発光素子、発光装置、および発光素子の作製方法
【課題】発光効率が高く、欠陥が少なく、駆動電圧が低減された発光素子および発光装置を提供することを目的とする。また、従来よりも簡略化された方法により、前記発光素子を作製する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の電極と、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している発光素子を提供する。
【解決手段】一対の電極と、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層してい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、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子およびそれを備えた発光装置に関する。また、発光素子を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光性の有機化合物を用い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有機化合物を含む層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、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
【０００３】
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【０００４】
このような発光素子は、例えば厚さ０．１μｍ程度の有機薄膜で形成されるため、薄型軽量に作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至るまでの時間は１μ秒程度あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。これらの特性は、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。
【０００５】
また、これらの発光素子は膜状に形成されるため、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。
【０００６】
このように、発光性の有機化合物を用いた電流励起型の発光素子は、発光装置や照明等への応用が期待されているが、未だ課題も多い。その課題の一つとして、消費電力の低減が挙げられる。消費電力を低減するためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要である。そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となってくる。
【０００７】
一方、発光素子の構造として、多重量子井戸構造を有する発光素子が報告されている（非特許文献１参照）。非特許文献１によると、発光層を多重量子井戸構造とすることにより、キャリアが効率良く再結合し、発光効率が上昇すると考えられている。
【０００８】
通常、発光素子は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）等が形成された基板上に形成される。しかし、ＴＦＴを形成する工程は非常に複雑であり、微小な異物が発生しやすく、発生した異物を完全に取り除くことは困難である。この微小な異物が電極上に残留した場合、素子の膜厚は不均一となり良好な発光を得ることができない。
【０００９】
また、非特許文献１に記載されているように、多重量子井戸構造の一層の厚さは、３ｎｍ程度と非常に薄い。そのため、微小な異物が残留した電極上に多重量子井戸構造の層を形成する場合、多重量子井戸構造に欠陥が生じる可能性がある。つまり、多重量子井戸構造そのものの形成が困難となり、多重量子井戸構造の効果を得ることができなくなってしまう可能性がある。
【００１０】
また、多重量子井戸構造を形成する場合には、主に蒸着法が用いられている。蒸発源と基板との間に設けられたシャッターの開閉を制御することにより、多重量子井戸構造を形成するという方法がある。しかし、シャッターの開閉を制御して多重量子井戸構造を形成すると、成膜に要する時間が長くなり、スループットが悪くなってしまう。
【非特許文献１】Ｊｉｎｇｓｏｎｇ Ｈ， Ｋａｉｘｉａ Ｙ， Ｓｈｉｙｏｎｇ Ｌ， ａｎｄ Ｈｏｎｇｊｉｎ Ｊ， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．７７， Ｎｏ．１２， １７５０−１７５２， ２０００．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明は、発光効率が高く、欠陥が少なく、駆動電圧が低減された発光素子および発光装置を提供することを目的とする。また、従来よりも簡略化された方法により、前記発光素子を作製する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、複合材料を含む層と、多重量子井戸構造を有する発光領域とを有する発光素子を作製することにより、本課題が解決できることを見いだした。
【００１３】
よって、本発明の発光素子の一は、一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が前記発光性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする。或いは、本発明の発光素子の一は、第１の電極と、第１の電極上に有機化合物と無機化合物を有する第１の層と、第１の層上に第１、第２及び第３の領域を有する第２の層と、第２の層上に第２の電極を有し、第２の領域は第１の領域と第３の領域に挟まれており、第２の層は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質を有し、第１と第３の領域においてはキャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高く、第２の領域においては発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高いことを特徴とする。発光性が高い物質とは、発光素子に通電した際に、発光する物質であり、キャリア輸送性の高い物質とは、発光素子に通電した際に、発光せず、発光中心である発光性が高い物質にキャリアを効率良く注入する物質である。
【００１４】
上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする。
【００１５】
