に真空雰囲気中で１５０度、３０分間、第１の電極が形成されたガラス基板をそれぞ
れ処理した。
次に、モリブデン酸化物とルブレンとα−ＮＰＤとを共蒸着し、第１の電極の上に、第
１の層を形成した。なお、モリブデン酸化物とルブレンとα−ＮＰＤとの重量比は、０．
１（モリブデン酸化物）：１（α−ＮＰＤ）：０．０２（ルブレン）となるようにした。
また、膜厚は６０ｎｍとなるようにした。
次に、α−ＮＰＤを蒸着し、第１の層の上に第２の層を形成した。膜厚は１０ｎｍとな
るようにした。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。なお
、Ａｌｑ3とクマリン６の重量比は、１：０．００５となるようにした。また、膜厚は４
０ｎｍとなるようにした。
次に、Ａｌｑ3を蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成した。膜厚は２０ｎｍとなる
ようにした。
次に、リチウム（Ｌｉ）と４，４’−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）
スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）とを共蒸着し、第４の層の上に第５の層を形成した。膜厚
は２０ｎｍとなるようにした。ＬｉとＢｚＯｓの重量比は、０．０２（Ｌｉ）：１（Ｂｚ
ＯＳ）となるようにした。また、膜厚は２０ｎｍとなるようにした。
次に、インジウム錫酸化物を成膜し、第５の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は１
１０ｎｍとなるようにした。
以上のようにして作製したそれぞれの発光素子に、第２の電極の電位よりも第１の電極
の電位が高くなるように電圧を印加して駆動させ、１ｃｄ／ｍ2以上の発光が開始する電
圧について調べた。その結果を、図１２に、■印で示す。図１２において、横軸はいずれ
の発光素子であるかを表し、縦軸は電圧（Ｖ）を表す。
（比較例２）
実施例７に記載の発光素子に対する比較例となる発光素子、発光素子（２１）、発光素
子（２２）、発光素子（２３）、発光素子（２４）、発光素子（２５）、発光素子（２６
）、発光素子（２７）、発光素子（２８）、発光素子（２９）、について説明する。
発光素子（２１）〜（２９）は、それぞれ、第１の層を銅フタロシアニンを用いて、２
０ｎｍの厚さとなるように形成した他は、材料、各層の厚さのいずれについても発光素子
（１１）〜（１９）と同様にして作製した。なお、発光素子（２１）の第１の電極は数％
の珪素を含むアルミニウムから成り、発光素子（２２）の第１の電極は数％のチタンを含
むアルミニウムから成り、発光素子（２３）の第１の電極はチタンから成り、発光素子（
２４）の第１の電極は窒化チタンから成り、発光素子（２５）の第１の電極はタンタルか
ら成り、発光素子（２６）の第１の電極は窒化タンタルから成り、発光素子（２７）の第
１の電極はタングステンから成り、発光素子（２８）の第１の電極はクロムから成り、発
光素子（２９）の第１の電極はモリブデンから成る。
発光素子（２１）〜（２９）に第２の電極の電位よりも第１の電極の電位が高くなるよ
うに電圧を印加して駆動させ、１ｃｄ／ｍ2以上の発光が開始する電圧について調べた。
その結果を、図１２に、▲印で示す。
図１２より、第１の層を銅フタロシアニンを用いて形成した比較例の発光素子（２１）
〜（２９）では、発光素子に依って、つまり第１の電極を形成する材料に依存して発光が
開始する電圧が大きく異なることが分かる。一方、本発明を適用した発光素子（１１）〜
（２１）では、発光が開始する電圧は、第１の電極を形成する材料が異なっても殆ど変わ
らないことが分かる。このように、本発明の発光素子は、電極を形成する材料の種類等か
らの影響を受けにくい素子であることが分かる。従って、電極を発光した光の反射面とし
て利用するような発光素子を作製する際、本発明を適用することによって、反射率のより
良い材料の電極を選択することが容易となる。
本発明の発光素子の作製方法、並びにその発光素子の特性について説明する。本実施例
では、第１の層の厚さがそれそれ異なる発光素子を作製した。そして、その駆動電圧の膜
厚依存性について明らかにした。
試料は実施例６において作製した発光素子（１）〜（４）を用いた。すなわち、発光素
子（１）においては第１の層の厚さは４０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（２）
においては第１の層の厚さは８０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（３）において
は第１の層の厚さは１２０ｎｍとなるようにした。発光素子（４）においては第１の層の
厚さは１６０ｎｍとなるようにした。
それぞれの発光素子に、第２の電極の電位よりも第１の電極の電位が高くなるように電
圧を印加して駆動させた。図１３に、発光素子（１）〜（４）の電流密度対電圧特性を示
す。これらの発光素子において、第１の層の厚さが異なっていても、電流密度対電圧特性
はほとんど変化していない。すなわち、モリブデン酸化物とルブレンとＤＮＴＰＤで形成
