以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、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載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の表示装置に用いる複合材料について説明する。なお、本明細書中において、複合とは、単に2つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
本発明で用いる複合材料は、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料である。複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。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。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、芳香族アミン化合物としては、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、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)などを挙げることができる。
また、以下に示す有機化合物を用いることにより、450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料を得ることができる。また、同時に抵抗率を1×106Ω・cm以下、代表的には5×104〜1×106Ω・cmとすることができる。
450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料に含まれる芳香族アミンとしては、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
また、450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
また、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)、2,3,5,6−トリフェニル−1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン等を用いることができる。
また、450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、9,10−ジ(ナフタレン−1−イル)−2−tert−ブチルアントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(4−フェニルフェニル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ジ(4−メチルナフタレン−1−イル)アントラセン(略称:DMNA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(ナフタレン−1−イル)フェニル]アントラセン、9,10−ビス[2−(ナフタレン−1−イル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(ナフタレン−1−イル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ジ(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
また、ポリ{4−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニル]アミノスチレン}(略称:PStDPA)、ポリ{4−[N−(9−カルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スチレン}(略称:PStPCA)、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
また、複合材料に用いる無機化合物としては、遷移金属酸化物が好ましい。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物であることが好ましい。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすく好ましい。
なお、複合材料を含む層の製造方法は、湿式法、乾式法を問わず、どのような手法を用いても良い。例えば、複合材料を含む層は、上述した有機化合物と無機化合物との共蒸着で作製することができる。なお、酸化モリブデンは真空中で蒸発しやすいため、蒸着法により複合材料を含む層を作製する場合、作製プロセスの面から好ましい。また、上述した有機化合物と金属アルコキシドを含む溶液を塗布し、焼成することによって複合材料を含む層を作製することもできる。塗布する方法としては、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。
本実施の形態で示す複合材料は、導電性が高い。よって、画素電極として用いることができる。
また、配線等を形成する金属材料は本実施の形態で示す複合材料とオーム接触をすることが可能となるため、仕事関数に依らず配線などを形成する材料を選ぶことができる。
なお、複合材料に含まれる有機化合物の種類を選択することにより、450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料を得ることができる。よって、自発光型の発光装置に用いる場合、発光領域からの発光を吸収することなく効率良く透過し、外部取り出し効率を向上させることができる。また、バックライトからの光についても吸収することなく、効率良く透過するため、外部取り出し効率を向上させることができる。
また、複合材料を含む層は、曲げに強い。つまり、可撓性を有する基板を用いて表示装置を作製する場合に好適に用いることができる。
また、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料を含む層は、有機化合物を含んでいるため、EL層との密着性に優れている。よって、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
また、複合材料を含む層は、EL層に効率良く正孔を注入することができる。よって、発光装置の画素電極として用いた場合、発光効率の高い発光装置を得ることができる。また、複合材料を含む層は、EL層に効率良く正孔を注入することができるため、陽極として用いることが好ましい。または、陰極として用い、複合材料を含む層と接する層に電子輸送性材料と電子輸送性材料に対し電子供与性を示す物質とを含む層を設けることが好ましい。
また、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料を含む層は導電性が高いため、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、外部への光の取り出し効率が高くなるように複合材料を含む層の膜厚を最適化することが可能となる。また、駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上を実現することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示した複合材料を、発光装置が有する発光素子の電極として用いた場合について説明する。
本発明を適用した発光装置の一態様について図1〜図2を用いて説明する。図2は発光装置を示す上面図であり、図1は図2をA−A’で切断した断面図である。
図1において、点線で囲まれているのは、発光素子115を駆動するために設けられているトランジスタ114である。発光素子115は、第1の電極111と第2の電極113との間にEL層112を有する。トランジスタ114のソース電極またはドレイン電極の一方と第1の電極111とは、第1層間絶縁膜106(106a、106b)を貫通している配線108、109によって電気的に接続されている。また、発光素子115は、隔壁層110によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態においては、基板101上に下地膜102が形成され、その上に設けられている。なお、下地膜は、基板からの不純物の拡散が起こらない場合には、必ずしも設けなくてもよい。
なお、図1に示されたトランジスタ114は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ114の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの(チャネル保護型)でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの(チャネルエッチ型)でもよい。なお、トランジスタ114は、ゲート電極105、ゲート絶縁膜104、半導体層103を有している。
また、トランジスタ114を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
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)を終端化させるため、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。珪化物を含む気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪化物を含む気体としては、SiH4、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることができる。この珪化物を含む気体を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1×1020atoms/cm3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019atoms/cm3以下、好ましくは1×1019atoms/cm3以下とする。なお、セミアモルファスなものを有する半導体を用いたTFT(薄膜トランジスタ)の移動度はおよそ1〜10m2/Vsecとなる。
