発光材料、発光素子、発光装置、及び電子機器
【課題】電気伝導性の高い発光材料を提供する。また、低電圧駆動が可能な発光素子を提供する。また、消費電力の低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】基板１００上に、第１の電極１０１、第１の絶縁層１０２、発光層１０３、第２の絶縁層１０４、第２の電極１０５を有する発光素子において、発光層１０３は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含む発光材料を有する発光素子を提供する。
【解決手段】基板１００上に、第１の電極１０１、第１の絶縁層１０２、発光層１０３、第２の絶縁層１０４、第２の電極１０５を有する発光素子において、発光層１０３は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含む発光材料を有する発光素子を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料に関する。また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬ素子ではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。
【０００７】
このような無機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して寿命が長いという長所を有しているものの、発光層では高電界で加速された電子を必要とするため、一般的には、発光素子に数百Ｖの電圧を印加する必要がある。例えば、近年フルカラーディスプレイに必要とされる高輝度の青色発光の無機ＥＬ素子が開発されたが、１００〜２００Ｖの駆動電圧が必要である（例えば、非特許文献１）。そのため、無機ＥＬ素子は消費電力が大きく、中小型サイズのディスプレイ、例えば、携帯電話等のディスプレイには採用することが難しかった。
【非特許文献１】ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、１９９９年、Ｖｏｌ．３８、ｐｐ．Ｌ１２９１−１２９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、新規発光材料を提供することを目的とする。また、低電圧駆動が可能な発光素子を提供することを課題とする。また、消費電力の低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料である。
【００１０】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は上記構成の発光材料を含むことを特徴とする発光素子である。つまり、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料を含むことを特徴とする発光素子である。
【００１１】
また、本発明の一は、上記構成の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御回路とを有する発光装置である。つまり、本発明の一は、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを有し、発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料を含むことを特徴とする発光装置である。
【００１２】
また、本発明において、前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、及び窒化インジウムのいずれかであってもよい。
【００１３】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光装置にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００１４】
また、本発明の一は、表示部を有し、前記表示部は、上記構成の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする電子機器である。つまり、本発明の一は、表示部を有し、表示部は、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを備え、発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれか一種からなる無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料を含むことを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の発光材料は、電気伝導性が高く、低抵抗な発光材料となる。
【００１６】
また、本発明の発光素子は、低電圧駆動が可能である。
【００１７】
また、本発明の発光装置及び電子機器は、低電圧駆動が可能な発光素子を有しているため、消費電力が低減することができる。また、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、低コストで発光装置を作製することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更しうることは当業者であれば容易に理解される。したがって、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。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明に係る発光材料について説明する。本発明に係る発光材料は、母体材料と、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料と、マンガン（Ｍｎ）と、リン化ガリウム（ＧａＰ）又はアンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）で構成される。
【００２０】
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、また硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【００２１】
発光材料に含まれるドナー−アクセプター再結合型発光中心材料は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素とで構成される。第１の不純物元素としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、格子欠陥等がドナー準位を形成する場合があるため、必ずしも第１の不純物元素を必要としない。
【００２２】
発光材料の合成方法としては、固相法や液相法（例えば共沈法）等の様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００２３】
固相法は、母体材料と、母体材料に含有させる元素又はその元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い、固相反応により合成を行う方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、混合物が粉末状態で焼成を行ってもよいが、混合物がペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法では、液相法などの他の方法と比べて比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００２４】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、母体材料に含有させる元素又はその元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さいため、固相法の焼成温度よりも低い焼成温度で合成反応を進めることができる。
【００２５】
ここでは、本発明に係る発光材料を、固相法により合成する方法について説明する。母体材料と、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料を構成する元素又はその元素を含む化合物と、マンガン（Ｍｎ）をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱して焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料として、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。また、焼成の際は、真空封管を行ってから焼成を行っても良く、また、母体材料を構成する元素を含有するガスを流しながら焼成を行ってもよい。母体材料としてＺｎＳを用いる場合には、硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスが好ましい。なお、粉末状態よりも、混合物がペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００２６】
また、固相反応を利用する場合では、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
【００２７】
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して、０．０１〜１０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜５原子％の範囲である。
【００２８】
一方、添加されるＭｎはＭｎ元素又は硫化マンガン（ＭｎＳ）化合物により含有させる。Ｍｎの濃度は、母体材料に対して、０．０１〜５０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜３０原子％の範囲である。
【００２９】
