発光材料、発光素子、発光装置並びに電子機器
【課題】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。また、低コストで作製可能な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】母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し浅いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、浅いドナー準位の電子と深いトラップ準位の正孔とが再結合することにより、発光する発光材料を提供する。
【解決手段】母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し浅いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、浅いドナー準位の電子と深いトラップ準位の正孔とが再結合することにより、発光する発光材料を提供する。
【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、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、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】
また、これら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、面状の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した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
【０００６】
発光性の物質として無機化合物を用いた発光素子は、高い電界で加速された電子による発光中心の衝突励起によって発光が得られるものと考えられている。そのため、発光を得るためには高い電界が必要であり、発光素子に数百Ｖの電圧を印加する必要があった。よって、消費電力が大きく、環境に与える負荷も大きかった。
【０００７】
また、発光素子に高い電圧を印加するためには、高耐電圧の駆動回路が必要である。高耐電圧の駆動回路を形成するためには、高いコストがかかり、発光素子を用いた製品自体の価格も高くなっていた。
【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。また、低コストで作製可能な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】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、発光材料中に、浅いドナー準位と、浅いアクセプター準位と、深いトラップ準位を形成することにより、課題を解決することができることを見いだした。
【００１０】
よって、本発明の一は、母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、浅いドナー準位の電子と深いトラップ準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１１】
また、本発明の一は、母体材料と、第１の物不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、深いトラップ準位の電子と浅いアクセプター準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１２】
また、本発明の一は、母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第１２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、浅いドナー準位の電子と深いトラップ準位への正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１３】
また、本発明の一は、母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の物不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第１２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、深いトラップ準位の電子と浅いアクセプター準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１４】
上記構成において、浅いドナー準位とは、母体材料の伝導帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする。
【００１５】
上記構成において、浅いアクセプター準位とは、母体材料の価電子帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする。
【００１６】
上記構成において、深いトラップ準位とは、母体材料の伝導帯又は価電子帯からのエネルギー差が０．３ｅＶ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一は、一対の電極間に、上記の発光材料を有することを特徴とする発光素子である。
【００１８】
上記構成において、発光材料を含む発光層と電極との間には、絶縁層が設けられていることが好ましい。絶縁層の厚さは、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
上記構成において、絶縁層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のいずれかを含むことを特徴とする。
【００２０】
また、上記構成において、絶縁層は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）のいずれかを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。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）を範疇に含む。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。
【００２２】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の発光材料は、電気伝導性の高い発光材料である。そのため、本発明の発光材料を用いた発光素子は、低電圧駆動が可能である。
【００２４】
また、本発明の発光装置は、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ができる。
【００２５】
また、本発明の電子機器は、低電圧駆動が可能な発光素子を有しているため、消費電力を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、電子機器の作製コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
（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、母体材料及び少なくとも３種類以上の不純物元素で構成される。発光材料に含まれる不純物元素は、母材の禁制帯の中に局在準位を形成する。なお、局在準位には、浅い局在準位と深い局在準位とが存在する。本明細書中において、浅い局在準位とは、許容帯からエネルギー差の小さい準位をいい、深い局在準位とは、伝導帯又は価電子帯などの許容帯からエネルギー差の大きい準位をいう。
【００２８】
具体的には、浅い局在準位を構成する不純物元素とは、母体材料の許容帯から０．０１〜０．３ｅＶのエネルギー差を有する材料をいい、深い局在準位を形成する不純物元素とは、母体材料の許容帯から０．３ｅＶ以上のエネルギー差を有する材料をいう。また、浅い局在準位には、ドナー準位とアクセプター準位とが存在し、ドナー準位は伝導帯からのエネルギー差が小さく、アクセプター準位は価電子帯からのエネルギー差が小さい。
【００２９】
図１は、本実施の形態で示す発光材料のバンドのエネルギー準位を示した模式図である。図１（Ａ）において、価電子帯１００１と伝導帯１００２の間に、浅いアクセプター準位１０２３、浅いドナー準位１０２１、深いトラップ準位１０２２が存在する。図１（Ａ）に示す発光材料において、浅いドナー準位１０２１にある電子と、深いトラップ準位１０２２にある正孔とが再結合し、発光する。
【００３０】
発光材料中に、浅いアクセプター準位１０２３と深いトラップ準位１０２２を形成することにより、正孔が浅いアクセプター準位１０２３から深いトラップ準位１０２２に移動する。深いトラップ準位１０２２に移動した正孔は、浅いアクセプター準位１０２３に存在していたときよりも隣接サイトに移動するためのエネルギーをより必要とするため、深いトラップ準位１０２２に局在化するようになる。よって、移動度の高い電子との再結合確率が向上し、発光効率が向上する。
【００３１】
また、本発明に係る発光材料は、図１（Ｂ）に示すようなエネルギーバンドを有する構成であってもよい。図１（Ｂ）において、価電子帯１１０１と伝導帯１１０２の間に、浅いアクセプター準位１１２３、浅いドナー準位１１２１、深いトラップ準位１１２２が存在する。図１（Ｂ）に示すエネルギーバンドを有する発光材料において、深いトラップ準位１１２２にある電子と、浅いアクセプター準位１１２３にある正孔とが再結合し、発光する。
【００３２】
発光材料中に、浅いドナー準位１１２１と深いトラップ準位１１２２を形成することにより、電子が浅いドナー準位１１２１から深いトラップ準位１１２２に移動する。深いトラップ準位１１２２に移動した電子は、浅いドナー準位１１２１に存在していたときよりも隣接サイトに移動するためのエネルギーをより必要とするため、深いトラップ準位１１２２に局在化するようになる。よって、移動度の高い正孔との再結合確率が向上し、発光効率が向上する。
【００３３】
本実施の形態で示す発光材料の母体材料としては、周期表において第２族元素と第１６族元素とを含む化合物（以下、２−１６族化合物という）、または第１２族元素と第１６族の元素とを含む化合物（以下、１２−１６族化合物という）を用いることができる。
【００３４】
２−１６族化合物としては、具体的には、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等が挙げられる。また、１２−１６族化合物としては、具体的には、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。
【００３５】
２−１６族化合物又は１２−１６族化合物を母体材料として浅いドナー準位を形成する不純物（第１の不純物）としては、周期表第１７族元素を挙げることができる。具体的には、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が挙げられる。また、周期表第１３族元素を用いることができ、具体的には、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等が挙げられる。
【００３６】