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ114およびその他のトランジスタ(発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ)は全てNチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Nチャネル型またはPチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
さらに、第1層間絶縁膜106は、図1に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。例えば、図1に示すように、第1層間絶縁膜106aとして酸化珪素や窒化珪素から成る層、第1層間絶縁膜106bとして、アクリルやシロキサン樹脂から成る層を積層した構成としてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、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。他に、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化珪素膜(SiNO)、酸素含有量が窒素含有量よりも多い酸化窒化珪素膜(SiON)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)、アルゴン(Ar)を含む窒化珪素膜、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第1層間絶縁膜106は、無機膜または有機膜の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
隔壁層110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。また隔壁層110は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層110は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
なお、図1では、第1層間絶縁膜106のみがトランジスタ114と発光素子115の間に設けられた構成であるが、第1層間絶縁膜106の他、第2層間絶縁膜が設けられた構成のものであってもよい。第2層間絶縁膜は、第1層間絶縁膜106と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。第2層間絶縁膜としては、第1層間絶縁膜と同様な材料を用いて形成することができる。また、第2層間絶縁膜は、無機膜または有機膜の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
発光素子115において、第1の電極111および第2の電極113がいずれも透光性を有する電極である場合、第1の電極111側と第2の電極113側の両方から発光を取り出すことができる。また、第2の電極113のみが透光性を有する電極である場合、第2の電極113側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第1の電極111は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜(反射膜)が第1の電極111の下方に設けられていることが好ましい。また、第1の電極111のみが透光性を有する電極である場合、第1の電極111側から発光を取り出すことができる。この場合、第2の電極113は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第2の電極113の上方に設けられていることが好ましい。
また、発光素子115は、第1の電極111の電位よりも第2の電極113の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するようにEL層112が積層されたものであってもよいし、或いは、第1の電極111の電位よりも第2の電極113の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するようにEL層112が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ114はNチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ114はPチャネル型トランジスタである。
以上のように、本実施の形態では、トランジスタ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について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を発光素子と同一基板上に設けずに発光素子を駆動させるパッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1で示した複合材料を、発光装置が有する発光素子の電極として用いた場合について説明する。
本実施の形態では、実施の形態2とは異なる発光装置の一態様について、図3〜図5を参照して説明する。図3〜図5は表示装置の主要部を示す概略構成図である。
図3は表示装置の主要部を示す概略構成図である。基板410には、第1の電極416と、その電極と交差する方向に伸びる第2の電極418が設けられている。少なくとも、第1の電極416と第2の電極418との交差部には、実施の形態2で説明したものと同様な発光層が設けられ、発光素子を形成している。図3の発光装置は、第1の電極416と第2の電極418を複数本配置して、画素となる発光素子をマトリクス状に配列させ、表示部414を形成している。この表示部414において外部回路が第1の電極416と第2の電極418の電位を制御して個々の発光素子の発光及び非発光を制御して、動画及び静止画を表示することができる。
この発光装置は、基板410の一方向に延設される第1の電極416と、それと交差する第2の電極418のそれぞれに映像を表示する信号を印加して発光素子の発光及び非発光を選択する。すなわち、画素の駆動は、もっぱら外部回路から与えられる信号で行う単純マトリクス型の表示装置である。このような表示装置は、構成が簡単であるので、大面積化をしても容易に製造をすることができる。
なお、対向基板412は必要に応じて設ければ良く、表示部414の位置に合わせて設けることで保護部材とすることもできる。これは、板状の硬材としなくても、樹脂フィルム若しくは樹脂材料を塗布して代用することもできる。第1の電極416及び第2の電極418は基板410の端部に引き出され、外部回路と接続する端子を形成している。すなわち第1の電極416及び第2の電極418は基板410の端部でフレキシブル配線基板420、422とコンタクトを形成する。外部回路としては、映像信号を制御するコントローラ回路の他、電源回路、チューナ回路などが含まれる。
図4は表示部414の構成を示す部分拡大図を示す。図4の構成は、実施の形態1で示した複合材料を含む層を、第1の電極として用いた構成である。図4(A)において、第1の電極416の端部は絶縁層424で覆われている。そして、絶縁層424上には隔壁層428が設けられている。隔壁層428の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層428の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層424の面方向と同様の方向を向き、絶縁層424と接する辺)の方が上辺(絶縁層424の面方向と同様の方向を向き、絶縁層424と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層428を設けることで、EL層426及び第2の電極418を、隔壁層428を使って自己整合的に形成することができる。
補助電極430は第1の電極416を実施の形態1で示した複合材料を含む層で形成する場合に、抵抗損失を低減するために設けると好ましいものである。この場合、補助電極430は導電率の高い物質で形成することが好ましく、チタン、タングステン、クロム、タンタルなどの高融点金属、若しくは高融点金属とアルミニウム、銀などの低抵抗金属とを組み合わせて形成すると良い。
図5は、実施の形態1で示した複合材料を含む層を第2の電極として用いた構成である。図5において、第2の電極418の抵抗損失を低減するために、補助電極432を第2の電極の上部に設けることが好ましい。この場合、補助電極432は導電率の高い物質で形成することが好ましく、チタン、タングステン、クロム、タンタルなどの高融点金属、若しくは高融点金属とアルミニウム、銀などの低抵抗金属とを組み合わせて形成すると良い。
上記において、第1の電極416としてアルミニウム、チタン、タンタルなどを用い、第2の電極418として実施の形態1で示した複合材料を含む層を用いれば、対向基板412側に表示部414が形成される表示装置とすることができる。第1の電極416として実施の形態1で示した複合材料を含む層を用い、第2の電極418としてアルミニウム、チタン、タンタルなどを用いれば、基板410側に表示部414が形成される表示装置とすることができる。また、第1の電極416と第2の電極418を共に実施の形態1で示した複合材料を含む層で形成すれば、両面表示型の表示装置とすることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態4)
本発明を適用した発光装置が有する発光素子の一態様について図6を用いて以下に説明する。
本発明を適用した発光装置が有する発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。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。