また、上記構成において、発光性の高い物質の濃度が高い領域の膜厚は２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域の膜厚は２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の発光素子の一は、一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光領域は、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする。
【００１８】
上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも発光性の高い物質の最低空軌道が低いことを特徴とする。
【００１９】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域の膜厚は、２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の膜厚は、２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、発光性の高い物質を０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の濃度で含むことを特徴とする。より好ましくは、発光性の高い物質を０．０３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の濃度で含むことを特徴とする。
【００２２】
また、上記構成において、発光性の高い物質は蛍光を発光する物質であってもよいし、燐光を発光する物質であってもよい。なお、燐光を発光する物質であった場合、発光性の高い物質の三重項準位は、キャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことが好ましい。
【００２３】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質は、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であってもよいし、電子輸送性よりも正孔輸送性の高い物質であってもよい。
【００２４】
また、上記構成において、複合材料を含む層は、一対の電極のうち、一方の電極と接して設けられていることが好ましい。または、複合材料を含む層は、一対の電極のそれぞれと接するように二層設けられていてもよい。
【００２５】
また、上記構成において、無機化合物は、遷移金属酸化物であることを特徴とする。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれか一種もしくは複数種を用いることができる。
【００２６】
また、上記構成において、有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする。具体的には、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする。
【００２７】
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、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御手段とを有するものである。具体的には、画像表示装置、もしくは光源（照明装置を含む）を含む。また、発光装置にコネクター、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、または発光素子に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。
【００２８】
また、本発明は、上述した発光素子を作製する方法を提供するものである。よって、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する回転板と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、回転板を回転させることにより、基板と第１の蒸発源との距離および基板と第２の蒸発源との距離を変化させ、回転板を回転させながら、第１の蒸発源および前第２の蒸発源から物質を気化させて、基板上に発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、回転板を回転させることにより、基板と第１の蒸発源との距離および基板と第２の蒸発源との距離を変化させ、回転板を回転させながら、第１の蒸発源および第２の蒸発源から物質を気化させて、基板上に発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、開口部を有する回転板を回転させることにより、第１の蒸発源から基板に達する物質の量と第２の蒸発源から基板に達する物質の量を変化させ、開口部を有する回転板を回転させながら、第１の蒸発源および前第２の蒸発源から物質を気化させて、基板上に前記発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する回転板と、複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に第１の材料を保持し、第２の蒸着源に第２の材料を保持し、回転板を回転させることにより、第１の蒸発源と基板の距離が第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第１の材料の濃度が高い領域を形成し、第２の蒸発源と基板の距離が第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第２の材料の濃度が高い領域を形成し、第１の材料の濃度が高い領域と第２の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に第１の材料を保持し、第２の蒸着源に第２の材料を保持し、回転板を回転させることにより、第１の蒸発源と基板の距離が第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第１の材料の濃度が高い領域を形成し、第２の蒸発源と基板の距離が第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第２の材料の濃度が高い領域を形成し、第１の材料の濃度が高い領域と第２の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に第１の材料を保持し、第２の蒸着源に第２の材料を保持し、開口部を有する回転板を回転させることにより、開口部が第２の蒸発源よりも第１の蒸発源の近くに位置しているとき、基板上に第１の材料の濃度が高い領域を形成し、開口部が第１の蒸発源よりも第２の蒸発源に近くに位置しているとき、基板上に第２の材料の濃度が高い領域を形成し、第１の材料の濃度が高い領域と第２の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の発光素子は、発光領域が多重量子井戸構造を有するため、発光効率が高い。