一方、２−１６族化合物又は１２−１６族化合物を母体材料として浅いアクセプター準位を形成する不純物（第２の不純物）としては、周期表第１５族元素を挙げることができる。具体的には、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等が挙げられる。また、周期表第１族元素を挙げることができ、具体的には、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）等が挙げられる。
【００３７】
また、発光に関与する深いトラップ準位を形成する不純物（第３の不純物）としては、具体的には、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）等を挙げられる。また、テルビウム（Ｔｂ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）等の希土類元素を用いることができる。
【００３８】
つまり、２−１６族化合物または１２−１６族化合物に対して、第１の不純物として第１７族元素もしくは第１３族元素、第２の不純物として第１５族元素もしくは第１族元素、第３の不純物として発光に関与する深いトラップ準位を形成する不純物を添加することにより、本実施の形態の発光材料を形成することができる。
【００３９】
なお、母体材料に対して添加する不純物元素の濃度は、母体材料に対してそれぞれ０．０１〜１０ａｔｏｍ％であればよく、より好ましくはそれぞれ０．１〜５ａｔｏｍ％の範囲であることが好ましい。
【００４０】
本実施の形態の発光材料は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、固相反応を利用することができる。具体的には、発光材料を構成する物質をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００４１】
また、固相反応を利用する場合、第１の不純物と第２の不純物、あるいは第１の不純物と第３の不純物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、第１の不純物および第２の不純物、あるいは第１の不純物および第３の不純物が拡散されやすく、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の不純物と第２の不純物で構成される化合物としては、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、臭化銅（ＬｉＢｒ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）等のハロゲン化アルカリ、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等を用いることができる。また、第１の不純物と第３の不純物で構成される化合物としては、例えば、フッ化銅（ＣｕＦ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ）、ヨウ化銅（ＣｕＩ）、臭化銅（ＣｕＢｒ）、窒化銅（Ｃｕ３Ｎ）、リン化銅（Ｃｕ３Ｐ）、フッ化銀（ＡｇＦ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、ヨウ化銀（ＡｇＩ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）、塩化金（ＡｕＣｌ３）、臭化金（ＡｕＢｒ３）、塩化白金（ＰｔＣｌ２）等を用いることができる。
【００４２】
本実施の形態の発光材料は、深い局在準位を形成する不純物元素と浅いドナー準位又は浅いアクセプター準位を形成する不純物元素に起因するドナー−アクセプターペアの再結合による発光が得られ、発光に寄与しないもう一方の不純物元素がドナー準位又はアクセプター準位を形成しているため、電気伝導性の高い発光材料となる。
【００４３】
なお、アクセプター準位を形成する不純物よりもドナー準位を形成する不純物を多く母体材料に添加した場合には、電子のキャリア濃度が高くｎ型の発光材料を得ることができる。また、ドナー準位を形成する不純物よりもアクセプター準位を形成する不純物を多く母体材料に添加した場合には、正孔のキャリア濃度が高くｐ型の発光材料を得ることができる。
【００４４】
また、一つの局在準位を形成する不純物は複数用いてもよい。例えば、ドナー準位を形成するために、第１５族元素と第１７族元素を用いてもよい。また、例えば、第１７族元素を複数用いてもよい。同様に、アクセプター準位を形成するために、第１族元素と第１３族元素を用いてもよい。また、例えば、第１族元素を複数用いてもよい。
【００４５】
本実施の形態の発光材料は、発光に高電界で加速されたホットエレクトロンを必要としないため、低電圧で発光可能である。
【００４６】
また、本実施の形態の発光材料は、正孔と電子との再結合確率が高いため、発光効率が高い。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一態様について図２を用いて説明する。
【００４８】
本実施の形態において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に、第１の層１１１を有する。本実施の形態で示す発光素子は、直流駆動により動作する。本実施の形態では第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとして以下説明をする。
【００４９】
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、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００５０】
第１の電極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、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、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（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てスパッタリング法により形成することができる。また、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）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てスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等用いることができる。なお、第１の電極１０１を透光性を有する電極とする場合、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。
【００５１】
第１の層１１１は、発光層である。具体的には実施の形態１に示した発光材料を含む層である。第１の層１１１は、実施の形態１に示した発光材料を薄膜状に形成したものを用いることが好ましい。ただし、第１の層１１１は、実施の形態１に示した発光材料を含んでいればよく、構成は特に限定されない。
【００５２】
第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。なお、第２の電極１０２を透光性を有する電極とする場合、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。
【００５３】
図２（Ａ）に示す発光素子において、第１の電極１０１もしくは第２の電極１０２を通って外部に取り出される。よって、第１の電極１０１および第２の電極１０２のうち、少なくとも一方は透光性を有する電極である必要がある。
【００５４】
例えば、第１の電極が透光性を有する材料で形成されている場合には、発光は、第１の電極１０１を通って外部に取り出される。つまり、発光は第１の電極１０１を通って基板１００側から取り出される。
【００５５】
また、図２（Ａ）に示した構成とは逆の順番で積層した構成としてもよい。図２（Ｂ）に示す発光素子は、陰極として機能する第２の電極１０２の上に、第１の層１１１、陽極として機能する第１の電極１０１とが順に積層された構成となっている。
【００５６】
また、図３（Ａ）に示すように、第２の電極１０２と第１の層１１１との間に、絶縁層である第２の層１１２を設けてもよい。また、図３（Ｂ）に示すように、第２の電極１０２と第１の層１１１との間に、絶縁層である第２の層１１２を設け、第１の電極１０１と第１の層１１１の間に絶縁層である第３の層１１３を設けてもよい。絶縁層は、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましい。また、誘電率が高いことが好ましい。具体的には、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等の非晶質酸化物もしくは非晶質窒化物を用いることができる。その他、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化チタン鉛（ＰｂＴｉＯ３）等の誘電体材料を用いることができる。本実施の形態の発光素子は、ホットエレクトロンを必要としないため、高電界を必要としない。よって、絶縁層は薄膜であることが好ましい。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００５７】
第１の層１１１と電極との間に絶縁層を設けることにより、発光効率を向上させることができる。また、発光素子の絶縁破壊を防止することができる。
【００５８】
なお、第１の電極１０１、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３、第２の電極１０２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）、原子層エピタキシ法（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。
【００５９】
本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、ｎ型およびｐ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはｎ型またはｐ型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。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。
【００６０】
本発明の発光素子は、高電界により加速されたホットエレクトロンを必要とすることなく、発光層からの発光を得ることができる。つまり、発光素子に高電圧を印加する必要がなくなるため、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。
【００６１】
また、従来、ホットエレクトロンを生成させるために用いられてきた絶縁層の厚さを薄くする、もしくは絶縁層を設けないことができるため、発光素子全体に印加される電圧のうち、発光層に印加される電圧の割合が大きくなる。よって、より低電圧で発光可能な発光素子を得ることができる。
【００６２】