される第１の層の膜厚を厚くしても、駆動電圧の上昇は起こっていない。
（比較例３）
実施例８に記載の発光素子に対する比較例として、発光素子（３０）、発光素子（３１
）、発光素子（３２）、発光素子（３３）、発光素子（３４）、発光素子（３５）につい
て説明する。
発光素子（３０）〜（３５）は、第２の層の膜厚を異ならせたものである。ここで、第
１の層を銅フタロシアニンを用いて、２０ｎｍの厚さとなるように形成した。第２の層は
、α−ＮＰＤを蒸着して形成した。膜厚は、発光素子（３０）が６０ｎｍ、発光素子（３
１）が８０ｎｍ、発光素子（３２）が１００ｎｍ、発光素子（３３）が１２０ｎｍ、発光
素子（３４）が１４０nm、発光素子（３５）が１６０ｎｍとなるようにした。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。なお
、Ａｌｑ3とクマリン６の重量比は、１：０．００５となるようにした。また、膜厚は３
７．５ｎｍとなるようにした。次に、Ａｌｑ3を蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成
した。膜厚は３７．５ｎｍとなるようにした。次に、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を蒸
着し、第４の層の上に第５の層を形成した。膜厚は１ｎｍとなるようにした。次に、アル
ミニウムを蒸着し、第５の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は２００ｎｍとなるよう
にした。
それぞれの発光素子に、第２の電極の電位よりも第１の電極の電位が高くなるように電
圧を印加して駆動させた。図１４に、発光素子（３０）〜（３５）の電流密度対電圧特性
を示す。これらの発光素子において、第２の層の膜厚を厚くするに伴って、駆動電圧が大
幅に上昇している。すなわち、α−ＮＰＤで形成される第２の層の膜厚を厚くすると、駆
動電圧の上昇が起こる。
（比較例４）
実施例８に記載の発光素子に対する比較例として、発光素子（３６）、発光素子（３７
）、発光素子（３８）、について説明する。発光素子（３６）〜（３８）は、それぞれ、
第１の層をモリブデン酸化物で形成し、その膜厚を異ならせたものである。第１の層の上
には、第２の層を銅フタロシアニンを用いて、２０ｎｍの厚さとなるように形成した。第
３の層は、α−ＮＰＤを蒸着して、４０ｎｍの厚さに形成した。
次に、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第３の層の上に第４の層を形成した。また
、膜厚は３７．５ｎｍとなるようにした。次に、Ａｌｑ3を蒸着し、第４の層の上に第５
の層を形成した。膜厚は３７．５ｎｍとなるようにした。次に、フッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ2）を蒸着し、第５の層の上に第６の層を形成した。膜厚は１ｎｍとなるようにした。
次に、アルミニウムを蒸着し、第６の層の上に第２の電極を形成した。膜厚は２００ｎｍ
となるようにした。
それぞれの発光素子に、第２の電極の電位よりも第１の電極の電位が高くなるように電
圧を印加して駆動させた。図１５に、発光素子（３６）〜（３８）の電流密度対電圧特性
を示す。これらの発光素子において、モリブデン酸化物で形成した第１の層の膜厚を厚く
するに伴って、駆動電圧が上昇している。
表１は駆動電圧の膜厚依存性について、実施例８と、比較例３及び比較例４の結果を示
している。表１に示すデータは、発光素子に１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を流すのに必要な
駆動電圧である。
Figure 2006114477
実施例８において、発光素子（１）〜（４）に１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を流すのに必
要な駆動電圧は、６．１〜６．３Ｖである。一方、比較例３において、発光素子（３０）
〜（３５）に１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を流すのに必要な駆動電圧は、１２．５Ｖから、
１９．９Ｖまで増加している。また、比較例４において、発光素子（３６）〜（３８）に
１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を流すのに必要な駆動電圧は、１１．７Ｖから、１２．７Ｖま
で増加している。
表１の結果は、有機化合物と無機化合物を混合した層を設けることにより、有機化合物
であるα−ＮＰＤや、無機化合物である酸化モリブデンを用いた場合に比べ、駆動電圧を
下げることができることを示している。さらに、その膜厚を増加させても、駆動電圧の上
昇を抑えることができることを示している。
このように、本発明の発光素子を用いることによって、駆動電圧を下げることができ、
低消費電力化を図ることが可能となる。さらに、発光素子の厚膜化が可能となるので、上
下に形成する電極間の短絡不良を低減することを可能としている。
本実施例は、画面サイズが２．４インチでＱＶＧＡのアクティブマトリクス型の発光装