【００３５】
また、発光領域以外の層を厚膜化することにより、特に、ＴＦＴ等が形成される基板側の電極に接する層を厚膜化することにより、電極表面の微小な異物による凸凹が緩和された平坦な層の上に、多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。よって、より効果的に多重量子井戸構造の効果を得ることができるため、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【００３６】
また、発光領域以外の層を厚膜化することにより電極間の短絡等の欠陥が抑制された発光素子を得ることができる。
【００３７】
また、本発明の発光素子は、発光領域以外の層を厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００３８】
また、本発明の発光装置は、発光効率が高く、欠陥が少なく、駆動電圧が低い発光素子を有するため、低消費電力で、欠陥の少ない発光装置を得ることができる。
【００３９】
また、本発明の発光素子の作製方法は、従来よりも容易に多重量子井戸構造を形成することができるため、本発明の発光素子の作製方法を用いることによりスループットが向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
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。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層について説明する。本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含んでいる。
【００４２】
複合材料を含む層に含まれる有機化合物としては、正孔輸送性に優れた材料であることが好ましい。特にアリールアミン骨格を有する有機材料であることが好ましく、例えば４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、１，５−ビス（ジフェニルアミノ）ナフタレン（略称：ＤＰＡＮ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物を用いることができる。または、カルバゾール骨格を有する有機材料を用いることが好ましく、例えば、Ｎ−（２−ナフチル）カルバゾール（略称：ＮＣｚ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＣＰＡ）、３，５−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ビフェニル（略称：ＢＣＰＢｉ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）などの化合物を用いることができる。なお、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。
【００４３】
また、複合材料を含む層に含まれる無機化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、扱いやすく好ましい。
【００４４】
なお、本発明の発光素子が有する複合材料を含む層は、蒸着法を用いて作製することができる。なお、酸化モリブデンは真空中で蒸発しやすく、作製プロセスの面からも好ましい。
【００４５】
本発明で用いる複合材料は、キャリアが内在的に発生していることにより導電性が高く、そのため発光素子の低電圧駆動を実現することができる。
【００４６】
また、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、複合材料を含む層を厚膜化することにより基板上の微小な異物等に起因する凹凸を緩和することができるので、凸凹が抑制された平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。そのため、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より効果的に多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【００４７】
また、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。そのため、多重量子井戸構造を有する発光領域の上方に複合材料を含む層を形成しても駆動電圧の上昇を抑制することができる。また複合材料を含む層を発光領域よりも上方に設けた場合、スパッタリング法等により電極をさらに形成しても、発光領域へのダメージを低減することができる。よって、多重量子井戸構造の発光領域を形成した後でもその後の製造プロセスによるダメージが低減され、多重量子井戸構造を保つことができる。
【００４８】
また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。
【００４９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の発光素子が有する、多重量子井戸構造を有する発光領域について説明する。
【００５０】
本発明の発光素子の発光領域は多重量子井戸構造を有する。具体的には、キャリア輸送性が高く結晶化しにくい物質（以下、ホスト材料と記す）と、発光性の高い物質（以下、ゲスト材料と記す）とを組み合わせて構成される。
【００５１】