次に、焼成した材料に、秤量したリン化ガリウム（ＧａＰ）又はアンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）を混合する。その後、電気炉で加熱して再び焼成を行う。焼成温度は、３００〜１０００℃が好ましい。また、ＧａＰ及びＧａＳｂの濃度は、それぞれが、母体材料に対して、０．０１〜５０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜３０原子％の範囲である。
【００３０】
このようにして得られた発光材料は、電気伝導性が高く、低抵抗な発光材料となる。
【００３１】
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。
【００３２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明に係る薄膜型発光素子について図１を用いて説明する。
【００３３】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１及び第２の電極１０５と、電極に接する第１の絶縁層１０２及び第２の絶縁層１０４と、第１の絶縁層１０２と第２の絶縁層１０４との間に発光層１０３を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０５の間に電圧を印加することで発光層１０３より発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００３４】
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、又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用いることができる。
【００３５】
第１の電極１０１及び第２の電極１０５は、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。なお、面発光を得るためには、第１の電極１０１又は第２の電極１０５のいずれか一方又は両方を透明にしておく必要がある。透明電極としては、例えば、酸化インジウム−スズ（ＩＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−スズ（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−亜鉛（ＩＺＯ）、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）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、ＩＺＯは、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、ＩＷＺＯは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、金属電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、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）、又はこれら金属材料の窒化物、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等用いることができる。また、金属電極を用いて透光性の電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【００３６】
発光層１０３は、実施の形態１で示した発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着や電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング法、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００３７】
第１の絶縁層１０２と及び第２の絶縁層１０４は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。低電圧駆動とする場合は、５００ｎｍ以下の膜厚が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００３８】
本発明の発光素子は、電気伝導性の高い発光材料を用いたことにより、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【００３９】
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。
【００４０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明に係る分散型発光素子について図２を用いて説明する。
【００４１】
本実施の形態で示す発光素子は、基板２００の上に、第１の電極２０１と及び第２の電極２０４と、第２の電極に接する絶縁層２０３と、第１の電極２０１と絶縁層２０３との間に発光層２０２を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極２０１と、第２の電極２０４の間に電圧を印加することで発光層２０２より発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００４２】
発光層２０２は、粒子状の発光材料２０５をバインダ２０６中に分散させた膜である。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光層としての形状に保持するための物質であり、発光材料は、このバインダにより発光層中に均一に分散し固定される。なお、発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕し、所定の大きさの粒子に加工すればよい。
【００４３】
発光層の形成方法としては、選択的に発光層を形成できる液滴吐出法や、スクリーン印刷やオフセット印刷等の印刷法、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下が好ましい。
【００４４】
本実施の形態に用いることのできるバインダには、有機材料や無機材料、若しくは有機材料及び無機材料の混合材料を用いることができる。有機材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂である。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いることもできる。一方、無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、Ｔａ２Ｏ５、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳ、その他の無機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。なお、有機材料に、誘電率の高い無機材料を添加したものを用いてもよい。これにより、発光層の誘電率を制御することができ、より大きな誘電率を得ることができるようになる。
【００４５】
発光層２０２の作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが、本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解され、発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒としては、例えば、バインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢ）などを用いることができる。
【００４６】
図２における絶縁層２０３は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよい。絶縁層を形成するバインダ材料としては、発光層に含まれるバインダと同様の材料、方法を用いて形成することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００４７】
本発明の発光素子は、電気伝導性の高い発光材料を用いたことにより、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
（実施の形態４）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニット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３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。
【００５０】
図３において、第１の電極３０１と第２の電極３０２との間には、第１の発光ユニット３１１と第２の発光ユニット３１２が積層されている。第１の電極３０１と第２の電極３０２は実施の形態２〜３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３１１と第２の発光ユニット３１２は同じ構成を有し、その構成は実施の形態２〜３と同様なものを適用することができる。
【００５１】
電荷発生層３１３には、有機化合物と金属酸化物の複合体が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合体は、有機化合物とＶ２Ｏ５やＭｏＯ３やＷＯ３などの金属酸化物から構成される。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、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。有機化合物と金属酸化物の複合体は、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。
【００５２】