本形態において、発光素子は、第1の電極202と、第2の電極204と、第1の電極202と第2の電極204との間に設けられたEL層203(発光ユニットとも記す)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204は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第1の電極202の方が第2の電極204よりも電位が高くなるように、第1の電極202と第2の電極204に電圧を印加したときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
基板201は発光素子の支持体として用いられる。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、発光素子を作製する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としては、実施の形態1で示した複合材料を含む層を用いることができる。実施の形態1で示した複合材料を含む層は、配線等を形成する金属材料とオーム接触をすることが可能となるため、仕事関数に依らず配線を形成する材料を選ぶことができる。
また、複合材料に含まれる有機化合物の種類を選択することにより、450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料を得ることができる。よって、自発光型の発光装置に用いる場合、発光領域からの発光を吸収することなく効率良く透過し、外部取り出し効率を向上させることができる。
また、複合材料を含む層は、曲げに強い。つまり、可撓性を有する基板を用いて表示装置を作製する場合に好適に用いることができる。
また、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料を含む層は、有機化合物を含んでいるため、EL層との密着性に優れている。よって、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
また、複合材料を含む層は、EL層に効率良く正孔を注入することができる。よって、発光装置の画素電極として用いた場合、発光効率の高い発光装置を得ることができる。また、本実施の形態では、複合材料を含む層を陽極として用いているため、EL層に効率良く正孔を注入することができる。
また、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料を含む層は導電性が高いため、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、外部への光の取り出し効率が高くなるように複合材料を含む層の膜厚を最適化することが可能となる。また、駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上を実現することができる。
EL層203は単層でもよいし、複数の層が積層された構成であってもよい。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と、発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層(ホールブロッキング層)、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。なお、図6では、一態様として、第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214、第5の層215を積層したEL層について説明する。
第1の層211は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、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、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(CuPc)等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子化合物等によっても正孔注入層を形成することができる。
また、第1の層211として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第1の電極202として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることができる。アクセプター性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
なお、実施の形態1で示した複合材料を含む層は、正孔注入性に優れているため、第1の層211は設けなくてもよい。
第2の層212は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα−NPD)や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)、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−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に1×10−6cm2/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、正孔輸送性の高い物質を含む層は、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3の層213は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、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:Alq)や2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)等のキャリア輸送性が高く膜質がよい(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。発光性の高い物質としては、具体的には、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、N,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)やクマリン6、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(略称:DCM1)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−[2−(ジュロリジン−9−イル)ビニル]−4H−ピラン(略称:DCM2)、9,10−ジフェニルアントラセン、5,12−ジフェニルテトラセン(略称:DPT)、ペリレン、ルブレンなどの一重項発光材料(蛍光材料)や、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(btp)2(acac))などの三重項発光材料(燐光材料)などを用いることができる。但し、Alq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、発光層としても構わない。
第4の層214は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(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(III)(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−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)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−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)、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1×10−6cm2/Vs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、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、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5の層215は電子注入性の高い物質を含む層である。第5の層215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又はそれらの化合物を用いることができる。また、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又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばAlq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。なお、電子注入層として、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を用いることにより、第2の電極204からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
第2の電極204を形成する物質としては、仕事関数の小さい(具体的には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、元素周期表の第1族または第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(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第2の電極204と第4の層214との間に、第5の層215を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等様々な導電性材料を第2の電極204として用いることができる。