キャリア輸送性が高い物質としては、例えば、テトラフェニルシランやテトラ（３−メチルフェニル）シランなどのケイ素化合物、９，１０−ジフェニルアントラセンや９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンなどのアントラセン誘導体、１０、１０’−ジフェニル９、９’−ジアントラセンなどのビアントリル誘導体、１，３，６，８−テトラフェニルピレンなどのピレン誘導体、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニルなどのカルバゾール誘導体、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベンなどのオキサゾール誘導体、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）ビフェニルなどのスチルベン誘導体などが挙げられる。あるいは、電子輸送性の高い物質を用いてもよく、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの典型金属錯体が挙げられる。また、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。あるいはポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）やポリ（フェニレンビニレン）などの高分子材料を用いても構わない。
【００５２】
なお、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位は発光性の高い物質のＨＯＭＯ準位よりも低く、キャリア輸送性の高い物質のＬＵＭＯ（最低空軌道）準位は発光性の高い物質のＬＵＭＯ準位よりも高いことが好ましい。例えば、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ準位は−５．３ｅＶから−６．０ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は−２．０ｅＶから−２．６ｅＶであることが好ましい。
【００５３】
発光性の高い物質としては、蛍光発光材料、燐光発光材料のどちらも用いることができる。これらの発光材料としては、具体的には、クマリン６やクマリン５４５Ｔなどのクマリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンやＮ、Ｎ’−ジフェニルキナクリドンなどのキナクリドン誘導体、Ｎ−フェニルアクリドンやＮ−メチルアクリドンなどのアクリドン誘導体、ルブレンや９，１０−ジフェニルアントラセン、２、５、８、１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレンなどの縮合芳香族化合物、４−ジシアノメチレン−２−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］６−メチル−４Ｈ−ピランなどのピラン誘導体、４−（２，２−ジフェニルビニル）トリフェニルアミンなどのアミン誘導体などが挙げられる。燐光発光材料としては、ビス｛２−（４−トリル）ピリジナート｝アセチルアセトナートイリジウム（ＩＩＩ）やビス｛２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナート｝アセチルアセトナートイリジウム（ＩＩＩ）などのイリジウム錯体などが挙げられる。
【００５４】
なお、発光性の高い物質のＨＯＭＯ準位は、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ準位よりも高く、発光性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、キャリア輸送性の高いＬＵＭＯ準位よりも高いことが好ましい。
【００５５】
これらの発光性の高い物質をキャリア輸送性の高い物質に添加することにより、発光領域を形成する。本発明の発光素子の発光領域は、多重量子井戸構造を有するため、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域とが交互に積層されている構成を有している。つまり、発光性の高い物質の濃度が周期的に変化している構造を有している。具体的には、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％、好ましくは０．０３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の割合で発光性の高い物質が添加されている。
【００５６】
なお、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とキャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、交互に積層されており、各領域の厚さは２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５７】
また、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質を分散するのではなく、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域を形成してもよい。すなわち、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層されている構成を有していてもよい。この場合も、発光性の高い物質の濃度が周期的に変化している構造を有している。
【００５８】
なお、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域は、交互に積層されており、各領域の厚さは２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
ここで、キャリア輸送性の高い物質と、発光性の高い物質との組み合わせとしては、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位よりも発光性の高い物質のＨＯＭＯ準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質のＬＵＭＯ（最低空軌道）準位よりも発光性の高い物質のＬＵＭＯ準位が低いことが必要である。この条件を満たすことにより、多重量子井戸構造を形成することができる。
【００６０】
また、発光性の高い物質として燐光発光材料を用いる場合には、燐光発光材料の三重項準位がキャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことが必要である。
【００６１】
また、キャリア輸送性の高い物質の発光波長領域と、発光性の高い物質の吸収波長領域に重なりがあることが好ましい。特に、キャリア輸送性の高い物質の発光と発光性の高い物質の吸収に重なりが大きいと、キャリア輸送性の高い物質から発光性の高い物質へのエネルギー移動がより効率よく起こるため、好ましい。
【００６２】
（実施の形態３）
本発明の実施に用いる蒸着装置及び、その蒸着装置を用いて多重量子井戸構造を有する発光領域を形成する方法について、図１２〜１５を用いて説明する。
【００６３】