なお、電荷発生層３１３は、有機化合物と金属酸化物の複合体と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合体を含む層と、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電荷発生層３１３を形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合体を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて電荷発生層３１３を形成してもよい。
【００５３】
いずれにしても、第１の発光ユニット３１１と第２の発光ユニット３１２に挟まれる電荷発生層３１３は、第１の電極３０１と第２の電極３０２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。
【００５４】
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、同様に、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気絶縁性の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。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、表示装置に適用する場合には、低電圧駆動が可能で消費電力が低く、コントラストの高い表示装置を実現することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
（実施の形態５）
本実施の形態では、発光装置の一態様として表示装置について、図４〜図８を参照して説明する。
【００５７】
図４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１〜２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４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は、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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として酸化インジウム、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛を用いれば、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。この場合、第１の電極４１６の表面に薄い酸化膜を形成しておくとバリア層が形成され、キャリアブロッキング効果により発光効率を高めることができる。第１の電極４１６として酸化インジウム、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛を用い、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を共に透明電極で形成すれば、両面表示型の表示装置とすることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
図５は表示部４１４の構成を示す部分拡大図を示す。基板４１０に形成された第１の電極４１６の側端部は隔壁層４２４が形成されている。そして、少なくとも第１の電極４１６の露出面上にはＥＬ層４２６が形成されている。第２の電極４１８は、ＥＬ層４２６上に設けられている。第２の電極４１８は第１の電極４１６と交差するので、隔壁層４２４上に延設されている。隔壁層４２４は、第１の電極４１６と第２の電極４１８の間で短絡が起こらないように絶縁材料で形成されている。隔壁層４２４が第１の電極４１６の端部を覆う部位では、段差が急峻とならないように隔壁層４２４の側端部に勾配を持たせ、所謂テーパー形状としている。隔壁層４２４をこのような形状とすることで、ＥＬ層４２６や第２の電極４１８の被覆性が向上し、ひび割れや断裂などの不良を無くすことができる。
【００６２】
図６は表示部４１４の平面図であり、第１の電極４１６、第２の電極４１８、隔壁層４２４、ＥＬ層４２６の配置を示している。補助電極４２８は第２の電極４１８を酸化インジウムスズ、酸化亜鉛などの酸化物透明導電膜で形成する場合に、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４２８はチタン、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。
【００６３】
図６において、Ａ−Ｂ線及びＣ−Ｄ線に沿った断面図を図７（Ａ）（Ｂ）に示す。図７（Ａ）は第１の電極４１６が配列する断面図であり、図７（Ｂ）は第２の電極４１８が配列する断面図を示す。第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部にはＥＬ層４２６が形成され、その部位に発光素子が形成される。図７（Ｂ）で示す補助電極４２８は隔壁層４２４上にあって、第２の電極４１８と接触するように設けている。補助電極４２８を隔壁層４２４上に設けることにより、第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部に形成される発光素子を遮光することがないので、発光した光を有効に利用することができる。また、補助電極４２８が第１の電極４１６と短絡してしまうことを防ぐことができる。
【００６４】
図７では、対向基板４１２に色変換層４３０を配設した一例を示している。色変換層４３０は、ＥＬ層４２６で発光した光を波長変換して発光色を異ならせるためのものである。この場合、ＥＬ層４２６で発光する光は、エネルギーの高い青色若しくは紫外光であることが好ましい。色変換層４３０として、赤色、緑色、青色に変換するものを配列させれば、ＲＧＢカラー表示を行う表示装置とすることができる。また、色変換層４３０を着色層（カラーフィルタ）に置き換えることもできる。その場合は、ＥＬ層４２６は白色発光するように構成すれば良い。充填材４３２は基板４１０と対向基板４１２を固定するものであり適宜設ければ良い。
【００６５】
また、表示部４１４の他の構成を図８に示す。図８の構造は、第１の電極９５２の端部が絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４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９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、ＥＬ層９５５及び第２の電極９５６を、隔壁層９５４を使って自己整合的に形成することができる。
【００６６】
本実施例の表示装置は低電圧で発光素子が発光するので、昇圧回路などが不要となり、装置の構成を簡略化することができる。
【００６７】
（実施の形態６）
本実施の形態では、トランジスタにより、画素部に本発明を適用して作製した発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について図９を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【００６８】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００６９】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【００７０】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ（薄膜トランジスタともいう）６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。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に用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、半導体材料についても特に限定されず、無機化合物を用いてもよいし、有機化合物を用いてもよい。
【００７１】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００７２】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００７３】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は光透光性を有しており、ＥＬ層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００７４】
ＥＬ層６１６は、実施の形態２〜４で示した発光層を有している。
【００７５】
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、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。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。
【００７６】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、充填材として不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【００７７】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００７８】
以上のようにして、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００７９】
本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態２〜４で示した発光素子を有し、低駆動電圧で動作が可能である。そのため、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態で示す発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。
【００８１】