また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力の低減された発光素子を得ることができる。
【００６３】
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。
【００６４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図４及び図５を用いて説明する。
【００６５】
本実施の形態において、発光素子は、第１の電極２０１と、第１の電極上に形成された第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第２の電極２０２とを有する。本実施の形態で示す発光素子は、交流駆動により動作する。
【００６６】
基板２００は発光素子の支持体として用いられる。基板２００としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００６７】
第１の電極２０１および第２の電極２０２としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。例えば、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、通常スパッタにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（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てスパッタリング法により形成することができる。また、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）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てスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウム−チタン（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム−シリコン−銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等、を用いることができる。
【００６８】
なお、第２の層２１２で生じた発光を外部に取り出すため、第１の電極２０１および第２の電極２０２のうち、少なくとも一方は透光性を有する電極である必要がある。
【００６９】
例えば、第１の電極が透光性を有する材料で形成されている場合には、発光は、第１の電極２０１を通って外部に取り出される。つまり、発光は第１の電極２０１を通って基板２００側から取り出される。
【００７０】
第１の層２１１は、発光層である。具体的には実施の形態１に示した発光材料を含む層である。第１の層２１１は、実施の形態１に示した発光材料を薄膜状に形成したものを用いることが好ましい。ただし、第１の層２１１は、実施の形態１に示した発光材料を含んでいればよく、構成は特に限定されない。
【００７１】
また、図４（Ａ）に示した構成とは逆の順番で積層した構成としてもよい。図４（Ｂ）に示す発光素子は、第２の電極２０２の上に、第１の層２１１、第１の電極２０１が順に積層された構成となっている。
【００７２】
また、図５（Ａ）に示すように、第２の電極２０２と第１の層２１１との間に、絶縁層である第２の層２１２を設けてもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、第２の電極２０２と第１の層２１１との間に、絶縁層である第２の層２１２を設け、第１の電極２０１と第１の層２１１の間に絶縁層である第３の層２１３を設けてもよい。絶縁層は、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましい。また、誘電率が高いことが好ましい。具体的には、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等の非晶質酸化物もしくは非晶質窒化物を用いることができる。その他、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）等の誘電体材料を用いることができる。本実施の形態の発光素子は、ホットエレクトロンを必要としないため、高電界を必要としない。よって、絶縁層は薄膜であることが好ましい。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００７３】
第１の層２１１と電極との間に絶縁層を設けることにより、発光効率を向上させることができる。また、発光素子の絶縁破壊を防止することができる。
【００７４】
なお、第１の電極２０１、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第２の電極２０２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）、原子層エピタキシ法（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。
【００７５】
本発明の発光素子は、高電界により加速されたホットエレクトロンを必要とすることなく、発光層からの発光を得ることができる。つまり、発光素子に高電圧を印加する必要がなくなるため、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。
【００７６】
また、従来、ホットエレクトロンを生成させるために用いられてきた絶縁層の厚さを薄くすることができるため、発光素子全体に印加される電圧のうち、発光層に印加される電圧の割合が大きくなる。よって、より低電圧で発光可能な発光素子を得ることができる。
【００７７】
また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力の低減された発光素子を得ることができる。
【００７８】
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。
【００７９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００８０】
本実施の形態で示す発光装置は、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置である。図７には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。
【００８１】
図７において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光材料を含む層９５５が設けられている。発光材料を含む層９５５は実施の形態１で示した発光材料を含んでいる。
【００８２】
電極９５２の端部は絶縁層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、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
【００８３】
また、本発明の発光装置は、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。
【００８４】
なお、本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態２に示した発光素子の構成を適用することも可能であるし、実施の形態３に示した発光素子の構成を適用することも可能である。つまり、直流駆動で動作する発光装置を作製することも可能であるし、交流駆動で動作する発光装置を作製することも可能である。
【００８５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００８６】
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型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（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。
【００８７】
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盤（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。
【００８８】
次に、断面構造について図６（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。
【００８９】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３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、駆動回路を形成するＴＦＴ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、本実施の形態では、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。
【００９０】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、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。
【００９１】
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。
【００９２】
第１の電極６１３上には、発光材料を含む層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透光性を有しており、発光材料を含む層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００９３】
発光材料を含む層６１６は、実施の形態１で示した発光材料を含んでいる。
【００９４】
なお、第１の電極６１３、発光材料を含む層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）、原子層エピタキシ法（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。
【００９５】
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、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。
【００９６】
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）、マイラー、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。
【００９７】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００９８】
本発明の発光装置は、実施の形態２または実施の形態３で示した発光素子を有する。実施の形態２または実施の形態３で示した発光素子は、低駆動電圧で動作が可能である。また、高い発光効率を実現することができる。よって、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【００９９】
