JP5072243B2

JP5072243B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5072243B2
Application number: JP2006075314A
Authority: JP
Inventors: 剛司野田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP2006303463A

Description

本発明は、金属酸化物を有する混在層を含む発光素子を備えた発光装置に関する。

発光素子を有する表示装置（以下、発光装置と呼ぶ）は、液晶表示装置と比較して、広視野角、低消費電力、高応答速度という利点を有しており、その研究開発が盛んに行われている。

発光素子は、一対の電極間に発光物質を備えた構成を有しており、該電極の透光性に応じて、発光物質からの光が出現される。

例えば、一方向に光を出現させたい場合、該一方向側に設けられた一方の電極を、透光性を有する材料を用い、他方の電極を、反射性を有する材料を用いて形成する。他方の電極による反射を有効に使うことにより、光の取り出し効率を高めることができる。

また、一対の電極間の光学的距離がある数式を満たすようにした共振器構造を導入し、共振波長と、取り出したい光のスペクトルのピーク波長を一致させた表示装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−１７８９３０号公報

ところで、特許文献１のように上方に出射するパネルにおいて陽極は反射電極として用いるため、アルミニウムや銀等の可視光での反射率が高い材料が望ましい。銀は加工が難しいため、陽極にはアルミニウムを用いることが多い。

しかしアルミニウムや銀といった反射率の高い材料は酸化されやすく、例えばアルミニウムや銀等の導電膜上に酸素を含有する層を形成する場合、該導電膜は酸化されてしまう。酸化後は絶縁特性に近づくため、接触抵抗が高くなってしまう。その結果、電流を充分に供給することができず、駆動電圧が高くなり、電極として用いることが難しかった。

そこで本発明は電極にアルミニウム等の可視光の反射率が高い材料を用いる場合であっても、接触抵抗を高めることなく、該電極上に酸素を含有する層を形成することができる発光装置及びその作製方法を提供することを課題とする。

上記課題を鑑み本発明は、高い反射率が求められる電極（反射電極と記す）に、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（Ａｌ合金）、又は銀を含む合金（Ａｇ合金）等の反射性の高い導電膜と、該導電膜の上層に設けられた高融点金属材料からなる導電膜との積層構造からなる電極を特徴とする。そして本発明の発光装置は、高融点金属材料からなる導電膜上に、酸素を含有する層である金属酸化物を有する混在層を設けた発光素子を有する。すなわち本発明は、積層構造とした電極の一である高融点金属材料からなる導電膜に接して金属酸化物を有する混在層を形成することを特徴とする。
アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（Ａｌ合金）、又は銀を含む合金（Ａｇ合金）等の反射性の高い導電膜は、金属酸化物を有する混在層により酸化することが懸念されるが、高融点金属材料からなる導電膜を設けたことにより、酸化を防止することができる。

なお高融点金属材料からなる導電膜には、当該金属酸化物を有する混在層によって酸化されない材料、又は酸化される場合であっても導電性を示す材料であればよい。また高融点金属材料からなる導電膜は、金属酸化物との接触抵抗が低い材料であると表記することができる。このような高融点金属材料からなる導電膜の材料には、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、またはこれらを有する化合物、例えばチタン化合物である窒化チタン（ＴｉＮ）を用いることができる。

このような本発明の発光素子において、発光素子からの光が射出される側の透明電極には、酸化インジウム酸化スズ合金（ＩＴＯ）等の透明電極材料を用いる。またＩＴＯ以外にも、反射率の高い反射性材料、言い換えると非透光性材料であって、当該材料の膜厚を光が透過する程度まで薄膜化した材料を用いてもよい。このように光の射出側の電極に、薄膜化された反射性を有する材料を用いると、反射電極との間で、発光素子からの光を干渉させることができ、光の外部取り出し効率を高めることができる。

また本発明の発光素子において、反射電極で反射する発光層からの光と、発光層から直接出射される光とに干渉を生じさせ、発光素子の光の外部取り出し効率を高めることもできる。このように取り出し効率を高めるためには、電界発光層のいずれかの層、具体的には反射電極と発光層との間の層の膜厚を制御する。また取り出し効率が高くなるように膜厚を、発光色ごとに異ならせるように膜厚を制御するとよい。

以下に、本発明の具体的な形態を示す。

本発明は、積層された第１の電極と、第１の電極上に設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた第２の電極と、を有し、電界発光層は、第１の電極と接する側に金属酸化物を有する混在層を含み、第１の電極は、金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が低い材料からなる導電膜を含む発光装置である。金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が低い材料とは、高融点金属材料である。

別形態の本発明は、第１の電極が有する第１の導電層及び第２の導電層と、第２の導電層に接して設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた第２の電極と、を有し、電界発光層において、第２の導電層と接する領域には金属酸化物を有する混在層が設けられており、第２の導電層は金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が低い材料からなる導電膜からなる発光装置である。金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が低い材料とは、高融点金属材料である。

別形態の本発明は、反射性を有する、積層された第１の電極と、第１の電極上に設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた、透光性を有する第２の電極と、を有し、第１の電極は、電界発光層と接する側に高融点金属材料からなる導電膜を含み、電界発光層は、第１の電極と接する側に金属酸化物を有する混在層を含む発光装置である。高融点金属材料の一例として、窒化チタンが挙げられる。

別形態の本発明は、反射性を有する第１の電極が有する第１の導電層及び第２の導電層と、第２の導電層に接して設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた、透光性を有する第２の電極と、を有し、第２の導電層は高融点金属材料からなり、電界発光層において、第２の導電層と接する領域には金属酸化物を有する混在層が設けられている発光装置である。高融点金属材料の一例として、窒化チタンが挙げられる。