（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態５〜６に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態２〜４で示した発光素子を有する。よって、駆動電圧の低減された発光素子を有するため、消費電力の低減された電子機器を提供することが可能である。
【００８２】
本発明を適用して作製された電子機器として、ビデオカメラや、デジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。
【００８３】
図１０（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【００８４】
図１０（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供することができる。
【００８５】
図１０（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときに生じる衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【００８６】
図１０（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときに生じる衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【００８７】
図１５は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態５の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態６の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光材料を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【００８８】
図１６は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１６に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態５の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態６の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光材料を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０４及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【００８９】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【００９０】
また、本発明を適用した発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１１を用いて説明する。
【００９１】
図１１は、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１１に示した液晶表示装置は、筐体５０１、液晶層５０２、バックライト５０３、筐体５０４を有し、液晶層５０２は、ドライバＩＣ５０５と接続されている。また、バックライト５０３は、本発明の発光装置が用いられており、端子５０６により、電圧が印加されている。
【００９２】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、高輝度で長寿命のバックライトが得られるので、表示装置としての品質が向上する。また、本発明の発光装置は、面発光の発光装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光素子は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
【００９３】
また、本発明を適用した発光装置は高輝度の発光が可能であるため、自動車、自転車、船などのヘッドライトとして用いることが可能である。図１２は、本発明を適用した発光装置を自動車のヘッドライトとして用いた例である。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のヘッドライト１０００の部分を拡大した断面図である。図１２（Ｂ）において、光源１０１１として本発明の発光装置が用いられている。光源１０１１から出た光は、反射板１０１２により反射され、外部へ取り出される。図１２（Ｂ）に示すように、複数の光源を用いることで、より高輝度の光を得ることができる。また、図１２（Ｃ）は、円筒形状に作製した本発明の発光装置を光源として用いた例である。光源１０２１からの発光は反射板１０２２により反射され、外部へ取り出される。
【００９４】
図１３は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１３に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、高輝度の発光が可能であるため、細かい作業をする場合など、手元を明るく照らすことが可能である。
【００９５】
図１４は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図１０（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を節約することすることができ、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。
【００９６】
照明装置としては、図１２、図１３、図１４で例示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の発光装置を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】本発明の照明装置を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】本発明の照明装置を説明する図。
【図１５】本発明の電子機器を説明する図。
【図１６】本発明の電子機器を説明する図。
【符号の説明】
【００９８】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第１の絶縁層
１０３ 発光層
１０４ 第２の絶縁層
１０５ 第２の電極
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 発光層
２０３ 絶縁層
２０４ 第２の電極
２０５ 発光材料
２０６ バインダ
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３１１ 第１の発光ユニット
３１２ 第２の発光ユニット
３１３ 電荷発生層
４１０ 基板
４１２ 対向基板
４１４ 表示部
４１６ 第１の電極
４１８ 第２の電極
４２０ フレキシブル配線基板
４２４ 隔壁層
４２６ ＥＬ層
４２８ 補助電極
４３０ 色変換層
４３２ 充填材
５０１ 筐体
５０２ 液晶層
５０３ バックライト
５０４ 筐体
５０５ ドライバＩＣ
５０６ 端子
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 引き回し配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
７０１ 本体
７０２ 表示部
７０３ 操作スイッチ
７０４ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
７１２ メモリ部
７１３ 操作部
７１４ イヤホン
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５２ 第１の電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 第２の電極
１０００ ヘッドライト
１０１１ 光源
１０１２ 反射板
１０２１ 光源
１０２２ 反射板
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料に関する。また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬ素子ではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。
【０００７】
このような無機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して寿命が長いという長所を有しているものの、発光層では高電界で加速された電子を必要とするため、一般的には、発光素子に数百Ｖの電圧を印加する必要がある。例えば、近年フルカラーディスプレイに必要とされる高輝度の青色発光の無機ＥＬ素子が開発されたが、１００〜２００Ｖの駆動電圧が必要である（例えば、非特許文献１）。そのため、無機ＥＬ素子は消費電力が大きく、中小型サイズのディスプレイ、例えば、携帯電話等のディスプレイには採用することが難しかった。
【非特許文献１】ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、１９９９年、Ｖｏｌ．３８、ｐｐ．Ｌ１２９１−１２９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、新規発光材料を提供することを目的とする。また、低電圧駆動が可能な発光素子を提供することを課題とする。また、消費電力の低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料である。
【００１０】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は上記構成の発光材料を含むことを特徴とする発光素子である。つまり、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料を含むことを特徴とする発光素子である。