また、本発明の発光装置は、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。
【０１００】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態２または実施の形態３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。
【０１０１】
本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、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８に示す。
【０１０２】
図８（Ａ）は本発明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２〜３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、劣化補償回路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。本発明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。
【０１０３】
図８（Ｂ）は本発明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２〜３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、劣化補償回路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。本発明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。
【０１０４】
図８（Ｃ）は本発明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２〜３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、劣化補償回路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。本発明に係る携帯電話は、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、携帯したときの外部からの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。
【０１０５】
図８（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、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２〜３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、劣化補償回路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。本発明に係るカメラは、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、携帯したときの外部からの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。
【０１０６】
以上の様に、本発明の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。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０１０７】
また、本発明の発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明の発光装置を照明装置として用いる一態様を、図９を用いて説明する。
【０１０８】
図９は、本発明の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９に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
【０１０９】
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、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明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、発光装置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。
【実施例１】
【０１１０】
本実施例では、本発明の発光材料について説明する。
【０１１１】
ＺｎＳを１０ｇと、ＺｎＳに対して１ｍｏｌ％に相当するＣｕＣｌ及びＺｎＳに対して１ｍｏｌ％に相当するＬｉＣｌをメノウ乳鉢に入れ、１０分間撹拌混合した。次に、その混合物をアルミナの坩堝に入れ、窒素雰囲気下において、１０００℃で４時間の焼成を行った。得られた発光材料は黒色であった。３５６ｎｍの波長で励起したところ、青緑色の発光を確認することができた。その発光スペクトルを図１０に示す。この発光は、ドナー準位を形成しているＣｌと深いトラップ準位を形成しているＣｕとのドナー−アクセプターペアの再結合に起因した発光であることがわかった。
【０１１２】
本実施例の発光材料の合成に用いた材料のメーカー及び純度を表１に示す。ＺｎＳは（株）高純度化学研究所製、ＣｕＣｌは和光純薬工業（株）製、ＬｉＣｌは（株）高純度化学研究所製である。
【０１１３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の発光材料を説明する図。
【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】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光素子を説明する図。
【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】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】実施例１の発光材料の発光スペクトルを示す図。
【符号の説明】
【０１１５】
１００１ 価電子帯
１００２ 伝導帯
１０２１ ドナー準位
１０２２ トラップ準位
１０２３ アクセプター準位
１１０１ 価電子帯
１１０２ 伝導帯
１１２１ ドナー準位
１１２２ トラップ準位
１１２３ アクセプター準位
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１１１ 第１の層
１１２ 第２の層
１１３ 第３の層
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
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 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 ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光材料を含む層
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
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光材料を含む層
９５６ 電極
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、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、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】
また、これら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、面状の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した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
【０００６】
発光性の物質として無機化合物を用いた発光素子は、高い電界で加速された電子による発光中心の衝突励起によって発光が得られるものと考えられている。そのため、発光を得るためには高い電界が必要であり、発光素子に数百Ｖの電圧を印加する必要があった。よって、消費電力が大きく、環境に与える負荷も大きかった。
【０００７】
また、発光素子に高い電圧を印加するためには、高耐電圧の駆動回路が必要である。高耐電圧の駆動回路を形成するためには、高いコストがかかり、発光素子を用いた製品自体の価格も高くなっていた。
【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。また、低コストで作製可能な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】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、発光材料中に、浅いドナー準位と、浅いアクセプター準位と、深いトラップ準位を形成することにより、課題を解決することができることを見いだした。
【００１０】
よって、本発明の一は、母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、浅いドナー準位の電子と深いトラップ準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１１】
また、本発明の一は、母体材料と、第１の物不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、深いトラップ準位の電子と浅いアクセプター準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１２】
また、本発明の一は、母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第１２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、浅いドナー準位の電子と深いトラップ準位への正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１３】
また、本発明の一は、母体材料と、第１の不純物と、第２の不純物と、第３の不純物とを含み、第１の物不純物は、母体材料に対し浅いドナー準位を形成し、第２の不純物は、母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成し、第３の不純物は、母体材料に対し深いトラップ準位を形成し、母体材料は、周期表第１２族の元素と周期表第１６族の元素を含む化合物を有し、深いトラップ準位の電子と浅いアクセプター準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とした発光材料である。
【００１４】