また、EL層203の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、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204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第3の層213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213に発光領域が形成されるような構成となっている。
発光は、第1の電極202または第2の電極204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。なお、第1の電極202は透光性の高い複合材料を用いて形成されているため、第1の電極を通って外部に発光が取り出される構成とすることが好ましい。第1の電極202のみが透光性を有する電極である場合、図6(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1の電極202および第2の電極204がいずれも透光性を有する電極である場合、図6(B)に示すように、発光は第1の電極202および第2の電極204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204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を防ぐように、第1の電極202および第2の電極204から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であれば、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、正孔ブロック材料等から成る層を、発光層と自由に組み合わせて構成すればよい。
図7に示す発光素子は、基板201上に、陰極として機能する第2の電極204、電子注入性の高い物質を含む第5の層215、電子輸送性の高い物質を含む第4の層214、発光性の高い物質を含む第3の層213、正孔輸送性の高い物質を含む第2の層212、正孔注入性の高い物質を含む第1の層211、陽極として機能する第1の電極202とが順に積層された構成となっている。
発光は、第1の電極202または第2の電極204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。なお、第1の電極202は透光性の高い複合材料を用いて形成されているため、第1の電極を通って外部に発光が取り出される構成とすることが好ましい。第1の電極202のみが透光性を有する電極である場合、図7(A)に示すように、発光は第1の電極202を通って基板側と逆側から取り出される。また、第1の電極202および第2の電極204がいずれも透光性を有する電極である場合、図7(B)に示すように、発光は第1の電極202および第2の電極204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、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態4とは異なる発光素子の一態様について図8を用いて以下に説明する。
本形態において、発光素子は、第1の電極302と、第2の電極304と、第1の電極302と第2の電極304との間に設けられたEL層303とから構成されている。なお、本形態では第1の電極302は陰極として機能し、第2の電極304は陽極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第1の電極302の方が第2の電極304よりも電位が低くなるように、第1の電極302と第2の電極304に電圧を印加したときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
第1の電極302としては、実施の形態1で示した複合材料を含む層を用いることができる。実施の形態1で示した複合材料を含む層は、配線等を形成する金属材料とオーム接触をすることが可能となるため、仕事関数に依らず配線等を形成する材料を選ぶことができる。
また、複合材料に含まれる有機化合物の種類を選択することにより、450nm以上800nm以下の波長領域において、吸収ピークを有しない複合材料を得ることができる。よって、自発光型の発光装置に用いる場合、発光領域からの発光を吸収することなく効率良く透過し、外部取り出し効率を向上させることができる。
また、複合材料を含む層は、曲げに強い。つまり、可撓性を有する基板を用いて表示装置を作製する場合に好適に用いることができる。
また、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料を含む層は、有機化合物を含んでいるため、EL層との密着性に優れている。よって、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
また、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料を含む層は導電性が高いため、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、外部への光の取り出し効率が高くなるように複合材料を含む層の膜厚を最適化することが可能となる。また、駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上を実現することができる。
EL層303は、実施の形態4に示したように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と、発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。図8では、一態様として、電子注入性の高い物質を含む第2の層312、電子輸送性の高い物質を含む第3の層313、発光性の高い物質を含む第4の層314、正孔輸送性の高い物質を含む第5の層315、正孔注入性の高い物質を含む第6の層316とが積層された構成を示している。なお、後述する電子輸送性の高い物質と電子輸送性の高い物質に対して電子供与性を示す物質とを含む第1の層311を設けた場合、電子注入性の高い物質を含む第2の層312は設けなくともよい。
なお、EL層303において、第1の電極302と接する層には、電子輸送性の高い物質と電子輸送性の高い物質に対して電子供与性を示す物質とを含む第1の層311を設けることが好ましい。電子輸送性の高い物質としては、実施の形態4で示した電子輸送性の高い物質を用いることができる。また、電子輸送性の高い物質に対して電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩を用いることができる。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。
複合材料を含む層と、電子輸送性の高い物質と電子輸送性の高い物質に対して電子供与性を示す物質とを含む第1の層311とを、積層することにより、キャリア発生層としての役割を担うことができる。よって、電子輸送性の高い物質と電子輸送性の高い物質に対して電子供与性を示す物質とを含む第1の層311から発光性の高い物質を含む第4の層へ電子が注入され、陽極として機能する第2の電極304から注入された正孔と再結合し、発光することができる。
実施の形態4と同様に、発光は、第1の電極302または第2の電極304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。なお、第1の電極302は透光性の高い複合材料を用いて形成されているため、第1の電極を通って外部に発光が取り出される構成とすることが好ましい。第1の電極302のみが透光性を有する電極である場合、図8(A)に示すように、発光は第1の電極302を通って基板側から取り出される。また、第1の電極302および第2の電極304がいずれも透光性を有する電極である場合、図8(B)に示すように、発光は第1の電極302および第2の電極304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。
また、EL層303の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、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。
なお第1の電極302と第2の電極304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を防ぐように、第1の電極302および第2の電極304から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であれば、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、正孔ブロック材料等から成る層を、発光層と自由に組み合わせて構成すればよい。
図9に示す発光素子は、基板301上に、陽極として機能する第2の電極304、正孔注入性の高い物質を含む第6の層316、正孔輸送性の高い物質を含む第5の層315、発光性の高い物質を含む第4の層314、電子輸送性の高い物質を含む第3の層313、電子注入性の高い物質を含む第2の層312、電子輸送性の高い物質と電子輸送性の高い物質に対して電子供与性を示す物質とを含む第1の層311、陰極として機能する第1の電極302とが順に積層された構成となっている。
図8に示した発光素子と同様に、発光は、第1の電極302または第2の電極304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。なお、第1の電極302は透光性の高い複合材料を用いて形成されているため、第1の電極を通って外部に発光が取り出される構成とすることが好ましい。第1の電極302のみが透光性を有する電極である場合、図9(A)に示すように、発光は第1の電極302を通って基板と逆側から取り出される。また、第1の電極302および第2の電極304がいずれも透光性を有する電極である場合、図9(B)に示すように、発光は第1の電極302および第2の電極304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、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