別形態の本発明は、積層された第１の電極と、第１の電極上に設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた第２の電極とを有する赤色、緑色、及び青色を呈する複数の発光素子を有し、第１の電極は、電界発光層と接する側に窒化チタンからなる導電膜を含み、電界発光層は、第１の電極と接する側に金属酸化物を有する混在層を含み、赤色、緑色、及び青色を呈する発光素子において、第１の電極の膜厚は同一であり、電界発光層、具体的には金属酸化物を有する混在層の膜厚が異なっている発光装置である。

別形態の本発明は、第１の電極が有する第１の導電層及び第２の導電層と、第２の導電層に接して設けられた電界発光層と、電界発光層上に設けられた第２の電極とを有する赤色、緑色、及び青色を呈する複数の発光素子を有し、第２の導電層は窒化チタンからなり、電界発光層において、第２の導電層と接する領域には金属酸化物を有する混在層が設けられており、赤色、緑色、及び青色を呈する発光素子において、第１の電極の膜厚は同一であり、電界発光層の膜厚、具体的には金属酸化物を有する混在層の膜厚が異なっている発光装置である。

また本発明において第１の電極にはスイッチング用素子として薄膜トランジスタが接続されている。当該薄膜トランジスタはｎチャネル型又はｐチャネル型を有する。

なお電界発光層において、第１の電極に接する層に金属酸化物の混在層ではなく、酸化インジウム酸化スズ合金（ＩＴＯ）等の透明導電層を用いてもよい。透明導電層を用いる場合、透明導電層と接触抵抗が低い、高融点金属材料を、第１の電極の上層に用いればよい。

また反射電極には、アルミニウムの代わりにアルミニウム合金、銀、又は銀合金を用いてもよい。アルミニウム合金、銀、銀合金も反射性を有する金属材料であるからである。また、窒化チタンの代わりに、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）を用いてもよい。これら材料を代替する場合、電界発光層の下層であって、金属酸化物を有する混在層と接する側には、該層と接触抵抗が低い、高融点金属材料を第１の電極の上層に用いる。

発光素子の反射電極にアルミニウム等の反射性の高い電極材料と、窒化チタン等の高融点金属材料とからなる積層構造を用いることにより、金属酸化物を有する混在層と、当該反射電極の接触抵抗を良好にすると同時に、高い光の取り出し効率を得ることができる。その結果、従来の反射電極であるアルミニウム単層、又は窒化チタン単層を用いる場合に比べて、高い輝度を持った発光素子及び発光装置を提供することができる。

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、発光素子の構成について説明する。

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の電極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１の電極１０１と、第２の電極１０２とに電位差を与えると、発光することができる。例えば第１の電極の電位を、第２の電極の電位より高くすると、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し、第２の電極１０２から発光を得ることができる。このような発光は、透光性を有する第２の電極１０２から発光を得ることができる。言い換えると、発光を取り出したい側の電極に、透光性を有する材料を用いる。

第１の電極１０１は反射性を有し、第２の電極１０２は透光性を有する。反射性を有する電極を反射電極と記し、透光性を有する電極を透明電極と記すことができる。

このような発光素子において、第１の電極１０１を少なくとも２層の導電層１０１ａ、１０１ｂから構成する。すなわち第１の電極１０１を積層構造によって構成する。その結果、第１の電極１０１に対する光の反射率を高めると同時に、第１の層１１１に金属酸化物を有する混在層といった酸素を含有する層を用いた場合であっても、第１の層１１１との接触抵抗を良好なものとすることができる。

第１の導電層１０１ａには反射性の高い、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金、これらのいずれかを有する合金を用いることができる。このような反射性の高い材料は酸化しやすいため、後に第１の層１１１を形成するとき、表面に酸化物が形成される恐れがあることがわかった。酸化物が形成されると絶縁性特性を示すようになり、接触抵抗が増加してしまう。また、金属酸化物を有する混在層を有する発光素子は、その特性が高く、好ましかった。そこで、第２の導電層１０１ｂには高融点金属材料、例えば窒化チタン、チタン、タングステン、モリブデンを用いることとした。すなわち、第２の導電層１０１ｂとして用いられる高融点金属材料からなる導電層とは、金属酸化物を有する混在層の形成によって酸化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料である。

なお金属酸化物を有する混在層とは、当該金属酸化物と、有機化合物とが混在している層である。混在層は、金属酸化物と有機化合物とが厳密に混在している必要はなく、共蒸着法によって作製された程度に混在した状態を含む。例えば、共蒸着法によって作製した結果、各層が非常に薄く積層した状態も含まれる。

本構成により、第１の電極１０１の反射性を高めると同時に、第１の層１１１との接触抵抗を良好なものとすることができる。

また第２の電極１０２である透明電極には、ＩＴＯ、ＩＴＯに珪素が混入したＩＴＳＯ、２から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。また上記の反射性材料を薄くし、透光性を有するように薄膜化して形成してもよい。このような薄膜化された反射性の材料を用いることによって、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間で発光を干渉させることができ、取り出し効率を高めることができる。

これらの反射電極や透明電極は、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。また反射電極において、第１の導電層１０１ａと第２の導電層１０１ｂとは、大気開放することなく連続して形成することができる。さらに、第１の電極１０１から第２の電極１０２までを、大気開放することなく連続して形成することもできる。発光素子の不純物汚染を防止する点で有利である。

次に第１の層１１１から第３の層１１３の構成について説明する。

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と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、モル比が０．５から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）と成るように第１の層１１１が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。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、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、レニウム酸化物、タングステン酸化物、ルテニウム酸化物、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、及びタンタル酸化物等のいずれかの金属酸化物を用いることができる。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。