【００１１】
また、本発明の一は、上記構成の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御回路とを有する発光装置である。つまり、本発明の一は、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを有し、発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料を含むことを特徴とする発光装置である。
【００１２】
また、本発明において、前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、及び窒化インジウムのいずれかであってもよい。
【００１３】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光装置にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００１４】
また、本発明の一は、表示部を有し、前記表示部は、上記構成の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする電子機器である。つまり、本発明の一は、表示部を有し、表示部は、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを備え、発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれか一種からなる無機化合物と、発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、マンガン元素と、リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含むことを特徴とする発光材料を含むことを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の発光材料は、電気伝導性が高く、低抵抗な発光材料となる。
【００１６】
また、本発明の発光素子は、低電圧駆動が可能である。
【００１７】
また、本発明の発光装置及び電子機器は、低電圧駆動が可能な発光素子を有しているため、消費電力が低減することができる。また、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、低コストで発光装置を作製することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更しうることは当業者であれば容易に理解される。したがって、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。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明に係る発光材料について説明する。本発明に係る発光材料は、母体材料と、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料と、マンガン（Ｍｎ）と、リン化ガリウム（ＧａＰ）又はアンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）で構成される。
【００２０】
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、また硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【００２１】
発光材料に含まれるドナー−アクセプター再結合型発光中心材料は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素とで構成される。第１の不純物元素としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、格子欠陥等がドナー準位を形成する場合があるため、必ずしも第１の不純物元素を必要としない。
【００２２】
発光材料の合成方法としては、固相法や液相法（例えば共沈法）等の様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００２３】
固相法は、母体材料と、母体材料に含有させる元素又はその元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い、固相反応により合成を行う方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、混合物が粉末状態で焼成を行ってもよいが、混合物がペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法では、液相法などの他の方法と比べて比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００２４】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、母体材料に含有させる元素又はその元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さいため、固相法の焼成温度よりも低い焼成温度で合成反応を進めることができる。
【００２５】
ここでは、本発明に係る発光材料を、固相法により合成する方法について説明する。母体材料と、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料を構成する元素又はその元素を含む化合物と、マンガン（Ｍｎ）をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱して焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料として、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。また、焼成の際は、真空封管を行ってから焼成を行っても良く、また、母体材料を構成する元素を含有するガスを流しながら焼成を行ってもよい。母体材料としてＺｎＳを用いる場合には、硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスが好ましい。なお、粉末状態よりも、混合物がペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００２６】
また、固相反応を利用する場合では、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
【００２７】
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して、０．０１〜１０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜５原子％の範囲である。
【００２８】
一方、添加されるＭｎはＭｎ元素又は硫化マンガン（ＭｎＳ）化合物により含有させる。Ｍｎの濃度は、母体材料に対して、０．０１〜５０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜３０原子％の範囲である。
【００２９】
次に、焼成した材料に、秤量したリン化ガリウム（ＧａＰ）又はアンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）を混合する。その後、電気炉で加熱して再び焼成を行う。焼成温度は、３００〜１０００℃が好ましい。また、ＧａＰ及びＧａＳｂの濃度は、それぞれが、母体材料に対して、０．０１〜５０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜３０原子％の範囲である。
【００３０】
このようにして得られた発光材料は、電気伝導性が高く、低抵抗な発光材料となる。
【００３１】
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。
【００３２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明に係る薄膜型発光素子について図１を用いて説明する。
【００３３】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１及び第２の電極１０５と、電極に接する第１の絶縁層１０２及び第２の絶縁層１０４と、第１の絶縁層１０２と第２の絶縁層１０４との間に発光層１０３を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０５の間に電圧を印加することで発光層１０３より発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００３４】
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、又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用いることができる。
【００３５】
第１の電極１０１及び第２の電極１０５は、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。なお、面発光を得るためには、第１の電極１０１又は第２の電極１０５のいずれか一方又は両方を透明にしておく必要がある。透明電極としては、例えば、酸化インジウム−スズ（ＩＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−スズ（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−亜鉛（ＩＺＯ）、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）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、ＩＺＯは、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、ＩＷＺＯは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。この他、金属電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、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）、又はこれら金属材料の窒化物、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等用いることができる。また、金属電極を用いて透光性の電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【００３６】