例えば、実施の形態4に示した複合材料を含む層を陽極として機能する第2の電極に接するように設けることにより、第2の電極からの正孔注入性を高めることができる。
また、実施の形態4に示した複合材料を含む層を陽極として機能する第2の電極として用いることも可能である。複合材料を含む層を第2の電極として用いる場合、複合材料を含む層は正孔注入性に優れているため、正孔注入層を設けなくてもよい。また、複合材料を含む層は、透光性に優れているため、第1の電極および第2の電極を通して外部に発光を効率よく取り出すことができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態4とは異なる発光素子の一態様について図10を用いて以下に説明する。
本実施の形態では、複数の発光ユニット(EL層とも記す)を積層した構成の発光素子(以下、積層型素子という)の態様について、図10を参照して説明する。この発光素子は、第1の電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。
図10において、第1の電極501と第2の電極502との間には、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512が積層されている。第1の電極501と第2の電極502は実施の形態4〜実施の形態5と同様なものを適用することができる。また、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態4〜実施の形態5と同様なものを適用することができる。
電荷発生層513には、有機化合物と無機化合物の複合材料が含まれている。この有機化合物と無機化合物の複合材料は、実施の形態1で示した複合材料であり、有機化合物とV2O5やMoO3やWO3等の無機化合物を含む。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が1×10−6cm2/Vs以上であるものを適用することが好ましい。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。有機化合物と無機化合物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
なお、電荷発生層513は、有機化合物と無機化合物の複合材料と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と無機化合物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と無機化合物の複合材料を含む層と、透光性導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
いずれにしても、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512に挟まれる電荷発生層513は、第1の電極501と第2の電極502に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。
本実施の形態では、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現できる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態7)
本実施の形態は、実施の形態1で説明した複合材料で画素電極を形成する液晶表示装置の一例について図面を参照して説明する。本実施の形態ではVA(Vertical Alignment)型液晶について示す。VA型液晶とは、液晶パネルの液晶分子の配列を制御する方式の一種である。VA型液晶は、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子が垂直方向を向く方式である。本実施の形態では、特に画素(ピクセル)をいくつかの領域(サブピクセル)に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されている。これをマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計という。以下の説明では、マルチドメイン設計が考慮された液晶パネルの画素について、製造工程に従って説明する。
図11と図12は、ゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層を形成する段階を示している。なお、図11は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図12に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
基板600は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製される無アルカリガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、ステンレス合金などの金属基板の表面に絶縁層を設けた基板を適用しても良い。
ゲート配線602は、チタン、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属で形成する。ゲート配線602を低抵抗化するにはアルミにニウムを用いることが好ましいが、この場合にはアルミニウム層の上下を、チタン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属で挟んだ構造にすることが好ましい。これは、アルミニウムの腐蝕を防ぎ、耐熱性を向上させるためである。なおゲート配線602は、半導体層と重なる位置で所謂ゲート電極として機能する。すなわち電界効果型トランジスタの一種であるTFTにおいてゲート電圧を印加する電極として機能する。ここでは、説明の便宜上、ゲート配線と呼んで以下の説明を行うが、機能的にはゲート電極としての構成要素を備えている。また、同じ層を使って、容量配線604を形成する。容量配線604は、画素に印加した電圧を保持するために設ける保持容量の一方の電極を形成するものである。
ゲート配線602及び容量配線604の上層に第1絶縁層606を形成する。第1絶縁層606としては、窒化シリコン若しくは窒化シリコンと酸化シリコンの積層を用いて形成することが好ましい。第1絶縁層606はゲート絶縁層として用いる。第1絶縁層606はスパッタリング法やプラズマCVD法で形成する。低い成膜温度でゲートリーク電流が少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。
次に、半導体層608を形成する。半導体層608は、水素化非晶質シリコン又は水素化微結晶シリコンで形成することが好ましい。水素化非晶質シリコン又は水素化微結晶シリコン膜は、半導体材料ガスとしてシラン若しくはジシランを用い、プラズマCVD法により、100〜250nmの厚さで形成する。また、スパッタリング法で形成しても良い。半導体層608は、第1絶縁層606を介して、ゲート配線602と重なるように形成する。さらに、半導体層608上には、TFTのソース領域及びドレイン領域を形成するため、n型半導体層610としてn型の水素化非晶質シリコン又は微結晶シリコン膜を20〜50nmの厚さで形成する。
また、半導体層608として、有機半導体を適用することもできる。有機半導体としては、その骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の高分子材料が望ましい。代表的には、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリチオフェン誘導体等の溶媒に可溶する高分子材料を用いることができる。
図13と図14は、配線を形成する段階を示している。なお、図13は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図14に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
配線616、配線618はアルミニウム、若しくは銅、シリコン、チタン、ネオジウム、スカンジウムなどの耐熱性を向上させるための元素若しくはヒロックを防止させるための元素が添加されたアルミニウムを用いて形成することが好ましい。配線616、配線618は、アルミニウム膜をスパッタリング法若しくは蒸着法で形成し、フォトリソグラフィー技術を利用して所定のパターンに形成する。また、銀、銅などの導電性ナノペーストを用いてスクリーン印刷法、インクジェット法、ナノインプリント法を用いて形成しても良い。配線616、配線618とn型半導体層610の間には、配線616、配線618の密着性向上と下地への拡散を防ぐバリアメタルとして機能する配線612、配線614を形成しても良い。配線612上に積層される配線616、及び配線614上に積層される配線618は一体となって実質的に配線として機能する。なお、配線616は画素部のマトリクスを形成するデータ線であり、配線618はTFT628と画素電極624を繋ぐ配線である。
配線614、配線618は、第1絶縁層606を介して容量配線604と重なる領域を有している。この重畳領域は、この液晶パネルの画素における保持容量部となる。
配線616、配線618を形成した後、これをエッチングマスクとして用いて、n型半導体層610をエッチングする。配線616と配線618は、半導体層608上で離間して形成されている。配線616、配線618の間にあるn型半導体層610をエッチングで除去することにより、TFTのチャネル形成領域が形成される。
図15と図16は、画素電極を形成する段階を示している。なお、図15は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図16に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