上記構成において、浅いドナー準位とは、母体材料の伝導帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする。
【００１５】
上記構成において、浅いアクセプター準位とは、母体材料の価電子帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする。
【００１６】
上記構成において、深いトラップ準位とは、母体材料の伝導帯又は価電子帯からのエネルギー差が０．３ｅＶ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一は、一対の電極間に、上記の発光材料を有することを特徴とする発光素子である。
【００１８】
上記構成において、発光材料を含む発光層と電極との間には、絶縁層が設けられていることが好ましい。絶縁層の厚さは、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
上記構成において、絶縁層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のいずれかを含むことを特徴とする。
【００２０】
また、上記構成において、絶縁層は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）のいずれかを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。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）を範疇に含む。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。
【００２２】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の発光材料は、電気伝導性の高い発光材料である。そのため、本発明の発光材料を用いた発光素子は、低電圧駆動が可能である。
【００２４】
また、本発明の発光装置は、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ができる。
【００２５】
また、本発明の電子機器は、低電圧駆動が可能な発光素子を有しているため、消費電力を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、電子機器の作製コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
（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、母体材料及び少なくとも３種類以上の不純物元素で構成される。発光材料に含まれる不純物元素は、母材の禁制帯の中に局在準位を形成する。なお、局在準位には、浅い局在準位と深い局在準位とが存在する。本明細書中において、浅い局在準位とは、許容帯からエネルギー差の小さい準位をいい、深い局在準位とは、伝導帯又は価電子帯などの許容帯からエネルギー差の大きい準位をいう。
【００２８】
具体的には、浅い局在準位を構成する不純物元素とは、母体材料の許容帯から０．０１〜０．３ｅＶのエネルギー差を有する材料をいい、深い局在準位を形成する不純物元素とは、母体材料の許容帯から０．３ｅＶ以上のエネルギー差を有する材料をいう。また、浅い局在準位には、ドナー準位とアクセプター準位とが存在し、ドナー準位は伝導帯からのエネルギー差が小さく、アクセプター準位は価電子帯からのエネルギー差が小さい。
【００２９】
図１は、本実施の形態で示す発光材料のバンドのエネルギー準位を示した模式図である。図１（Ａ）において、価電子帯１００１と伝導帯１００２の間に、浅いアクセプター準位１０２３、浅いドナー準位１０２１、深いトラップ準位１０２２が存在する。図１（Ａ）に示す発光材料において、浅いドナー準位１０２１にある電子と、深いトラップ準位１０２２にある正孔とが再結合し、発光する。
【００３０】
発光材料中に、浅いアクセプター準位１０２３と深いトラップ準位１０２２を形成することにより、正孔が浅いアクセプター準位１０２３から深いトラップ準位１０２２に移動する。深いトラップ準位１０２２に移動した正孔は、浅いアクセプター準位１０２３に存在していたときよりも隣接サイトに移動するためのエネルギーをより必要とするため、深いトラップ準位１０２２に局在化するようになる。よって、移動度の高い電子との再結合確率が向上し、発光効率が向上する。
【００３１】
また、本発明に係る発光材料は、図１（Ｂ）に示すようなエネルギーバンドを有する構成であってもよい。図１（Ｂ）において、価電子帯１１０１と伝導帯１１０２の間に、浅いアクセプター準位１１２３、浅いドナー準位１１２１、深いトラップ準位１１２２が存在する。図１（Ｂ）に示すエネルギーバンドを有する発光材料において、深いトラップ準位１１２２にある電子と、浅いアクセプター準位１１２３にある正孔とが再結合し、発光する。
【００３２】
発光材料中に、浅いドナー準位１１２１と深いトラップ準位１１２２を形成することにより、電子が浅いドナー準位１１２１から深いトラップ準位１１２２に移動する。深いトラップ準位１１２２に移動した電子は、浅いドナー準位１１２１に存在していたときよりも隣接サイトに移動するためのエネルギーをより必要とするため、深いトラップ準位１１２２に局在化するようになる。よって、移動度の高い正孔との再結合確率が向上し、発光効率が向上する。
【００３３】
本実施の形態で示す発光材料の母体材料としては、周期表において第２族元素と第１６族元素とを含む化合物（以下、２−１６族化合物という）、または第１２族元素と第１６族の元素とを含む化合物（以下、１２−１６族化合物という）を用いることができる。
【００３４】
２−１６族化合物としては、具体的には、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等が挙げられる。また、１２−１６族化合物としては、具体的には、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。
【００３５】
２−１６族化合物又は１２−１６族化合物を母体材料として浅いドナー準位を形成する不純物（第１の不純物）としては、周期表第１７族元素を挙げることができる。具体的には、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が挙げられる。また、周期表第１３族元素を用いることができ、具体的には、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等が挙げられる。
【００３６】
一方、２−１６族化合物又は１２−１６族化合物を母体材料として浅いアクセプター準位を形成する不純物（第２の不純物）としては、周期表第１５族元素を挙げることができる。具体的には、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等が挙げられる。また、周期表第１族元素を挙げることができ、具体的には、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）等が挙げられる。
【００３７】
また、発光に関与する深いトラップ準位を形成する不純物（第３の不純物）としては、具体的には、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）等を挙げられる。また、テルビウム（Ｔｂ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）等の希土類元素を用いることができる。
【００３８】
つまり、２−１６族化合物または１２−１６族化合物に対して、第１の不純物として第１７族元素もしくは第１３族元素、第２の不純物として第１５族元素もしくは第１族元素、第３の不純物として発光に関与する深いトラップ準位を形成する不純物を添加することにより、本実施の形態の発光材料を形成することができる。
【００３９】
なお、母体材料に対して添加する不純物元素の濃度は、母体材料に対してそれぞれ０．０１〜１０ａｔｏｍ％であればよく、より好ましくはそれぞれ０．１〜５ａｔｏｍ％の範囲であることが好ましい。
【００４０】
本実施の形態の発光材料は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、固相反応を利用することができる。具体的には、発光材料を構成する物質をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００４１】
また、固相反応を利用する場合、第１の不純物と第２の不純物、あるいは第１の不純物と第３の不純物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、第１の不純物および第２の不純物、あるいは第１の不純物および第３の不純物が拡散されやすく、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の不純物と第２の不純物で構成される化合物としては、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、臭化銅（ＬｉＢｒ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）等のハロゲン化アルカリ、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等を用いることができる。また、第１の不純物と第３の不純物で構成される化合物としては、例えば、フッ化銅（ＣｕＦ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ）、ヨウ化銅（ＣｕＩ）、臭化銅（ＣｕＢｒ）、窒化銅（Ｃｕ３Ｎ）、リン化銅（Ｃｕ３Ｐ）、フッ化銀（ＡｇＦ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、ヨウ化銀（ＡｇＩ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）、塩化金（ＡｕＣｌ３）、臭化金（ＡｕＢｒ３）、塩化白金（ＰｔＣｌ２）等を用いることができる。
【００４２】
本実施の形態の発光材料は、深い局在準位を形成する不純物元素と浅いドナー準位又は浅いアクセプター準位を形成する不純物元素に起因するドナー−アクセプターペアの再結合による発光が得られ、発光に寄与しないもう一方の不純物元素がドナー準位又はアクセプター準位を形成しているため、電気伝導性の高い発光材料となる。
【００４３】
なお、アクセプター準位を形成する不純物よりもドナー準位を形成する不純物を多く母体材料に添加した場合には、電子のキャリア濃度が高くｎ型の発光材料を得ることができる。また、ドナー準位を形成する不純物よりもアクセプター準位を形成する不純物を多く母体材料に添加した場合には、正孔のキャリア濃度が高くｐ型の発光材料を得ることができる。
【００４４】
また、一つの局在準位を形成する不純物は複数用いてもよい。例えば、ドナー準位を形成するために、第１５族元素と第１７族元素を用いてもよい。また、例えば、第１７族元素を複数用いてもよい。同様に、アクセプター準位を形成するために、第１族元素と第１３族元素を用いてもよい。また、例えば、第１族元素を複数用いてもよい。
【００４５】