正孔輸送性物質となる有機化合物と、その物質に対して電子受容性を示す金属酸化物とが混在した混在層は、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。

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混在層から形成すると、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、第１の電極１０１と第２の電極１０２との短絡を防止することができる。

さらに、発光素子において、第１の電極１０１で反射する発光層からの光と、発光層から直接出射される光とに干渉を生じさせ、発光素子の光の外部取り出し効率を高めることもできる。このように取り出し効率を高めるためには、第１の層１１１の膜厚を制御すればよい。また発光素子からの光によって、発光色ごとに第１の層１１１の膜厚を異ならせるとよい。

このような第１の層１１１と接触抵抗が良好な材料を、第１の電極１０１の上層である第２の導電層１０１ｂに用いる。本実施の形態では、第１の層１１１にモリブデン酸化物を含む混在層を用い、第２の導電層１０１ｂに窒化チタンを用い、第１の電極１０１の下層である第１の導電層１０１ａにはアルミニウムを用いる。その結果、第１の電極１０１と第１の層１１１との接触抵抗を良好にすると同時に、高い光の取り出し効率を得ることができる。

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といった機能的に異なる層を有することができる。勿論、第２の層１１２は発光層１２２のみからなる単層であってもよい。

また第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を有すればよい。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。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。

発光物質を分散させるために用いる物質には、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：Ｚｎｐｐ_２）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。但し、発光物質を分散させ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、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、第２の層１１２に、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）キノキサリナイト］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ［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以上６８０ｎｍ以下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、第２の層１１２に、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以上５５０ｎｍ以下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、第２の層１１２に、９，１０−ジ（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−ジ（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−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以上５００ｎｍ以下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。

なお、図１に示すように正孔輸送層１２１を設けたことにより、第１の電極１０１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。具体的な材料は、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。

また、図１に示すように、第２の電極１０２と発光層１２２との間に電子輸送層１２３を設けることができる。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。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。具体的な材料は、Ａｌｑ_３、Ａｌｍｑ_３、ＢｅＢｑ_２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）_２、Ｚｎ（ＢＴＺ）_２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ等を用いて形成することができる。但し、電子輸送層１２３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。

さらに図１に示すように、第２の電極１０２と電子輸送層１２３との間には、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１０２等から電子輸送層１２３へ電子の注入を補助する機能を有する層である。具体的な材料は、フッ化カルシウムやフッ化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などを用いることができる。この他、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）やバソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などのいわゆる電子輸送性の材料にリチウムなどのドナー性化合物を添加した層も用いることができる。また、上述した電子輸送性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層により、電子注入層１２４を形成してもよい。但し、電子注入層１２４は、これらに限定されるものではない。

なお、第２の層１１２に含まれる層のうち第１の層１１１と接する層は、第２の層１１２が積層構造を有する場合、正孔輸送層１２１に相当する。

また第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−（４−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−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−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）、４，４’ −ビス（５−メチル−ベンゾオキサゾール−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が、モル比が０．５から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。

また、第２の層１１２は発光層のみの単層構造からなる場合があったり、又は正孔輸送層１２１等を有しない場合もある。このような場合であって発光層が第３の層１１３と接するとき、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は、発光物質を分散状態とするための物質に相当する。また、発光物質そのものに相当することがある。発光物質そのものとなるのは、Ａｌｑ_３等のように特に分散状態としなくても発光することができ、且つキャリアの輸送性の良い発光物質では、分散状態とすることなくＡｌｑ_３のみからなる層を発光層として機能させることができるためである。

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

以上のような発光素子において、第１の電極として、金属酸化物を有する混在層に接した、高融点金属材料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する混在層に接して設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明により、第１の電極１０１による反射性を高めると同時に、第１の電極１０１と第１の層１１１との接触抵抗を良好なものとすることができる。なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図１に示した発光素子の構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有する第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成する。その結果、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、第３の層１１３との接触抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態２）
さらに本発明において、各発光色（赤色、緑色、青色）を呈する発光素子ごとに、電界発光層のいずれか一つの層の膜厚を異ならせてもよい。その結果、発光波長の異なる発光素子に対して、光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態では、実施の形態１に示した電極構造に加えて、電界発光層、つまり第１の電極及び第２の電極を除くいずれか一の層の膜厚を異ならせた発光素子について説明する。

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、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の膜厚は共通なものとし、第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、第２の層１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ、第３の層１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂのいずれかの膜厚を異ならせる。例えば、第１の層１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂを発光色毎に異ならせる。その結果、発光波長の異なる発光素子に対して、光の取り出し効率を高めることができる。

これは発光領域からの光が入射した場合、反射電極たる第１の電極１０１での反射光には、位相の反転が生じ、直接光と反転光とによって光の干渉効果が生じる。その結果、発光領域と反射電極との光学的距離（屈折率×距離に相当）が、発光波長の［（２ｍ−１）／４］倍（ｍは任意の正の整数）、具体的には、光学的距離＝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。これは光の干渉が強め合う条件である。このように強め合う条件を満たす光学的距離はいくつもあるため、光学的距離自体を発光色ごとに異ならせてもよい。例えば、波長の関係で膜厚が薄くなってしまう青系色は光学的距離＝３／４を満たし、その他の赤系色、緑系色は光学的距離＝１／４を満たすようにする。その結果、青系色において、光学的距離＝１／４を満たす場合よりも、光学的距離＝３／４を満たす場合の方が厚膜化でき、電極間短絡を防止することができる。勿論、光学的距離の数値は一例である。一方、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）具体的には、ｍ＝１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなる。これは光の干渉が弱め合う条件である。

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的距離が、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１１１から第３の層１１３のいずれかの膜厚を各発光素子で異ならせるとよい。