発光層１０３は、実施の形態１で示した発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着や電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング法、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００３７】
第１の絶縁層１０２と及び第２の絶縁層１０４は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。低電圧駆動とする場合は、５００ｎｍ以下の膜厚が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００３８】
本発明の発光素子は、電気伝導性の高い発光材料を用いたことにより、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【００３９】
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。
【００４０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明に係る分散型発光素子について図２を用いて説明する。
【００４１】
本実施の形態で示す発光素子は、基板２００の上に、第１の電極２０１と及び第２の電極２０４と、第２の電極に接する絶縁層２０３と、第１の電極２０１と絶縁層２０３との間に発光層２０２を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極２０１と、第２の電極２０４の間に電圧を印加することで発光層２０２より発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００４２】
発光層２０２は、粒子状の発光材料２０５をバインダ２０６中に分散させた膜である。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光層としての形状に保持するための物質であり、発光材料は、このバインダにより発光層中に均一に分散し固定される。なお、発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕し、所定の大きさの粒子に加工すればよい。
【００４３】
発光層の形成方法としては、選択的に発光層を形成できる液滴吐出法や、スクリーン印刷やオフセット印刷等の印刷法、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下が好ましい。
【００４４】
本実施の形態に用いることのできるバインダには、有機材料や無機材料、若しくは有機材料及び無機材料の混合材料を用いることができる。有機材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂である。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いることもできる。一方、無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、Ｔａ２Ｏ５、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳ、その他の無機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。なお、有機材料に、誘電率の高い無機材料を添加したものを用いてもよい。これにより、発光層の誘電率を制御することができ、より大きな誘電率を得ることができるようになる。
【００４５】
発光層２０２の作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが、本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解され、発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒としては、例えば、バインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢ）などを用いることができる。
【００４６】
図２における絶縁層２０３は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよい。絶縁層を形成するバインダ材料としては、発光層に含まれるバインダと同様の材料、方法を用いて形成することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００４７】
本発明の発光素子は、電気伝導性の高い発光材料を用いたことにより、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力も低減された発光素子を得ることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
（実施の形態４）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニット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３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。
【００５０】
図３において、第１の電極３０１と第２の電極３０２との間には、第１の発光ユニット３１１と第２の発光ユニット３１２が積層されている。第１の電極３０１と第２の電極３０２は実施の形態２〜３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３１１と第２の発光ユニット３１２は同じ構成を有し、その構成は実施の形態２〜３と同様なものを適用することができる。
【００５１】
電荷発生層３１３には、有機化合物と金属酸化物の複合体が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合体は、有機化合物とＶ２Ｏ５やＭｏＯ３やＷＯ３などの金属酸化物から構成される。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、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。有機化合物と金属酸化物の複合体は、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。
【００５２】
なお、電荷発生層３１３は、有機化合物と金属酸化物の複合体と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合体を含む層と、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電荷発生層３１３を形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合体を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて電荷発生層３１３を形成してもよい。
【００５３】
いずれにしても、第１の発光ユニット３１１と第２の発光ユニット３１２に挟まれる電荷発生層３１３は、第１の電極３０１と第２の電極３０２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。
【００５４】
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、同様に、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気絶縁性の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。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、表示装置に適用する場合には、低電圧駆動が可能で消費電力が低く、コントラストの高い表示装置を実現することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
（実施の形態５）
本実施の形態では、発光装置の一態様として表示装置について、図４〜図８を参照して説明する。
【００５７】
図４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１〜２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４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は、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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として酸化インジウム、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛を用いれば、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。この場合、第１の電極４１６の表面に薄い酸化膜を形成しておくとバリア層が形成され、キャリアブロッキング効果により発光効率を高めることができる。第１の電極４１６として酸化インジウム、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛を用い、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を共に透明電極で形成すれば、両面表示型の表示装置とすることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