置の特性について示す。このアクティブマトリクス型の発光装置は、実施例４と同様にト
ランジスタで発光素子を駆動するものである。発光素子の構成は以下の通りとした。
第１の電極は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物で形成した。第１の電極の上に、モ
リブデン酸化物と正孔輸送性の高い物質であるα−ＮＰＤとを共蒸着し、第１の層を形成
した。
ここで、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤを混合して形成される第１の層の膜厚を１２０
ｎｍとしたものを発光装置（１）、同様に第１の層の膜厚を２４０ｎｍとしたものを発光
装置（２）と呼ぶこととする。
次に、α−ＮＰＤを蒸着し、第１の層の上に第２の層を形成した。膜厚は１０ｎｍとな
るようにした。そして、Ａｌｑ3とクマリン６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を
形成した。第３の層の膜厚は４０ｎｍとなるようにした。
第３の層の上にＡｌｑ3を蒸着し、第４の層を形成した。第４の層の膜厚は３０ｎｍと
なるようにした。そして、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を蒸着し、第４の層の上に第５
の層を形成した。膜厚は１ｎｍとなるようにした。第５の層の上にアルミニウムを蒸着し
、第２の電極を形成した。第２の電極の膜厚は２００ｎｍとなるようにした。
発光装置（１）と発光装置（２）について、通電初期と、温度サイクル試験（＋８５℃
（４時間）〜−４０℃（４時間））を６０時間行った後の暗点画素（発光しない画素）数
を調べた。
発光装置（１）については、通電初期で平均暗点画素数が０．７個であり、温度サイク
ル試験後は平均暗点画素数が２．３個となった。発光装置（２）については、通電初期で
平均暗点画素数が０．５個であり、温度サイクル試験後も平均暗点画素数が０．５個であ
りほとんど変化していなかった。なお、平均暗点画素数とは、評価した▲個の発光装置に
おける平均値を示している。
（比較例５）
実施例９に対し、発光素子の構成を異ならせたアクティブマトリクス型の発光装置（３
）を作製した。
発光素子は、第１の層を銅フタロシアニンを用いて、２０ｎｍの厚さとなるように形成
した。第２の層は、α−ＮＰＤを４０ｎｍの厚さで形成した。次に、Ａｌｑ3とクマリン
６とを共蒸着し、第２の層の上に第３の層を形成した。第３の層の膜厚は４０ｎｍとなる
ようにした。第３の層の上にＡｌｑ3を蒸着し、膜厚４０ｎｍの第４の層を形成した。次
に、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を蒸着し、第４の層の上に第５の層を形成した。膜厚
は１ｎｍとなるようにした。そして、アルミニウムを蒸着し、第５の層の上に膜厚２００
ｎｍの第２の電極を形成した。
発光装置（３）について、通電初期と、温度サイクル試験（＋８５℃（４時間）〜−４
０℃（４時間））を６０時間行った後の暗点画素数を調べた。
発光装置（３）は、通電初期の平均暗点欠画素数が１８個であった。そして、温度サイ
クル試験後は平均暗点画素数が４４４個と約２５倍に増加した。
表２は通電初期と、温度サイクル試験（＋８５℃（４時間）〜−４０℃（４時間））を
６０時間行った後の暗点画素数について、実施例９と比較例５の結果を示している。
Figure 2006114477
実施例９の発光装置（１）と発光装置（２）は通電初期から暗点画素はほとんど観測さ
れず、温度サイクル試験後においても増加していない。これに対し、比較例５の発光装置
（３）は通電初期に多数の暗点画素が観測され、温度サイクル試験後にはそれが２５倍に
増える結果となった。この違いは、モリブデン酸化物とα−ＮＰＤを混合して形成される
第１の層の膜厚を厚くしたことによる効果として説明することができる。
実施例９の結果は、発光素子を厚膜化することで、暗点欠となる画素の数を大幅に低減
できることを示している。さらに、実施例８の結果より、発光素子を厚膜化しても駆動電
圧の増加がないことが明らかとなっている。以上の結果は、本発明により、駆動電圧が低
く、暗点画素を大幅に抑制した発光装置を提供できることを示している。
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とα−ＮＰＤを混合した膜の特性を調べた。これらの膜は蒸着法によ
り作製した。
表３に示すように、モリブデン酸化物及びα−ＮＰＤと比較して、その両者を混合した
膜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。
Figure 2006114477
図１６にこれらの膜の吸収スペクトルを示す。吸収スペクトルでは、α−ＮＰＤとモリ
ブデン酸化物は可視光領域に特徴的なピークを与えない。一方、モリブデン酸化物及びα
−ＮＰＤを混合した膜（ＯＭＯｘ）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、α−ＮＰＤとモリブデン酸化物を混合