特に、第１の層１１１から第３の層１１３において、電子と正孔が再結合する発光領域から反射電極との間の層の膜厚を異ならせると好ましい。また、発光領域から透明電極たる第２の電極１０２との間の層の膜厚を異ならせてもよい。さらにこれら両方の層の膜厚を異ならせても構わない。このようにして、発光を効率よく外部に取り出すことができるように、各層の膜厚を決定する。

第１の層１１１から第３の層１１３のいずれかの膜厚を異ならせるため、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混在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、有機化合物と無機化合物である金属酸化物とを有する混在層は厚膜化する場合であっても、駆動電圧を高くすることがない。さらには、駆動電圧自体を低くすることもできる。

そして第１の層１１１から第３の層１１３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。

また、第１の層１１１から第３の層１１３を蒸着法で形成する場合、蒸着マスクをそのまま用いることができる。一方、反射電極や透明電極の膜厚を異ならせる場合では、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ため、第１の層１１１から第３の層１１３のいずれかの膜厚を異ならせると好ましい。

このように膜厚を異ならせた構成を組み合わせることによって、光の取り出し効率をより高めることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する画素の断面構造について、説明する。また、発光素子への電流の供給を制御するトランジスタ（以下、駆動用トランジスタと呼ぶ）がｐ型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であるとする。

図３の画素断面図は、各発光素子６０３Ｒ、６０３Ｇ、６０３Ｂ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を示す。また、発光素子６０３Ｒ、６０３Ｇ、６０３Ｂからはそれぞれ各発光色（ＲＧＢ）を呈すことができる（以下、合わせて発光素子６０３とも表記する）。発光素子６０３は、積層された第１の電極１０１（第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂからなる）と第２の電極１０２を有し、それらの間には電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂが設けられている。電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂは、第１の層１１１乃至第３の層１１３に相当する。第１の電極１０１と、ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、厚さが１０乃至２００ｎｍであって、島状に分離された半導体膜により、チャネル形成領域を有する。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、結晶性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、ランプアニールと表記する）、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から数百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の導電層及び第２の導電層が積層しているゲート電極、ゲート電極上に絶縁膜を有する。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂは、ｐ型の不純物領域を有する半導体膜を有する。本実施の形態では、不純物領域として高濃度不純物領域のみを有する、所謂シングルドレイン構造とする。勿論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）構造や不純物領域がゲート電極と重なったＧＯＬＤ（ＧａｔｅＯｖｅｒｌａｐｐｅｄＤｒａｉｎ）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６０７上には開口部を有する隔壁６０８が形成されている。当該開口部では、積層された第１の電極１０１が露出しており、当該第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。

電界発光層６０５Ｒ、６０５Ｇ、６０５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３に相当する。そのため電界発光層において、発光色毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚を異ならせ、光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態は、上方出射型であるため、積層された第１の電極１０１に近い第１の層１１１の膜厚を、各発光色で異ならせるとよい。

さらに好ましくは、第１の層１１１に有機化合物と、金属酸化物とが混在する混在層を用いると、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。このように有機化合物と、金属酸化物とが混在する混在層を用いる場合、積層された第１の電極１０１の上層である第２の導電層１０１ｂは窒化チタン等の高融点金属材料であり、該混在層との接触抵抗の低い材料とする。また第１の導電層１０１ａは、アルミニウム等の反射性の高い材料とする。なお第１の導電層１０１ａ、第２の導電層１０１ｂの詳細は、上記実施の形態を参照することができる。

その結果、当該混在する層と第１の電極１０１の接触抵抗を良好にすると同時に、高い光の取り出し効率を得ることができる。加えて、第１の層１１１の膜厚を、各発光色で異ならせることによって、光の取り出し効率をより高めることができる。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、積層された第１の電極１０１は、反射性の高い材料からなる第１の導電層１０１ａと、高融点金属材料であり、第１の層１１１との接触抵抗が良好な材料からなる第２の導電層１０１ｂからなる。第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂの材料は実施の形態１を参照することができる。

第２の電極１０２の材料は、透光性材料から形成する。具体的な材料は、実施の形態１を参照することができる。

なお本実施の形態において、第１の電極１０１が陽極として機能し、第２の電極１０２が陰極として機能する。そのため、第１の電極１０１は仕事関数の小さい材料からなり、第２の電極１０２は仕事関数の大きい材料からなるとよい。

ＴＦＴ６０１Ｒ、６０１Ｇ、６０１Ｂがｐ型であるため、当該ＴＦＴに接続される配線を、そのまま陽極たる第１の電極１０１として機能させることもできる。このように配線を共用することによって工程数を削減することもできる。

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樹脂で形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む絶縁物（以下、シロキサン絶縁物と呼ぶ）を用いて形成することができる。シロキサン系樹脂はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また層間絶縁膜６０７には、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、電界発光層の成膜不良、所謂段切れを防ぎ、第１の電極１０１と第２の電極１０２との短絡を防止できる。

このように、発光素子６０３から発せられる光を、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上方出射型の発光装置を提供することができる。

本発明は、第１の電極１０１を積層構造として、金属酸化物を有する混在層に接する側に、高融点金属材料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する混在層に接して設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明により、第１の電極１０１の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第１の層１１１との接触抵抗を良好なものとすることができる。

なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図３に示した画素構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、電界発光層たる第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有する第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成し、下方から光を取り出す形態にもありうる。このような形態であっても、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第３の層１１３との接触抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、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の電極を陰極として機能させ、第２の電極を陽極として機能させる。そのため発光素子を、図１の発光素子の積層構造と逆とする。