配線616、配線618上に第2絶縁層620を形成する。第2絶縁層620は窒化シリコン、窒化酸化シリコンで形成することが好ましい。第2絶縁層620は半導体層608の汚染を防ぐ保護膜として形成する。また、配線616、配線618と画素電極を絶縁分離する層間絶縁膜としての機能を有する。第2絶縁層620上に、表面の平坦化を目的として第3絶縁層622を形成することが好ましい。第3絶縁層622はポリイミド、アクリルなどに代表される有機樹脂材料で形成することが好ましい。配線616、配線618と画素電極624の間に平坦化膜としての第3絶縁層622を形成することで、画素電極624の面積を大きくすることができ、開口率を向上させることができる。
画素電極624は第3絶縁層622上に形成する。画素電極624は、第2絶縁層620、第3絶縁層622を貫通するコンタクトホール623で配線618と接続する。画素電極624は実施の形態1で示した複合材料を用いて形成する。該複合材料は、アルミニウム等の金属材料で形成される配線618とオーム接触をすることができる。また、複合材料に含まれる有機化合物の種類を選択することにより、450nm以上800nm以下の可視光域において、吸収ピークを有しない複合材料を得ることができる。この画素電極624は、50〜100nmの厚さで形成することができる。それにより、液晶パネルの画素電極として用いる場合、バックライトの照明光を有効に利用することができる。
画素電極624にはスリット625を設ける。スリット625は液晶の配向を制御するためのものである。
このようにして、基板600上にTFT628とそれに接続する画素電極624、及び保持容量部630が形成される。図15に示すTFT629とそれに接続する画素電極626、及び保持容量部631も同様である。TFT628とTFT629は共に配線616と接続している。この液晶パネルの画素(ピクセル)は、画素電極624と画素電極626により構成されている。画素電極624と画素電極626はサブピクセルである。
この画素構造の等価回路を図19に示す。TFT628とTFT629は、共にゲート配線602、配線616と接続している。この場合、容量配線604と容量配線605の電位を異ならせることで、液晶素子651と液晶素子652の動作を異ならせることができる。すなわち、容量配線604と容量配線605の電位を個別に制御することにより液晶の配向を精密に制御して視野角を広げている。
図17に対向基板側の構造を示す。遮光層632上に対向電極640が形成されている。対向電極640は、画素電極624と同様に実施の形態1で示す複合材料を用いて形成することが好ましい。また、酸化インジウム、酸化インジウム−酸化スズ、酸化亜鉛などの透光性導電膜で形成しても良い。対向電極640上には液晶の配向を制御する突起644が形成されている。また、遮光層632の位置に合わせてスペーサ642が形成されている。
図18は、TFT628とそれに接続する画素電極624、及び保持容量部630が形成された基板600と、対向電極640等が形成された対向基板601を重ね合わせ、液晶を注入した状態を示している。対向基板601においてスペーサ642が形成される位置には、遮光層632、第1着色層634、第2着色層636、第3着色層638、対向電極640が形成されている。この構造により、液晶の配向を制御するための突起644とスペーサ642の高さを異ならせている。画素電極624上には配向膜648が形成され、同様に対向電極640上にも配向膜646が形成されている。この間に液晶層650が形成されている。
図20はこのような画素構造を有する液晶パネルの動作を説明する図である。スリット625を設けた画素電極624に電圧を印加すると、スリット625の近傍には電界の歪み(斜め電界)が発生する。このスリット625と、対向基板601側の突起644とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に発生させて液晶の配向を制御することで、液晶が配向する方向を場所によって異ならせている。すなわち、マルチドメイン化して液晶パネルの視野角を広げている。
このように、画素電極として有機化合物と無機化合物を複合化させた複合材料を用いて液晶パネルを製造することができる。このような画素電極を用いることにより、インジウムを主成分とする透光性導電膜を使う必要がなく、原材料面でのボトルネックを解消することができる。
(実施の形態8)
本実施の形態は、実施の形態1で説明した複合材料で画素電極を形成する液晶表示装置の一例について図面を参照して説明する。本実施の形態ではVA型液晶の他の形態について示す。
図21と図22は、VA型液晶パネルの画素構造を示している。図21は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図22に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。また、実施の形態7と同じ要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この画素構造は、一つの画素に複数の画素電極が有り、それぞれの画素電極にTFTが接続されている。各TFTは、異なるゲート信号で駆動されるように構成されている。すなわち、マルチドメイン設計された画素において、個々の画素電極に印加する信号を、独立して制御する構成を有している。
画素電極624はコンタクトホール623により、配線618でTFT628と接続している。また、画素電極626はコンタクトホール627により、配線619でTFT629と接続している。TFT628のゲート配線602と、TFT629のゲート配線603には、異なるゲート信号を与えることができるように分離されている。一方、データ線として機能する配線616は、TFT628とTFT629で共通に用いられている。
画素電極624と画素電極626は、実施の形態7と同様に実施の形態1で示す複合材料を用いて形成されている。画素電極624と画素電極626の形状は異なっており、スリット625によって分離されている。V字型に広がる画素電極624の外側を囲むように画素電極626が形成されている。画素電極624と画素電極626に印加する電圧のタイミングを、TFT628及びTFT629により異ならせることで、液晶の配向を制御している。この画素構造の等価回路を図24に示す。TFT628はゲート配線602と接続し、TFT629はゲート配線603と接続している。ゲート配線602とゲート配線603は異なるゲート信号を与えることで、TFT628とTFT629の動作タイミングを異ならせることができる。
対向基板601には、遮光層632、第2着色層636、対向電極640が形成されている。また、第2着色層636と対向電極640の間には平坦化膜637が形成され、液晶の配向乱れを防いでいる。図23に対向基板側の構造を示す。対向電極640は異なる画素間で共通化されている電極であるが、スリット641が形成されている。このスリット641と、画素電極624及び画素電極626側のスリット625とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に発生させて液晶の配向を制御することができる。これにより、液晶が配向する方向を場所によって異ならせることができ、視野角を広げている。
このように、画素電極として有機化合物と無機化合物を複合化させた複合材料を用いて液晶パネルを製造することができる。このような画素電極を用いることにより、インジウムを主成分とする透光性導電膜を使う必要がなく、原材料面でのボトルネックを解消することができる。
(実施の形態9)
本実施の形態は、実施の形態1で説明した複合材料で画素電極を形成する液晶表示装置の一例について図面を参照して説明する。本実施の形態では横電界方式の液晶表示装置に一例について示す。横電界方式は、セル内の液晶分子に対して水平方向に電界を加えることで液晶を駆動して階調表現する方式である。この方式によれば、視野角を約180度にまで広げることができる。以下の説明では、横電界方式を採用する液晶パネルの画素について、製造工程に従って説明する。なお、実施の形態7、実施の形態8と同じ若しくは類似の要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図25と図26は、ゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層を形成する段階を示している。なお、図25は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図26に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
基板600上に第1画素電極607を形成する。第1画素電極607は実施の形態1で示した複合材料を用いて形成する。第1画素電極607は略画素の形状に区画化した形状で形成する。その後、ゲート配線602、容量配線604を形成する。容量配線604は、第1画素電極607と重なるように形成する。
第1画素電極607、ゲート配線602及び容量配線604の全面を覆うように第1絶縁層606を形成する。さらに半導体層608及びn型半導体層610を形成する。半導体層608及びn型半導体層610は少なくとも一部がゲート配線602と重なるように形成する。
図27と図28は、配線を形成する段階を示している。なお、図27は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図28に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
次いで、配線616、配線618を形成する。配線616は液晶パネルにおいてビデオ信号をのせるデータ線であり一方向に伸びる配線であると同時に、n型半導体層610とコンタクトを形成しソース及びドレインの一方の電極となる。配線618はソース及びドレインの他方の電極となり、画素電極とのコンタクトする配線である。
配線616、配線618を形成した後、これをエッチングマスクとして用いて、n型半導体層610をエッチングする。配線616と配線618は、半導体層608上で離間して形成されている。配線616、配線618の間にあるn型半導体層610をエッチングで除去することにより、TFTのチャネル形成領域が形成される。