した層で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。
また、図１６において、α−ＮＰＤとモリブデン酸化物を混合した場合には５００ｎｍ
付近に新しい吸収ピークが現れている。これは、酸化モリブデンと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。酸化モリブデンはアクセプターであり、
α−ＮＰＤはドナーである。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。
また、実施例１または実施例２で示したように、金属酸化物の中から選ばれた一の化合
物と正孔輸送性の高い化合物とを含む層を含む発光素子は、その層の結晶化が抑制され、
発光素子の寿命を延ばすことができる。このように、特定の無機材料と有機材料を混合す
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。
本発明の発光素子および比較例の発光素子の発光輝度の経時的な変化について表す図。 本発明の発光素子の断面構造について説明する図。 本発明の発光素子の断面構造について説明する図。 本発明の発光素子および比較例の発光素子の輝度−電圧特性を示す図。 本発明の発光素子を有する発光装置の断面構造について示す図。 本発明の発光素子を有する発光装置の上面図。 本発明の発光素子を有する発光装置を実装した電子機器の図。 本発明の発光素子および比較例の発光素子の輝度−電圧特性を示す図。 本発明の発光素子の発光輝度の経時的な変化について表す図。 本発明の発光素子の輝度−電圧特性を示す図。 本発明の発光素子の発光輝度の経時的な変化について表す図。 本発明の発光素子に対し発光が開始する電圧をプロットした図。 本発明の発光素子の電流密度−電圧特性を示す図。 比較例の発光素子の電流密度−電圧特性を示す図。 比較例の発光素子の電流密度−電圧特性を示す図。 膜の吸収スペクトルを示す図。
符号の説明
２０１ 基板
２０２ 電極
２０３ 層
２０４ 層
２０５ 層
２０６ 層
２０７ 電極
２１０ 発光素子
５０２ 電極
５０３ 層
５０４ 層
５０５ 層
５０６ 層
５０７ 電極
９０ 基板
９１ 駆動用トランジスタ
９２ 発光素子
９３ 電極
９４ 電極
９５ 隔壁層
４０１ ソース側駆動回路
４０３ ゲート側駆動回路
４０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４１０ 素子基板
５５０１ 本体
５５０２ 筐体
５５０３ 表示部
５５０４ キーボード

Claims (5)

  1. 第１の電極の上に、共蒸着によって、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と芳香族アミン化合物とを含む混合層を形成し、
    前記混合層の上に発光性の物質を含む層を形成し、
    前記発光性の物質を含む層の上に第２の電極を形成する工程を有する
    ことを特徴とする発光装置の作製方法。
  2. 第１の電極の上に、共蒸着によって、酸化物半導体および金属酸化物の中から選ばれた一の化合物と、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニルまたは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）ビフェニルのいずれかとを含む混合層を形成し、
    前記混合層の上に発光性の物質を含む層を形成し、
    前記発光性の物質を含む層の上に第２の電極を形成する工程を有する
    ことを特徴とする発光装置の作製方法。
  3. 第１の電極の上に、共蒸着によって、モリブデン酸化物、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、亜鉛酸化物、錫酸化物の中から選ばれた一の化合物と芳香族アミン化合物とを含む混合層を形成し、
    前記混合層の上に発光性の物質を含む層を形成し、
    前記発光性の物質を含む層の上に第２の電極を形成する工程を有する
    ことを特徴とする発光装置の作製方法。
  4. 第１の電極の上に、共蒸着によって、モリブデン酸化物、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、亜鉛酸化物、錫酸化物の中から選ばれた一の化合物と、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニルまたは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）ビフェニルのいずれかとを含む混合層を形成し、
    前記混合層の上に発光性の物質を含む層を形成し、
    前記発光性の物質を含む層の上に第２の電極を形成する工程を有する
    ことを特徴とする発光装置の作製方法。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に用いていることを特徴とする電子機器。
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