本発明の実施に用いる蒸着装置には、被処理物に対し蒸着する処理を行う処理室１００１の他、搬送室１００２が設けられている。被処理物は搬送室１００２を経て処理室１００１へ搬送される。搬送室１００２には、被処理物を移載する為のアーム１００３が備え付けられている（図１５）。
【００６４】
処理室１００１内には、図１２に示すように、被処理物を保持する為の保持部と、第１の材料が保持された蒸発源１０１１ａと、第２の材料が保持された蒸発源１０１１ｂが設けられている。図１２において、被処理物を保持する為の保持部は、軸１０１３を中心として回転する第１の回転板１０１２と、第１の回転板１０１２上に設けられた複数の第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄとで構成されている。第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、軸１０１３とは別に、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれに対して設けられた軸を中心として、それぞれ独立に回転する。被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄは、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれの上に保持される。
【００６５】
図１２において、第２の回転板１０１４ａには被処理物１０１５ａが保持され、第２の回転板１０１４ｂには被処理物１０１５ｂが保持され、第２の回転板１０１４ｃには被処理物１０１５ｃが保持され、第２の回転板１０１４ｄには被処理物１０１５ｄが保持されている。
【００６６】
発光領域は次のようにして形成する。先ず、蒸発源１０１１ａ、１０１１ｂに保持された材料を加熱して気化させる。また、第１の回転板１０１２、及び被処理物が保持された第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄを回転させる。図１２に表されているように、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ａとの距離が、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ｂとの距離よりも近いとき、被処理物１０１５ａ上には、第２の材料の濃度よりも第１の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。これに対し、被処理物１０１５ｃのように、被処理物１０１５ｃと蒸発源１０１１ｂとの距離が、被処理物１０１５ｃと蒸発源１０１１ａとの距離よりも近いとき、被処理物１０１５ｃ上には、第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。
【００６７】
次に、第１の回転板１０１２の回転により処理室１００１内における第２の回転板１０１４ａの位置が変わって、図１２における第２の回転板１０１４ｃの位置において被処理物１０１５ａが保持され、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ｂとの距離が、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ａとの距離よりも近くなると、被処理物１０１５ａ上には、第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。
【００６８】
このように、蒸発源１０１１ａ、１０１１ｂに対する被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄの位置を変えることによって、被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄ上に、含まれている材料の濃度比がそれぞれ異なる複数の領域を有する発光領域を形成することができる。ここで、発光領域に含まれる各領域の積層方向の厚さ（濃度比の周期的変化の一周期の長さ）は、第１の回転板１０１２の回転速度等を調節することによって、適宜変えればよい。
【００６９】
例えば、第１の回転板１０１２の回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【００７０】
また、第１の回転板１０１２の回転速度を一定にし、蒸発源１０１１ａおよび蒸発源１０１１ｂからの蒸着速度を大きくすることにより、第１の材料と第２の材料の濃度比の変化の一周期を長くすることもできる。
【００７１】
よって、本実施の形態で示した蒸着装置を用いて、例えば第１の材料として発光性の高い物質を用い、第２の材料としてキャリア輸送性の高い物質を用いることにより、発光性の高い物質およびキャリア輸送性の高い物質を含み、多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することが可能となる。
【００７２】
また、多重量子井戸構造を形成する場合、蒸発源と被処理物との間にあるシャッターを開閉することにより各領域を形成する方法が考えられる。しかし、本発明の方法を用いることにより、より容易に多重量子井戸構造を形成することが可能となる。それにより、スループット良く多重量子井戸構造を有する発光素子を作製することができる。
【００７３】
なお、図１２に示す構成において、第１の回転板と第２の回転板はそれぞれ独立に回転してもよい。例えば、第１の回転板のみ回転させて蒸着してもよい。
【００７４】
また、第１の回転板１０１２及び第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄの形状について特に限定はなく、図１２に表されるような円形の他、四角形等の多角形であってもよい。また、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、必ずしも設けなくてもよいが、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄを設けることによって、被処理物に形成される層の厚さ等の面内バラツキを低減することができる。
【００７５】
処理室１００１内の構成は図１２に表されるものには限定されず、例えば、図１３に表されるような蒸発源の位置が変わるような構成であってもよい。
【００７６】