本実施の形態の発光材料は、発光に高電界で加速されたホットエレクトロンを必要としないため、低電圧で発光可能である。
【００４６】
また、本実施の形態の発光材料は、正孔と電子との再結合確率が高いため、発光効率が高い。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一態様について図２を用いて説明する。
【００４８】
本実施の形態において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に、第１の層１１１を有する。本実施の形態で示す発光素子は、直流駆動により動作する。本実施の形態では第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとして以下説明をする。
【００４９】
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、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００５０】
第１の電極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、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、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（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てスパッタリング法により形成することができる。また、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）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てスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等用いることができる。なお、第１の電極１０１を透光性を有する電極とする場合、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。
【００５１】
第１の層１１１は、発光層である。具体的には実施の形態１に示した発光材料を含む層である。第１の層１１１は、実施の形態１に示した発光材料を薄膜状に形成したものを用いることが好ましい。ただし、第１の層１１１は、実施の形態１に示した発光材料を含んでいればよく、構成は特に限定されない。
【００５２】
第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。なお、第２の電極１０２を透光性を有する電極とする場合、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。
【００５３】
図２（Ａ）に示す発光素子において、第１の電極１０１もしくは第２の電極１０２を通って外部に取り出される。よって、第１の電極１０１および第２の電極１０２のうち、少なくとも一方は透光性を有する電極である必要がある。
【００５４】
例えば、第１の電極が透光性を有する材料で形成されている場合には、発光は、第１の電極１０１を通って外部に取り出される。つまり、発光は第１の電極１０１を通って基板１００側から取り出される。
【００５５】
また、図２（Ａ）に示した構成とは逆の順番で積層した構成としてもよい。図２（Ｂ）に示す発光素子は、陰極として機能する第２の電極１０２の上に、第１の層１１１、陽極として機能する第１の電極１０１とが順に積層された構成となっている。
【００５６】
また、図３（Ａ）に示すように、第２の電極１０２と第１の層１１１との間に、絶縁層である第２の層１１２を設けてもよい。また、図３（Ｂ）に示すように、第２の電極１０２と第１の層１１１との間に、絶縁層である第２の層１１２を設け、第１の電極１０１と第１の層１１１の間に絶縁層である第３の層１１３を設けてもよい。絶縁層は、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましい。また、誘電率が高いことが好ましい。具体的には、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等の非晶質酸化物もしくは非晶質窒化物を用いることができる。その他、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化チタン鉛（ＰｂＴｉＯ３）等の誘電体材料を用いることができる。本実施の形態の発光素子は、ホットエレクトロンを必要としないため、高電界を必要としない。よって、絶縁層は薄膜であることが好ましい。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００５７】
第１の層１１１と電極との間に絶縁層を設けることにより、発光効率を向上させることができる。また、発光素子の絶縁破壊を防止することができる。
【００５８】
なお、第１の電極１０１、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３、第２の電極１０２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）、原子層エピタキシ法（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。
【００５９】
本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、ｎ型およびｐ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはｎ型またはｐ型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。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。
【００６０】
本発明の発光素子は、高電界により加速されたホットエレクトロンを必要とすることなく、発光層からの発光を得ることができる。つまり、発光素子に高電圧を印加する必要がなくなるため、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。
【００６１】
また、従来、ホットエレクトロンを生成させるために用いられてきた絶縁層の厚さを薄くする、もしくは絶縁層を設けないことができるため、発光素子全体に印加される電圧のうち、発光層に印加される電圧の割合が大きくなる。よって、より低電圧で発光可能な発光素子を得ることができる。
【００６２】
また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力の低減された発光素子を得ることができる。
【００６３】
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。
【００６４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図４及び図５を用いて説明する。
【００６５】
本実施の形態において、発光素子は、第１の電極２０１と、第１の電極上に形成された第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第２の電極２０２とを有する。本実施の形態で示す発光素子は、交流駆動により動作する。
【００６６】
基板２００は発光素子の支持体として用いられる。基板２００としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００６７】
第１の電極２０１および第２の電極２０２としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。例えば、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、通常スパッタにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（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てスパッタリング法により形成することができる。また、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）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てスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウム−チタン（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム−シリコン−銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等、を用いることができる。
【００６８】
なお、第２の層２１２で生じた発光を外部に取り出すため、第１の電極２０１および第２の電極２０２のうち、少なくとも一方は透光性を有する電極である必要がある。
【００６９】
例えば、第１の電極が透光性を有する材料で形成されている場合には、発光は、第１の電極２０１を通って外部に取り出される。つまり、発光は第１の電極２０１を通って基板２００側から取り出される。
【００７０】
第１の層２１１は、発光層である。具体的には実施の形態１に示した発光材料を含む層である。第１の層２１１は、実施の形態１に示した発光材料を薄膜状に形成したものを用いることが好ましい。ただし、第１の層２１１は、実施の形態１に示した発光材料を含んでいればよく、構成は特に限定されない。
【００７１】
また、図４（Ａ）に示した構成とは逆の順番で積層した構成としてもよい。図４（Ｂ）に示す発光素子は、第２の電極２０２の上に、第１の層２１１、第１の電極２０１が順に積層された構成となっている。
【００７２】
また、図５（Ａ）に示すように、第２の電極２０２と第１の層２１１との間に、絶縁層である第２の層２１２を設けてもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、第２の電極２０２と第１の層２１１との間に、絶縁層である第２の層２１２を設け、第１の電極２０１と第１の層２１１の間に絶縁層である第３の層２１３を設けてもよい。絶縁層は、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましい。また、誘電率が高いことが好ましい。具体的には、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等の非晶質酸化物もしくは非晶質窒化物を用いることができる。その他、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）等の誘電体材料を用いることができる。本実施の形態の発光素子は、ホットエレクトロンを必要としないため、高電界を必要としない。よって、絶縁層は薄膜であることが好ましい。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００７３】
第１の層２１１と電極との間に絶縁層を設けることにより、発光効率を向上させることができる。また、発光素子の絶縁破壊を防止することができる。