図29と図30は、画素電極を形成する段階を示している。なお、図29は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図30に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
配線616、配線618上に第2絶縁層620を形成する。第2絶縁層620は窒化シリコン、窒化酸化シリコンで形成することが好ましい。第2絶縁層620にコンタクトホール623を形成し、第2画素電極624を形成する。画素電極624は、第2絶縁層620を貫通するコンタクトホール623で配線618と接続する。画素電極624は実施の形態1で示した複合材料を用いて形成する。該複合材料は、アルミニウム等の金属材料で形成される配線618とオーム接触をすることができる。また、複合材料に含まれる有機化合物の種類を選択することにより、450nm以上800nm以下の可視光域において、吸収ピークを有しない複合材料を得ることができる。この画素電極624は、50〜100nmの厚さで形成することができる。それにより、液晶パネルの画素電極として用いる場合、バックライトの照明光を有効に利用することができる。
画素電極624にはスリット625を設ける。スリット625は液晶の配向を制御するためのものである。この場合、電界は第1画素電極607と第2画素電極624の間で発生する。第1画素電極607と第2画素電極624の間には第1絶縁層606が形成されているが、第1絶縁層606の厚さは50〜200nmであり、2〜10μmである液晶層の厚さと比較して十分薄いので、実質的に基板600と平行な方向(水平方向)に電界が発生する。この電界により液晶の配向が制御される。この基板と略平行な方向の電界を利用して液晶分子を水平に回転させる。この場合、液晶分子はどの状態でも水平であるため、見る角度によるコントラストなどの影響は少なく、視野角が広がることとなる。また、第1画素電極607と第2画素電極624は共に透光性の電極であるので、開口率を向上させることができる。
このようにして、基板600上にTFT628とそれに接続する画素電極624が形成される。保持容量は第1画素電極607と第2画素電極624の間で形成している。
図31は、TFT628とそれに接続する画素電極624が形成された基板600と、対向基板601を重ね合わせ、液晶を注入した状態を示している。対向基板601には遮光層632、第2着色層636、平坦化膜637などが形成されている。画素電極は基板600側に有るので、対向基板601側には設けられていない。基板600と対向基板601の間に液晶層650が形成されている。
このように、画素電極として有機化合物と無機化合物を複合化させた複合材料を用いて液晶パネルを製造することができる。このような画素電極を用いることにより、インジウムを主成分とする透光性導電膜を使う必要がなく、原材料面でのボトルネックを解消することができる。
(実施の形態10)
本実施の形態は、実施の形態1で説明した複合材料で画素電極を形成する液晶表示装置の一例について図面を参照して説明する。本実施の形態では横電界方式の液晶表示装置の他の一例について示す。以下の説明では、横電界方式を採用する液晶パネルの画素について、製造工程に従って説明する。なお、実施の形態9と同じ若しくは類似の要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図32と図33は、ゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層を形成する段階を示している。なお、図32は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図33に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
基板600上にゲート配線602と共通電位線609を形成する。共通電位線609はゲート配線602と平行に配設されるが、画素において横電界を生じさせるための一方の電極となるように櫛形に形成する。
ゲート配線602及び共通電位線609の全面を覆うように第1絶縁層606を形成する。さらに半導体層608及びn型半導体層610を形成する。半導体層608及びn型半導体層610は、少なくとも一部がゲート配線602と重なるように形成する。
図34と図35は、配線を形成する段階を示している。なお、図34は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図35に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
配線616、配線618を形成する。配線616は液晶パネルにおいてビデオ信号をのせるデータ線であり一方向に伸びる配線であると同時に、n型半導体層610とコンタクトを形成しソース及びドレインの一方の電極となる。配線618はソース及びドレインの他方の電極となり、画素電極とのコンタクトする配線である。また、容量電極615を共通電位線609と重ねて形成する。
配線616、配線618を形成した後、これをエッチングマスクとして用いて、n型半導体層610をエッチングする。配線616と配線618は、半導体層608上で離間して形成されている。配線616、配線618の間にあるn型半導体層610をエッチングで除去することにより、TFTのチャネル形成領域が形成される。
図36と図37は、画素電極を形成する段階を示している。なお、図36は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図37に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
配線616、配線618上に第2絶縁層620を形成する。第2絶縁層620は窒化シリコン、窒化酸化シリコンで形成することが好ましい。第2絶縁層620にコンタクトホール623を形成し、画素電極624を形成する。画素電極624は、第2絶縁層620を貫通するコンタクトホール623で配線618と接続する。画素電極624は実施の形態1で示した複合材料を用いて形成する。画素電極624にはスリット625を設ける。スリット625は液晶の配向を制御するためのものである。画素電極624は、共通電位線609と同時に形成した櫛形の電極と横電界が発生するように形成する。画素電極624の櫛歯の部分が共通電位線609と同時に形成した櫛形の電極と交互に咬み合うように形成する。画素電極624は、複合材料に含まれる有機化合物の種類を選択することにより、450nm以上800nm以下の可視光域において、吸収ピークを有しない複合材料を得ることができる。この画素電極624は、50〜100nmの厚さで形成することができる。それにより、液晶パネルの画素電極として用いる場合、バックライトの照明光を有効に利用することができる。
画素電極624に印加される電位と共通電位線609の電位との間に電界が生じると、この電界により液晶の配向が制御される。この基板と略平行な方向の電界を利用して液晶分子を水平に回転させる。この場合、液晶分子はどの状態でも水平であるため、見る角度によるコントラストなどの影響は少なく、視野角が広がることとなる。
このようにして、基板600上にTFT628とそれに接続する画素電極624が形成される。保持容量は共通電位線609と容量電極615の間に第1絶縁層606を設け、それにより形成している。容量電極615と画素電極624はコンタクトホール633を介して接続されている。
図38は、TFT628とそれに接続する画素電極624が形成された基板600と、対向基板601を重ね合わせ、液晶を注入した状態を示している。対向基板601には遮光層632、第2着色層636、平坦化膜637などが形成されている。画素電極は基板600側に有るので、対向基板601側には設けられていない。基板600と対向基板601の間に液晶層650が形成されている。
このように、画素電極として有機化合物と無機化合物を複合化させた複合材料を用いて液晶パネルを製造することができる。このような画素電極を用いることにより、インジウムを主成分とする透光性導電膜を使う必要がなく、原材料面でのボトルネックを解消することができる。
(実施の形態11)
本実施の形態は、実施の形態1で説明した複合材料で画素電極を形成する液晶表示装置の一例について図面を参照して説明する。本実施の形態ではTN型液晶の表示装置の一例について示す。
図39と図40は、TN型液晶パネルの画素構造を示している。図39は平面図であり、図中に示す切断線A−Bに対応する断面構造を図40に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。また、実施の形態10と同じ要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
画素電極624はコンタクトホール623により、配線618でTFT628と接続している。データ線として機能する配線616は、TFT628と接続している。
画素電極624は、実施の形態7と同様に実施の形態1で示す複合材料を用いて形成されている。
対向基板601には、遮光層632、第2着色層636、対向電極640が形成されている。また、第2着色層636と対向電極640の間には平坦化膜637が形成され、液晶の配向乱れを防いでいる。液晶層650は画素電極624と対向電極640の間に形成されている。
このように、画素電極として有機化合物と無機化合物を複合化させた複合材料を用いて液晶パネルを製造することができる。このような画素電極を用いることにより、インジウムを主成分とする透光性導電膜を使う必要がなく、原材料面でのボトルネックを解消することができる。
(実施の形態12)
実施の形態1乃至実施の形態11により作製される表示パネルによって、テレビ装置を完成させることができる。図41はテレビ装置の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パネル900には、画素部901が形成されている。信号線駆動回路902と走査線駆動回路903は、表示パネル900にCOG方式により実装されていても良い。