このような発光素子の積層構造においても、電界発光層のうち反射電極に接する層に、金属酸化物を有する混在層を用いることができる。反射電極に反射性の高い材料、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、又は銀合金を用いるとその表面が酸化されて、当該混在層との接触抵抗が高くなってしまう。そのため、本実施の形態における発光素子であっても、反射電極の上層に、接触抵抗を考慮して、高融点金属材料である窒化チタン、チタン、タングステン、モリブデン等を用いることができる。

図４の画素断面図は、各発光素子６１３Ｒ、６１３Ｇ、６１３Ｂから発せられる光を第２の電極１０２側から取り出す上方出射型を示す。また図３と同様に、発光素子６１３Ｒ、６１３Ｇ、６１３Ｂからはそれぞれ各発光色（ＲＧＢ）を呈すことができる（以下、合わせて発光素子６１３とも表記する）。発光素子６１３は、積層された第１の電極１０１（第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂからなる）と第２の電極１０２を有し、それらの間には電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂが設けられている。電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、第１の層１１１乃至第３の層１１３に相当する。電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、発光色毎に膜厚が異なる。第１の電極１０１と、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。

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。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、積層された第１の電極１０１は、反射性の高い材料からなる第１の導電層１０１ａと、第１の層１１１との接触抵抗が良好な材料からなる第２の導電層１０１ｂと、を有する。第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂの材料は実施の形態１を参照することができる。

なお、第１の電極１０１が陰極として機能し、第２の電極１０２が陽極として機能する。そのため、第１の電極１０１は仕事関数の大きい材料からなり、第２の電極１０２は仕事関数の小さい材料からなるとよい。

なお、駆動用トランジスタがｎ型であるため、ＴＦＴ６１１Ｒ、６１１Ｇ、６１１Ｂに接続される配線をそのまま、陰極として機能する第１の電極１０１とすることができる。このように配線を共用することによって工程数を削減することができる。

電界発光層６１５Ｒ、６１５Ｇ、６１５Ｂは、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３に相当する。そのため電界発光層において、発光色毎に、第１の層から第３の層のいずれかの膜厚を異ならせ、光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態は、上方出射型であるため、積層された第１の電極１０１に近い第１の層１１１の膜厚を、各発光色で異ならせるとよい。

さらに、第１の層１１１に有機化合物と、金属酸化物とが混在する混在層を用いることができ、厚膜化による駆動電圧の上昇を防止できる。このような金属酸化物には、リチウム酸化物（Ｌｉ_２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ_２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ_２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等が挙げられる。また積層された第１の電極１０１の上層である第２の導電層１０１ｂは、窒化チタン、チタン、タングステン、モリブデン等の高融点金属材料であり、接触抵抗の低い材料とする。また第１の導電層１０１ａは、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金等の反射性の高い材料とする。

このように、発光素子６１３から発せられる光を、矢印で示すように第２の電極１０２側から取り出す上方出射型の発光装置を提供することができる。

本発明は、第１の電極１０１として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する混在層に接して設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明により、第１の電極１０１の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第１の層１１１との接触抵抗を良好なものとすることができる。なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図４に示した画素構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、電界発光層たる第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有する第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成し、下方から光を取り出す形態にもありうる。このような形態であっても、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第３の層１１３との接触抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、各トランジスタに非晶質半導体膜を有するトランジスタ（非晶質トランジスタ）を用いた場合における、画素の断面構造について説明する。

本実施の形態に示す画素構成においても、電界発光層のうち反射電極に接する層、金属酸化物を有する混在層を用いることができる。反射電極に反射性の高い材料である、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、又は銀合金を用いるとその表面が酸化されて、当該混在層との接触抵抗が高くなってしまう。そのため、本実施の形態における発光素子であっても、反射電極の上層に、接触抵抗を考慮して、高融点金属材料である窒化チタン、チタン、タングステン、モリブデン等を用いることができる。

なお本実施の形態では、非晶質トランジスタは、ｎ型半導体膜を有する。このようなｎ型半導体膜によって、ソース電極及びドレイン電極の接触抵抗を良好にすることができる。ｎ型を有するトランジスタ６２１Ｒ、６２１Ｇ、６２１Ｂを用いるため、第１の電極を陰極として機能させ、第２の電極を陽極として機能させる構造は実施の形態４と同様である。またその他の構成は実施の形態３及び４と同様であるため説明を省略する。

図１３の画素断面図は、各発光素子６２３Ｒ、６２３Ｇ、６２３Ｂ（以下、合わせて発光素子６２３とも表記する）から発せられる光を第２の電極１０２側から取り出す上方出射型を示す。また図３と同様に、発光素子６２３は、積層された第１の電極１０１（第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂからなる）と第２の電極１０２を有し、それらの間には電界発光層６２５Ｒ、６２５Ｇ、６２５Ｂが設けられている。電界発光層６２５Ｒ、６２５Ｇ、６２５Ｂは、第１の層１１１乃至第３の層１１３に相当する。電界発光層６２５Ｒ、６２５Ｇ、６２５Ｂは、発光色毎に膜厚が異なる。第１の電極１０１と、ＴＦＴ６２１Ｒ、６２１Ｇ、６２１Ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。

本実施の形態は上方出射型の場合であるため、積層された第１の電極１０１は、反射性の高い材料からなる第１の導電層１０１ａと、第１の層１１１との接触抵抗が良好な材料からなる第２の導電層１０１ｂからなる。第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂの材料は実施の形態１を参照することができる。

そして発光素子６２３から発せられる光を、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上方出射型の発光装置を提供することができる。

このような非晶質トランジスタを用いる場合、駆動回路はチップ６３０により形成する。そして、接続配線を用いて、非晶質トランジスタにチップ６３０が電気的に接続される。また別の接続配線６３１を介して、チップ６３０は外部回路と電気的に接続される。