図５は表示部４１４の構成を示す部分拡大図を示す。基板４１０に形成された第１の電極４１６の側端部は隔壁層４２４が形成されている。そして、少なくとも第１の電極４１６の露出面上にはＥＬ層４２６が形成されている。第２の電極４１８は、ＥＬ層４２６上に設けられている。第２の電極４１８は第１の電極４１６と交差するので、隔壁層４２４上に延設されている。隔壁層４２４は、第１の電極４１６と第２の電極４１８の間で短絡が起こらないように絶縁材料で形成されている。隔壁層４２４が第１の電極４１６の端部を覆う部位では、段差が急峻とならないように隔壁層４２４の側端部に勾配を持たせ、所謂テーパー形状としている。隔壁層４２４をこのような形状とすることで、ＥＬ層４２６や第２の電極４１８の被覆性が向上し、ひび割れや断裂などの不良を無くすことができる。
【００６２】
図６は表示部４１４の平面図であり、第１の電極４１６、第２の電極４１８、隔壁層４２４、ＥＬ層４２６の配置を示している。補助電極４２８は第２の電極４１８を酸化インジウムスズ、酸化亜鉛などの酸化物透明導電膜で形成する場合に、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４２８はチタン、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。
【００６３】
図６において、Ａ−Ｂ線及びＣ−Ｄ線に沿った断面図を図７（Ａ）（Ｂ）に示す。図７（Ａ）は第１の電極４１６が配列する断面図であり、図７（Ｂ）は第２の電極４１８が配列する断面図を示す。第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部にはＥＬ層４２６が形成され、その部位に発光素子が形成される。図７（Ｂ）で示す補助電極４２８は隔壁層４２４上にあって、第２の電極４１８と接触するように設けている。補助電極４２８を隔壁層４２４上に設けることにより、第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部に形成される発光素子を遮光することがないので、発光した光を有効に利用することができる。また、補助電極４２８が第１の電極４１６と短絡してしまうことを防ぐことができる。
【００６４】
図７では、対向基板４１２に色変換層４３０を配設した一例を示している。色変換層４３０は、ＥＬ層４２６で発光した光を波長変換して発光色を異ならせるためのものである。この場合、ＥＬ層４２６で発光する光は、エネルギーの高い青色若しくは紫外光であることが好ましい。色変換層４３０として、赤色、緑色、青色に変換するものを配列させれば、ＲＧＢカラー表示を行う表示装置とすることができる。また、色変換層４３０を着色層（カラーフィルタ）に置き換えることもできる。その場合は、ＥＬ層４２６は白色発光するように構成すれば良い。充填材４３２は基板４１０と対向基板４１２を固定するものであり適宜設ければ良い。
【００６５】
また、表示部４１４の他の構成を図８に示す。図８の構造は、第１の電極９５２の端部が絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４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９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、ＥＬ層９５５及び第２の電極９５６を、隔壁層９５４を使って自己整合的に形成することができる。
【００６６】
本実施例の表示装置は低電圧で発光素子が発光するので、昇圧回路などが不要となり、装置の構成を簡略化することができる。
【００６７】
（実施の形態６）
本実施の形態では、トランジスタにより、画素部に本発明を適用して作製した発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について図９を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【００６８】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００６９】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【００７０】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ（薄膜トランジスタともいう）６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。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に用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、半導体材料についても特に限定されず、無機化合物を用いてもよいし、有機化合物を用いてもよい。
【００７１】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００７２】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００７３】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は光透光性を有しており、ＥＬ層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００７４】
ＥＬ層６１６は、実施の形態２〜４で示した発光層を有している。
【００７５】
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、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。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。
【００７６】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、充填材として不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【００７７】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００７８】
以上のようにして、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００７９】
本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態２〜４で示した発光素子を有し、低駆動電圧で動作が可能である。そのため、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態で示す発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。
【００８１】
（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態５〜６に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態２〜４で示した発光素子を有する。よって、駆動電圧の低減された発光素子を有するため、消費電力の低減された電子機器を提供することが可能である。
【００８２】
本発明を適用して作製された電子機器として、ビデオカメラや、デジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。
【００８３】
図１０（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【００８４】
図１０（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供することができる。
【００８５】
図１０（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときに生じる衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【００８６】
図１０（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態２〜４で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときに生じる衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【００８７】
図１５は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態５の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態６の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光材料を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【００８８】