その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ904で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路905と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路906と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路907などを有している。コントロール回路907は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路908を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。
チューナ904で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路909に送られ、その出力は音声信号処理回路910を経てスピーカ913に供給される。制御回路911は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部912から受け、チューナ904や音声信号処理回路910に信号を送出する。
このような外部回路を実装して製造されるテレビ装置を図42に示す。筐体920に表示パネル900などを組みこんで、テレビ装置を完成させることができる。表示パネル900により表示画面921が形成され、その他付属設備としてスピーカ922、操作スイッチ924などが備えられている。このように、本発明によりテレビ装置を完成させることができる。
勿論、本発明はテレビ装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。本実施の形態によれば、画素電極として有機化合物と無機化合物を複合化させた複合材料を用いて表示パネルを製造することができる。このような画素電極を用いることにより、インジウムを主成分とする透光性導電膜を使う必要がなく、原材料面でのボトルネックを解消することができ、テレビ装置の需要に応じて生産することができる。
(実施の形態13)
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態11により作製される表示モジュールを用いた携帯電話機の一例について、図43、図44を参照して説明する。
図43は携帯電話機の組み立て図を示す。携帯電話機は、モジュール950、キー入力スイッチ952、回路基板954、二次電池956などが筐体958に収納されている。図43で示すように、筐体959には、モジュール950を収納するときに、その表示部の位置に対応して型抜きがされている。また、モジュール950にはICチップやセンサチップが実装されている。
このような携帯電話機のシステム構成の一例を図44に示す。アンテナ960、高周波回路961、ベースバンドプロセッサ962などは、700〜900MHz帯、1.7〜2.5GHz帯の無線通信を行うための通信回路や変調、復調回路などを含んでいる。音声・画像処理プロセッサ970は、CPU971と通信を行い、コントローラ975にビデオ信号等を送る他、電源回路974の制御、スピーカ963への音声出力、マイクロフォン964から音声入力、CCDモジュール965から送られてくる画像データの処理などを行う。この画像データは、補助メモリ入力インターフェース966を介してメモリカードなどに記録できるようにしても良い。コントローラ975は、表示パネル976、表示パネル977に信号を送り、また、表示の切り替えを行う。
CPU971は、外光強度を検知する光センサ967、キー入力スイッチ968からの信号を受けて音声・画像処理プロセッサ970の制御を行う。また、通信インターフェース969を介してローカルエリアネットワークを使った通信を制御する。電話番号や送受信した電子メールなどの情報を記憶しておくために、メモリ972が設けられている。さらに記憶容量を増やすためにハードディスクなどの記録媒体973を付加しても良い。電源回路978はこれらのシステムに電力を供給する。
なお、図43は携帯電話機の外観形状を一例として示したものであり、本実施の形態に係る携帯電話機は、その機能や用途に応じて様々な態様に変容しうる。
このように、本実施の形態では、携帯電話機について例示したが、本発明はこれに限定されず、コンピュータ、ビデオカメラ等モジュールを備えたさまざまな電子機器を実現することができる。例えば、電子書籍、携帯情報端末(PDA(Personal Digital Assistant)等)、携帯型ビデオゲーム機、家庭用ビデオゲーム機、ナビゲーションシステムなどがある。本実施の形態によれば、画素電極として有機化合物と無機化合物を複合化させた複合材料を用いて表示パネルを製造することができる。このような画素電極を用いることにより、インジウムを主成分とする透光性導電膜を使う必要がなく、原材料面でのボトルネックを解消することができ、テレビ装置の需要に応じて生産することができる。
(付記)
以上、実施の形態1乃至実施の形態13で説明したように、本発明には以下の構成が含まれる。
正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含む透光性導電膜を画素に備えた表示装置。
正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含む透光性導電膜で形成された画素電極を有する表示装置。
光を透過する画素の開口部に絶縁表面に接する透光性導電膜を有し、透光性導電膜は、正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含む表示装置。
走査線にゲートが接続し、信号線にソース又はドレインが接続するトランジスタと、トランジスタの上に形成された絶縁層と、絶縁層に接する透光性導電膜を有し、透光性導電膜は、正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含む表示装置。
正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含み、450nm以上800nm以下の波長領域において吸収ピークを有しない透光性導電膜を画素に備えた表示装置。
正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含み、450nm以上800nm以下の波長領域において吸収ピークを有しない透光性導電膜で形成された画素電極を有する表示装置。
光を透過する画素の開口部に絶縁表面に接する透光性導電膜を有し、透光性導電膜は、正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含み、450nm以上800nm以下の波長領域において吸収ピークを有しない複合材料である表示装置。
走査線にゲートが接続し、信号線にソース又はドレインが接続するトランジスタと、トランジスタの上に形成された絶縁層と、絶縁層に接する透光性導電膜を有し、透光性導電膜は、正孔輸送性有機化合物と、正孔輸送性有機化合物に対し電子受容性を示す金属酸化物とを含み、450nm以上800nm以下の波長領域において吸収ピークを有しない複合材料である表示装置。
正孔輸送性有機化合物は、10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する場合が含まれる。正孔輸送性有機化合物は、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素又は高分子化合物である場合が含まれる。
芳香族アミンは、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)から選ばれた一種又は複数種である場合が含まれる。
カルバゾール誘導体は、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)、2,3,5,6−トリフェニル−1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼンから選ばれた一種又は複数種である場合が含まれる。
芳香族炭化水素は、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、9,10−ジ(ナフタレン−1−イル)−2−tert−ブチルアントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(4−フェニルフェニル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ジ(4−メチルナフタレン−1−イル)アントラセン(略称:DMNA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(ナフタレン−1−イル)フェニル]アントラセン、9,10−ビス[2−(ナフタレン−1−イル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(ナフタレン−1−イル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ジ(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)から選ばれた一種又は複数種であること場合が含まれる。
高分子化合物は、ポリ{4−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニル]アミノスチレン}(略称:PStDPA)、ポリ{4−[N−(9−カルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スチレン}(略称:PStPCA)、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)から選ばれた一種又は複数種である場合が含まれる。
無機化合物は、遷移金属酸化物である場合が含まれる。無機化合物は、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物である場合が含まれる。無機化合物は、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムから選ばれた一種又は複数種である場合が含まれる。