図１３において、蒸発源１０２１ａ、１０２１ｂが固定され、軸１０２７を中心に回転する回転板１０２６と、被処理物を保持する為の保持部１０２２とが、対向して設けられている。また、保持部１０２２には、被処理物１０２５ａ〜１０２５ｄが保持されている。蒸発源１０２１ａには第１の材料が、蒸発源１０２１ｂには第２の材料が、それぞれ保持されている。そして、蒸発源１０２１ｂよりも蒸発源１０２１ａの方が被処理物１０２５ａに近くなるようにそれぞれの蒸発源が位置しているとき、被処理物１０２５ａ上には、第２の材料の濃度よりも第１の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。また、回転板１０２６が回転し、蒸発源１０２１ａよりも蒸発源１０２１ｂの方が被処理物１０２５ａに近くなるように位置する場合、被処理物１０２５ａ上には、第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。このように、蒸着装置は、蒸発源の位置が変わることによって、被処理物に対する蒸発源の位置が変わるような構成を有するものであってもよい。つまり、蒸発源と被処理物とは、それぞれの位置が相対的に変化するように設けられていればよい。
【００７７】
図１３の構成の場合、蒸発源１０２１ａおよび蒸発源１０２１ｂの回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃度比の周期的変化の一周期の長さは短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【００７８】
また、図１２、図１３に表されるような構成の他、図１４に表されるように、蒸発源と保持部との間に設けられ、開口部が設けられ、マスクとして機能する回転板の開口部の位置が変わるような構成であってもよい。
【００７９】
図１４において、第１の材料が保持された蒸発源１０３１ａと第２の材料が保持された蒸発源１０３１ｂとは開口部１０４０が設けられた回転板１０３８を間に挟んで、それぞれ保持部１０３２と対向するように設けられている。回転板１０３８は、軸１０３９を中心として回転し、回転することによって開口部１０４０の位置が変わる。開口部１０４０が、蒸発源１０３１ｂよりも蒸発源１０３１ａに近くなるように位置しているとき、開口部１０４０から保持部１０３２の方へ、第１の材料の濃度の方が第２の材料の濃度よりも高い状態で気体が拡散し、保持部１０３２に保持された被処理物１０３５へ、第１の材料の濃度の方が第２の材料の濃度よりも高くなるようにそれぞれの材料が蒸着される。また、回転板１０３８が回転し、開口部１０４０が蒸発源１０３１ａよりも蒸発源１０３１ｂに近くなるように位置すれば（例えば、点線１０４１で表されるように位置すれば）、第２の材料の濃度の方が第１の材料の濃度よりも高くなるように、被処理物１０３５上にそれぞれの材料が蒸着される。
【００８０】
図１４の構成の場合、回転板１０３８の回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【００８１】
以上のように、蒸発源と、被処理物の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材料を含む層を形成することができる。また、蒸発源の他、マスクとして機能する回転板に設けられた開口部の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材料を含む層を形成することもできる。
【００８２】
なお、蒸着装置の構成は、図１５に示されたものには限定されず、例えば、発光素子を封止する為の封止室がさらに設けられた構成であってもよい。また、蒸着を行う処理室は、一室だけでなく、二室以上設けられていてもよい。
【００８３】
なお、蒸発源の蒸着速度は、第１の材料と第２の材料とでは、同じであっても異なっていてもよい。例えば、キャリア輸送性の高い物質の蒸着速度と発光性の高い物質の蒸着速度をほぼ同じとすることで、図１６（Ａ）に示すように、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層した構造とすることができる。
【００８４】
また、キャリア輸送性の高い物質の蒸着速度を高くし、発光性の高い物質の蒸着速度を低くした場合、図１６（Ｂ）に示すように、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域とを交互に積層した構造とすることできる。
【００８５】
なお、周期的変化の一周期は、基板の回転速度、蒸着速度以外に、基板と蒸発源との距離、蒸発源と蒸発源との距離、基板と回転軸との距離等により変化するため、それぞれの装置において最適値を適宜設計すれば良い。なお、基板の大きさにもよるが、蒸発源と蒸発源の距離は、基板中心と回転軸との距離の２倍程度であることが好ましい。例えば、１２ｃｍ×１２ｃｍの基板を用いる場合、基板と蒸発源との距離を２０〜４０ｃｍとし、蒸発源と蒸発源との距離を１５〜３０ｃｍ、基板の中心と回転軸との距離を８〜１５ｃｍとし、蒸着速度を０．２〜２．０ｎｍ／ｓ、回転速度を４〜１２ｒｐｍとすることにより、多重量子井戸構造を形成することができる。
【００８６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子について説明する。
【００８７】
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリア（担体）の再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。また、本発明の発光素子は、発光領域に多重量子井戸構造を有している。
【００８８】
本発明の発光素子の一態様について図１（Ａ）を用いて以下に説明する。
【００８９】
本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層した第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層１０５、第４の層１０６と、さらにその上に設けられた第２の電極１０７とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０７は陰極として機能するものとして以下説明をする。
【００９０】
基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１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。
【００９１】
第１の電極１０２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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したインジウム酸化物（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。その他、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。なお、第１の電極を反射電極とし、第２の電極から発光を取り出す場合には、第１の電極は反射率の高い材料であることが好ましく、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）を用いると良い。