このような非晶質トランジスタを画素部に設けると、平坦性が高く、積層数がトップゲート型トランジスタと比較して少ないため、表示装置の薄型化を図ることができる。

本発明は、第１の電極１０１として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成することを特徴とする。なお金属酸化物を有する混在層に接して設けられる導電層には、当該金属酸化物を有する混在層形成によって、酸化しない材料、又は酸化する場合であっても導電性を示す材料であればよい。本発明により、第１の電極１０１の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第１の層１１１との接触抵抗を良好なものとすることができる。なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図１３に示した画素構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、電界発光層たる第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有する第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成し、下方から光を取り出す形態にもありうる。このような形態であっても、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、電界発光層たる第３の層１１３との接触抵抗を良好なものとすることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、パッシブ型の画素構成について、図１４を用いて説明する。

図１４には、絶縁表面を有する基板（絶縁基板）上に発光素子６３３が設けられた画素構成を示す。なお基板上には、下地膜として機能する絶縁膜を設けてもよい。発光素子６３３は、積層された第１の電極１０１（第１の導電層１０１ａ及び第２の導電層１０１ｂからなる）と第２の電極１０２を有する。第１の電極１０１及び第２の電極１０２は、互いに交差するように設けられている。

第１の電極１０１及び第２の電極１０２の間、つまり第１の電極１０１と第２の電極１０２との交差部には電界発光層６２５が設けられている。電界発光層６２５は、第１の層１１１乃至第３の層１１３に相当する。例えば第１の層１１１に金属酸化物を有する混在層を用いる。

なお、パッシブ型の画素においては、隔壁やバンクとして機能する絶縁膜６２８（本実施の形態では第１の絶縁膜６２８ａ、第２の絶縁膜６２８ｂからなる）によって、隣接する電界発光層を分けることができる。第１の電極１０１上に、第１の絶縁膜６２８ａ及び第２の絶縁膜６２８ｂを形成する。所定の形状に加工、つまりパターニング後、第２の絶縁膜６２８ｂについては、下方に向かって細くなるような形状とする。すなわち、第２の絶縁膜６２８ｂの側面はある角度をもって傾く、所謂逆テーパ形状となっている。その結果、電界発光層６２５を全面に形成する場合であっても、絶縁膜６２８によって電界発光層６２５を分断することができ、隣接する電界発光層を分けることができる。

また第１の電極１０１には、スイッチング素子として機能するトランジスタ６３５が接続されている。本実施の形態では、当該トランジスタとして、同一基板上に形成された非晶質半導体膜を有する薄膜トランジスタを用いるが、これに限定されるものではなく結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタや単結晶シリコンからなるＩＣチップを用いてもよい。

このようなパッシブ型の画素構成において、第１の電極１０１に、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成する本発明は、パッシブ型の画素構造にも適用することができる。なお本発明は上記効果を得ることができればよく、図１４に示した画素構造に限定されるものではない。例えば、第２の電極１０２を反射電極とし、第３の層１１３に金属酸化物を有する混在層を適用する場合、積層構造を有する第２の電極１０２として、金属酸化物を有する混在層に接して、高融点金属材料からなる導電層を形成する。その結果、第２の電極１０２の反射性を高めると同時に、第３の層１１３との接触抵抗を良好なものとすることができる。

（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等価回路図について、図５、図１２を用いて説明する。

図５（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６１１５、走査線６１１６、それらの交差部に、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から映像信号が入力される。トランジスタ６１１０は、走査線６１１６に走査線駆動回路から入力される選択信号に従って、オンオフが制御され、トランジスタ６１１１へ入力される電流の供給を制御することができる。このようなトランジスタ６１１０をスイッチング用トランジスタと呼ぶことができる。トランジスタ６１１０がオンとなると、容量素子６１１２に電荷が蓄積され、当該電荷がトランジスタ６１１１のゲートソース間電位を超えると、トランジスタ６１１１がオンとなり、電源線６１１５から電流が供給される。そして、発光素子６１１３への電流が供給される。このようにして、発光素子６１１３の発光を制御することができる。このようなトランジスタ６１１１を駆動用トランジスタと呼ぶことができる。なお、図５（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５（Ｂ）は、図５（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６１１１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。具体的には、容量素子６１１２に蓄積された電荷を放電させるため、容量素子６１１２の両端にトランジスタ６１１８のソース電極及びドレイン電極が接続されている。そして走査線６１１９により、トランジスタ６１１８のオンオフが制御される。このようなトランジスタ６１１８を消去用トランジスタと呼ぶことができる。

トランジスタ６１１８により、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５（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５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示した画素に、新たにトランジスタ６１２５と、配線６１２６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６１２５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５（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への電流の供給の有無が制御できる。

図１２には、トランジスタ６１１１のゲートとソースとを同電位とし、強制的に発光素子６１１３に電流が流れない状態を作るために、ダイオード６１２８を設けた画素回路を示す。ダイオード６１２８は、トランジスタ６１１１のゲート電極と、走査線６１１９に接続されている。走査線６１１９が選択されると、ダイオード６１２８がオンとなり、走査線６１１９の電位とトランジスタ６１１１のゲート電位が同電位となり、トランジスタ６１１１がオフとなる。その結果、電源線６１１５からの電流が発光素子６１１３へ供給されることがなくなる。本実施の形態では、ダイオード６１２８がオンとなると、トランジスタ６１１１がオフとなるように、ｎ型のダイオードと、ｐ型のトランジスタを用い、走査線６１１９にはＨｉｇｈの信号を入力する。

本形態の画素構成において、発光素子６１１３を発光状態に維持する場合、走査線６１１９にＬｏｗの信号を入力する。すると、ダイオード６１２８がオフとなり、トランジスタ６１１１のゲート電位を維持することができる。