【００７４】
なお、第１の電極２０１、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第２の電極２０２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）、原子層エピタキシ法（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。
【００７５】
本発明の発光素子は、高電界により加速されたホットエレクトロンを必要とすることなく、発光層からの発光を得ることができる。つまり、発光素子に高電圧を印加する必要がなくなるため、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。
【００７６】
また、従来、ホットエレクトロンを生成させるために用いられてきた絶縁層の厚さを薄くすることができるため、発光素子全体に印加される電圧のうち、発光層に印加される電圧の割合が大きくなる。よって、より低電圧で発光可能な発光素子を得ることができる。
【００７７】
また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力の低減された発光素子を得ることができる。
【００７８】
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。
【００７９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００８０】
本実施の形態で示す発光装置は、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置である。図７には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。
【００８１】
図７において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光材料を含む層９５５が設けられている。発光材料を含む層９５５は実施の形態１で示した発光材料を含んでいる。
【００８２】
電極９５２の端部は絶縁層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、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
【００８３】
また、本発明の発光装置は、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。
【００８４】
なお、本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態２に示した発光素子の構成を適用することも可能であるし、実施の形態３に示した発光素子の構成を適用することも可能である。つまり、直流駆動で動作する発光装置を作製することも可能であるし、交流駆動で動作する発光装置を作製することも可能である。
【００８５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００８６】
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型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（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。
【００８７】
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盤（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。
【００８８】
次に、断面構造について図６（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。
【００８９】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３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、駆動回路を形成するＴＦＴ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、本実施の形態では、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。
【００９０】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、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。
【００９１】
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。
【００９２】
第１の電極６１３上には、発光材料を含む層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透光性を有しており、発光材料を含む層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００９３】
発光材料を含む層６１６は、実施の形態１で示した発光材料を含んでいる。
【００９４】
なお、第１の電極６１３、発光材料を含む層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）、原子層エピタキシ法（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。
【００９５】
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、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。
【００９６】
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）、マイラー、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。
【００９７】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００９８】
本発明の発光装置は、実施の形態２または実施の形態３で示した発光素子を有する。実施の形態２または実施の形態３で示した発光素子は、低駆動電圧で動作が可能である。また、高い発光効率を実現することができる。よって、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【００９９】
また、本発明の発光装置は、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。
【０１００】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態２または実施の形態３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。
【０１０１】
本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、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８に示す。
【０１０２】
図８（Ａ）は本発明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２〜３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、劣化補償回路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。本発明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。
【０１０３】
図８（Ｂ）は本発明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２〜３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、劣化補償回路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。本発明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。
【０１０４】
図８（Ｃ）は本発明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２〜３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、劣化補償回路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。本発明に係る携帯電話は、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、携帯したときの外部からの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。
【０１０５】
図８（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、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２〜３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、劣化補償回路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。本発明に係るカメラは、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、携帯したときの外部からの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。
【０１０６】
以上の様に、本発明の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。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０１０７】
また、本発明の発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明の発光装置を照明装置として用いる一態様を、図９を用いて説明する。
【０１０８】
図９は、本発明の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９に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
【０１０９】
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、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明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、発光装置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。