図１６は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１６に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態５の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態６の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光材料を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０４及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【００８９】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【００９０】
また、本発明を適用した発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１１を用いて説明する。
【００９１】
図１１は、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１１に示した液晶表示装置は、筐体５０１、液晶層５０２、バックライト５０３、筐体５０４を有し、液晶層５０２は、ドライバＩＣ５０５と接続されている。また、バックライト５０３は、本発明の発光装置が用いられており、端子５０６により、電圧が印加されている。
【００９２】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、高輝度で長寿命のバックライトが得られるので、表示装置としての品質が向上する。また、本発明の発光装置は、面発光の発光装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光素子は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
【００９３】
また、本発明を適用した発光装置は高輝度の発光が可能であるため、自動車、自転車、船などのヘッドライトとして用いることが可能である。図１２は、本発明を適用した発光装置を自動車のヘッドライトとして用いた例である。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のヘッドライト１０００の部分を拡大した断面図である。図１２（Ｂ）において、光源１０１１として本発明の発光装置が用いられている。光源１０１１から出た光は、反射板１０１２により反射され、外部へ取り出される。図１２（Ｂ）に示すように、複数の光源を用いることで、より高輝度の光を得ることができる。また、図１２（Ｃ）は、円筒形状に作製した本発明の発光装置を光源として用いた例である。光源１０２１からの発光は反射板１０２２により反射され、外部へ取り出される。
【００９４】
図１３は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１３に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、高輝度の発光が可能であるため、細かい作業をする場合など、手元を明るく照らすことが可能である。
【００９５】
図１４は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図１０（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を節約することすることができ、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。
【００９６】
照明装置としては、図１２、図１３、図１４で例示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の発光装置を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】本発明の照明装置を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】本発明の照明装置を説明する図。
【図１５】本発明の電子機器を説明する図。
【図１６】本発明の電子機器を説明する図。
【符号の説明】
【００９８】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第１の絶縁層
１０３ 発光層
１０４ 第２の絶縁層
１０５ 第２の電極
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 発光層
２０３ 絶縁層
２０４ 第２の電極
２０５ 発光材料
２０６ バインダ
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３１１ 第１の発光ユニット
３１２ 第２の発光ユニット
３１３ 電荷発生層
４１０ 基板
４１２ 対向基板
４１４ 表示部
４１６ 第１の電極
４１８ 第２の電極
４２０ フレキシブル配線基板
４２４ 隔壁層
４２６ ＥＬ層
４２８ 補助電極
４３０ 色変換層
４３２ 充填材
５０１ 筐体
５０２ 液晶層
５０３ バックライト
５０４ 筐体
５０５ ドライバＩＣ
５０６ 端子
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 引き回し配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
７０１ 本体
７０２ 表示部
７０３ 操作スイッチ
７０４ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
７１２ メモリ部
７１３ 操作部
７１４ イヤホン
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９５２ 第１の電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 第２の電極
１０００ ヘッドライト
１０１１ 光源
１０１２ 反射板
１０２１ 光源
１０２２ 反射板
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムと、を含むことを特徴とする発光材料。
【請求項２】
請求項１において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、及び窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする発光材料。
【請求項３】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムと、を含む発光材料を有することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、及び窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御回路とを有し、
前記発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムと、を含む発光材料を有することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
表示部を有し、
前記表示部は、発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御回路とを備え、
前記発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含む発光材料を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムと、を含むことを特徴とする発光材料。
【請求項２】
請求項１において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、及び窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする発光材料。
【請求項３】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムと、を含む発光材料を有することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、及び窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御回路とを有し、
前記発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムと、を含む発光材料を有することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
表示部を有し、
前記表示部は、発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御回路とを備え、
前記発光素子は、一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、母体材料として硫化物、窒化物、及び酸化物のいずれかの無機化合物と、
発光中心材料として銅、銀、アルミニウム、フッ素、及び塩素のいずれか一種以上の元素と、
マンガン元素と、
リン化ガリウム又はアンチモン化ガリウムのいずれかと、を含む発光材料を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７において、
前記無機化合物は、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウムのいずれかであることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２６５９８６（Ｐ２００７−２６５９８６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２４９７（Ｐ２００７−５２４９７）
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２日（２００７．３．２）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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