なお、ダイオード６１２８は、ダイオード接続したトランジスタ（ｎ型トランジスタであるためゲートとドレインを接続した形態）を用いる場合を示したが、整流性がある素子であればよい。例えばＰＮ型ダイオードでもよいし、ＰＩＮ型ダイオードでもよいし、ショットキー型ダイオードでもよいし、ツェナー型ダイオードでもよい。

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８）
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等のカメラ、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６を参照して説明する。

図６（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、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯情報端末機器を提供することができる。

図６（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は本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられたデジタルビデオカメラを提供することができる。

図６（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は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯電話機を提供することができる。

図６（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は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえら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６（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は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえられた携帯型のコンピュータを提供することができる。

図６（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は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができる。また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を向上させることができる。これらにより、駆動電圧がおさえら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、接触抵抗が良好となり充分な電流を流すことができ、また膜厚を制御することによって光の取り出し効率を向上させた本発明の発光装置により、駆動電圧がおさえられた電子機器を提供することができる。

本実施例では、発光素子においてアルミニウムと窒化チタンとが積層した反射電極を用いると、金属酸化物を有する混在層との接触抵抗が向上し、発光輝度を高めることができることを確認するためのシミュレーション結果を示す。なお本シミュレーションでは、金属酸化物としてモリブデン酸化物を用いた。

図７には、シミュレーションに用いた発光素子の構成を示す。発光素子は、第１の電極１０１として反射電極（５０ｎｍ）、第１の層１１１としてモリブデン酸化物を有する混在層（各発光色で異なる任意の膜厚）、第２の層１１２として各発光色を呈する発光層（合計４０ｎｍ）、第３の層１１３としてＡｌｑ_３（２０ｎｍ）、第２の電極１０２としてＢｚＯｓ：Ｌｉ（２０ｎｍ）と銀（１５ｎｍ）との積層を有する。発光層にはｔＢｕＤＮＡやＡｌｑ_３が含まれる。また、第２の電極１０２に用いる銀の膜厚が非常に薄いため透光性を有し、上方出射型の発光素子となる。

このような発光素子（素子領域２×２ｍｍ）に、６Ｖの電圧をかけたときの電流値は、反射電極にアルミニウムを用いた場合０．３７５（ｍＡ／ｃｍ^２）であり、高融点金属材料である窒化チタンを用いた場合７．８２５（ｍＡ／ｃｍ^２）であった。これより、アルミニウムはモリブデン酸化物を有する混在層との接触抵抗が高く、充分な電流を流すことができないことを示している。一方、窒化チタンはモリブデン酸化物を有する混在層との接触抵抗が低く、充分な電流を流すことができることを示している。そのため、モリブデン酸化物を有する混在層に接する層の反射電極には、高融点金属材料である窒化チタンを用いると好ましいことがわかる。

また、発光素子は光源が内部に設けられた構造のため、透明電極として透光性を有する程度に薄く形成したアルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金等の半透過膜を用いると強力な干渉を起こすため、光の取り出し効率を向上させることができる。
このように銀等による光の干渉を適用し、光の取り出し効率を高めるには、各発光色によって、発光領域と反射電極との距離を異ならせるとよい。

図８（Ａ）には視野角に対する、アルミニウムを反射電極にした場合の光の取り出し効率η_ｏｐｔを示す。なお光の取り出し効率は干渉の無い光源の光を１として規格した値である。
図８（Ａ）では赤色を呈する発光素子をその発光波長である６３０ｎｍ、緑色を呈する発光素子をその発光波長である５３０ｎｍ、青色を呈する発光素子をその発光波長である４５０ｎｍとして示す。モリブデン酸化物を有する混在層の膜厚は、赤色、緑色、青色を呈す発光素子から順に２３８ｎｍ、１７８ｎｍ、１２６ｎｍである。各色でモリブデン酸化物を有する混在層の膜厚を異ならせることによって、光の取り出し効率η_ｏｐｔを向上させることができる。

また図８（Ｂ）には視野角に対する、窒化チタンを反射電極にしたときの光の取り出し効率η_ｏｐｔのシミュレーション結果を示す。モリブデン酸化物を有する混在層の膜厚は、赤色、緑色、青色を呈す発光素子から順に２２６ｎｍ、１７２ｎｍ、１２６ｎｍである。各色でモリブデン酸化物を有する混在層の膜厚を異ならせることによって、光の取り出し効率η_ｏｐｔを向上させることができる。

図８（Ａ）（Ｂ）より、全視野角において、高融点金属材料である窒化チタンを反射電極にしたときの光の取り出し効率は、アルミニウムを反射電極にしたときの光の取り出し効率よりも低いことがわかる。

以上より、窒化チタンを用いるとモリブデン酸化物を有する混在層との接触抵抗が改善され充分な電流を流すことができるが、反射率が低いため、光の取り出し効率が低くなってしまうことがわかる。

ところで発光素子の輝度Ｉ_ｅｘｔは以下のような式で表される。
Ｉ_ｅｘｔ（ｃｄ／ｃｍ^２）＝η_ｅｘｔ（ｃｄ／Ａ）×Ｊ（電流密度：ｍＡ／ｃｍ^２）
η_ｅｘｔは発光素子の構成が一定であれば、光の取り出し効率に比例することを示している。したがって、光の取り出し効率をη_ｏｐｔとすれば
Ｉ_ｅｘｔ∝η_ｏｐｔ（ｃｄ／Ａ）×Ｊ
となる。