【実施例１】
【０１１０】
本実施例では、本発明の発光材料について説明する。
【０１１１】
ＺｎＳを１０ｇと、ＺｎＳに対して１ｍｏｌ％に相当するＣｕＣｌ及びＺｎＳに対して１ｍｏｌ％に相当するＬｉＣｌをメノウ乳鉢に入れ、１０分間撹拌混合した。次に、その混合物をアルミナの坩堝に入れ、窒素雰囲気下において、１０００℃で４時間の焼成を行った。得られた発光材料は黒色であった。３５６ｎｍの波長で励起したところ、青緑色の発光を確認することができた。その発光スペクトルを図１０に示す。この発光は、ドナー準位を形成しているＣｌと深いトラップ準位を形成しているＣｕとのドナー−アクセプターペアの再結合に起因した発光であることがわかった。
【０１１２】
本実施例の発光材料の合成に用いた材料のメーカー及び純度を表１に示す。ＺｎＳは（株）高純度化学研究所製、ＣｕＣｌは和光純薬工業（株）製、ＬｉＣｌは（株）高純度化学研究所製である。
【０１１３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の発光材料を説明する図。
【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】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光素子を説明する図。
【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】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】実施例１の発光材料の発光スペクトルを示す図。
【符号の説明】
【０１１５】
１００１ 価電子帯
１００２ 伝導帯
１０２１ ドナー準位
１０２２ トラップ準位
１０２３ アクセプター準位
１１０１ 価電子帯
１１０２ 伝導帯
１１２１ ドナー準位
１１２２ トラップ準位
１１２３ アクセプター準位
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１１１ 第１の層
１１２ 第２の層
１１３ 第３の層
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
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 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 ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光材料を含む層
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
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光材料を含む層
９５６ 電極
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、
前記母体材料に対し浅いドナー準位を形成する第１の不純物と、
前記母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成する第２の不純物と、
前記浅いドナー準位と前記浅いアクセプター準位との間に、深いトラップ準位を形成する第３の不純物とを有し、
前記母体材料は、周期表第１６族の元素と、周期表第２族または第１２族から選ばれる少なくとも１つの元素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、
前記浅いドナー準位の電子と前記深いトラップ準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とする発光材料。
【請求項３】
請求項１において、
前記深いトラップ準位の電子と前記浅いアクセプター準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とする発光材料。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記浅いドナー準位とは、前記母体材料の伝導帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする発光材料。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記浅いアクセプター準位は、前記母体材料の価電子帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする発光材料。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記深いトラップ準位は、前記母体材料の伝導帯又は価電子帯からのエネルギー差が０．３ｅＶ以上であることを特徴とする発光材料。
【請求項７】
一対の電極間に、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光材料を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項７において、
前記発光材料を含む発光層と前記電極との間には、絶縁層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項８において、
前記絶縁層の厚さは、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項８において、
前記絶縁層の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記絶縁層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のいずれかを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記絶縁層は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）のいずれかを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記発光材料を含む発光層は、前記発光材料を薄膜状に形成したものであることを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項７乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。
【請求項１５】
表示部を有し、
前記表示部は、請求項７乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
母体材料と、
前記母体材料に対し浅いドナー準位を形成する第１の不純物と、
前記母体材料に対し浅いアクセプター準位を形成する第２の不純物と、
前記浅いドナー準位と前記浅いアクセプター準位との間に、深いトラップ準位を形成する第３の不純物とを有し、
前記母体材料は、周期表第１６族の元素と、周期表第２族または第１２族から選ばれる少なくとも１つの元素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、
前記浅いドナー準位の電子と前記深いトラップ準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とする発光材料。
【請求項３】
請求項１において、
前記深いトラップ準位の電子と前記浅いアクセプター準位の正孔とが再結合することにより、発光することを特徴とする発光材料。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記浅いドナー準位とは、前記母体材料の伝導帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする発光材料。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記浅いアクセプター準位は、前記母体材料の価電子帯からのエネルギー差が０．０１以上０．３ｅＶ以下であることを特徴とする発光材料。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記深いトラップ準位は、前記母体材料の伝導帯又は価電子帯からのエネルギー差が０．３ｅＶ以上であることを特徴とする発光材料。
【請求項７】
一対の電極間に、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光材料を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項７において、
前記発光材料を含む発光層と前記電極との間には、絶縁層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項８において、
前記絶縁層の厚さは、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項８において、
前記絶縁層の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記絶縁層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）のいずれかを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記絶縁層は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）のいずれかを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記発光材料を含む発光層は、前記発光材料を薄膜状に形成したものであることを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項７乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。
【請求項１５】
表示部を有し、
前記表示部は、請求項７乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えた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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２２４２９１（Ｐ２００７−２２４２９１Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５０３（Ｐ２００７−１４５０３）
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【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９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【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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