従って、６Ｖの電圧をかけたときの電流値と、図８のシミュレーション結果より、アルミニウムと、窒化チタンとのそれぞれを反射電極に用いたときの相対的な輝度を求めることができる。図９（Ａ）（Ｂ）には、アルミニウムと窒化チタンとのそれぞれを反射電極に用いた場合であって、６Ｖを印加した時における相対的な輝度を示す。図９（Ａ）には視野角に対する、アルミニウムを反射電極とした場合の輝度を示し、図９（Ｂ）には視野角に対する、窒化チタンを反射電極とした場合の輝度を示す。なお図９においても、図８と同様な膜厚となるように、モリブデン酸化物を有する混在層を、各発光色を呈する発光素子毎に異ならせ、光の取り出し効率を高める。

図９（Ａ）（Ｂ）より、全視野角において、高融点金属材料である窒化チタンを反射電極にしたときの輝度Ｉ_ｅｘｔは、アルミニウムを反射電極にしたときの輝度よりも高いことがわかる。

そこで、本発明ではアルミニウムの上に１から２０ｎｍの膜厚を有する窒化チタンを設けた反射電極によって、モリブデン酸化物を有する混在層との良好な接触抵抗を得ると同時に、反射電極に対する光の反射率の低下を抑え、つまり反射率を最大限とし、輝度の高い発光素子を実現した。

以下に、本発明の反射電極を用いた効果を示す実験結果を示す。

図７に示す発光素子において、アルミニウム上に窒化チタンを１０ｎｍ形成した反射電極を用いた２×２ｍｍ発光素子の６Ｖ印加時の電流値は８．０５（ｍＡ／ｃｍ^２）となった。すなわちアルミニウム上に窒化チタンを１０ｎｍ形成した反射電極を用いた場合、窒化チタンと同等のモリブデン酸化物を有する混在層との接触抵抗が得られることがわかる。またこの電流値は、窒化チタン単層を反射電極に用いた値よりも大きく、窒化チタンの単層よりアルミニウムと窒化チタンとの積層を、反射電極に用いた方が好ましいことを示す。

図１０にアルミニウム上に窒化チタンを５ｎｍ成膜した反射電極を用いたときの、光の取り出し効率を求めるシミュレーション結果を示す。図８（Ａ）に示したアルミニウムの場合と比較すると光の取り出し効率は低下する。しかし、図８（Ｂ）に示した窒化チタン単層に比べると、光の取り出し効率は大幅に改善されていることがわかる。

この結果と、６Ｖ印加時の電流値は８．０５（ｍＡ／ｃｍ^２）を用いると、アルミニウム上に窒化チタンを５ｎｍ成膜した反射電極に用いたときの、相対的な６Ｖ時における輝度Ｉ_ｅｘｔを計算することができる。その結果は、図１１のようになり、アルミニウムと窒化チタン単層に比較して大幅な輝度上昇を見込めることがわかる。

このようにアルミニウムの上に１から２０ｎｍ程度の薄い窒化チタンを設けた本発明により、モリブデン酸化物との良好な接触抵抗を得ると同時に、反射電極に対する光の反射率の低下を抑えて、輝度の高い発光素子を実現することができた。

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を示した断面図である本発明の発光素子を有する画素を示した断面図である本発明の発光素子を有する画素回路を示した図である本発明の発光素子を有する電子機器を示した図であるシミュレーションに用いた本発明の発光素子を示した図であるシミュレーション結果を示すグラフであるシミュレーション結果を示すグラフであるシミュレーション結果を示すグラフであるシミュレーション結果を示すグラフである本発明の発光素子を有する画素回路を示した図である本発明の発光素子を有する画素を示した断面図である本発明の発光素子を有する画素を示した断面図である

Claims

第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた電界発光層と、
前記電界発光層上に設けられた第２の電極と、をそれぞれ有する赤色、緑色、及び青色を呈する発光素子を有し、
前記電界発光層は、前記第１の電極と接する側に有機化合物と、モリブデン酸化物とを有する混在層を含み、
前記第１の電極は高融点金属材料と、反射性材料との積層構造を有し、
前記第１の電極は、前記混在層と接する側に前記高融点金属材料を有し、
前記高融点金属材料に、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらを有する化合物を用い、
前記赤色、緑色、及び青色を呈する発光素子において、前記第１の電極の膜厚は同一であり、且つ前記電界発光層が有する発光領域と、前記第１の電極との光学的距離はそれぞれ異なっていることを特徴とする発光装置。
絶縁基板上に形成された半導体膜と、
前記半導体膜中の不純物領域に接続された電極と、
前記電極に接続された、第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた電界発光層と、
前記電界発光層上に設けられた第２の電極と、をそれぞれ有する赤色、緑色、及び青色を呈する発光素子を有し、
前記電界発光層は、前記第１の電極と接する側に有機化合物と、モリブデン酸化物とを有する混在層を含み、
前記第１の電極は高融点金属材料と、反射性材料との積層構造を有し、
前記第１の電極は、前記混在層と接する側に前記高融点金属材料を有し、
前記高融点金属材料に、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらを有する化合物を用い、
前記赤色、緑色、及び青色を呈する発光素子において、前記第１の電極の膜厚は同一であり、且つ前記電界発光層が有する発光領域と、前記第１の電極との光学的距離はそれぞれ異なっていることを特徴とする発光装置。
請求項２において、
前記不純物領域はｐ型の不純物領域であることを特徴とする発光装置。
請求項２において、
前記不純物領域はｎ型の不純物領域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のいずれか一において、
前記第２の電極はＩＴＯ、ＩＴＯに珪素が混入したＩＴＳＯ、又は酸化亜鉛を含む酸化インジウムを有することを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の電極から前記発光素子の発光を取り出すことを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記反射性材料はアルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金、又は銀を含む合金であることを特徴とする発光装置。