【００９２】
第１の層１０３は、実施の形態１で示した複合材料を含む層である。具体的には、有機化合物と無機化合物とを含む層である。
【００９３】
第２の層１０４は、正孔輸送性の高い物質、具体的には、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物であることが好ましい。広く用いられている材料として、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル，その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、ＮＰＢと記す）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミンなどのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、第２の層１０４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものであってもよい。
【００９４】
第３の層１０５は、実施の形態２に示した多重量子井戸構造を有する発光領域である。具体的には、キャリア輸送性が高く結晶化しにくい物質と、発光性の高い物質とを組み合わせて構成される。
【００９５】
第４の層１０６は、電子輸送性の高い物質、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの典型金属錯体が挙げられる。あるいは９，１０−ジフェニルアントラセンや４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）ビフェニルなどの炭化水素系化合物なども好適である。あるいは、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を第４の層１０６として用いても構わない。また、第４の層１０６は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９６】
第２の電極１０７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（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０７と第４の層１０６との間に、電子注入を促す機能を有する層を、当該第２の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素を含むＩＴＯ等様々な導電性材料を第２の電極１０７として用いることができる。
【００９７】
なお、電子注入を促す機能を有する層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属の化合物又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ３中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。
【００９８】
また、第２の層１０４、第４の層１０６の形成方法は、蒸着法の他、例えばインクジェット法またはスピンコート法など公知の方法を用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。なお、第３の層１０５は、実施の形態３に示した方法で形成することが好ましい。
【００９９】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０７との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第３の層１０５において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり第３の層１０５に発光領域が形成されるような構成となっている。
【０１００】
本発明の発光素子のエネルギー準位についてより詳しく説明する。図１に示した本発明の発光素子のエネルギー準位を示す概念図を図１１に示す。図１１において、第１の電極１０２から注入された正孔は、実施の形態１で示した複合材料を含む第１の層１０３、正孔輸送性の高い物質を含む第２の層１０４を経て、発光領域である第３の層１０５へ輸送される。第２の電極１０７から注入された電子は電子輸送性の高い物質を含む第４の層１０６を経て、発光領域である第３の層１０５へ輸送される。第３の層１０５において正孔と電子とが再結合し、発光する。第３の層１０５は、実施の形態２で示すように、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含み、多重量子井戸構造を有している。
【０１０１】
図１１（Ａ）は、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散された領域とが交互に積層した構成を示している。図１１（Ａ）において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域は障壁１１１として機能し、発光性の高い物質が分散された領域は井戸１１２として機能する。発光領域である第３の層１０５に注入された正孔は、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、電子と再結合する。最初の井戸を通り抜けた正孔は第２の井戸に入り、電子と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。電子についても同様であり、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、正孔と再結合する。最初の井戸を通り抜けた電子は第２の井戸に入り、正孔と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。よって、正孔と電子の再結合確率が向上することにより、発光効率が向上する。
【０１０２】
図１１（Ｂ）は、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層した構成を示している。図１１（Ａ）と同様に、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域は障壁１２１として機能し、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域は井戸１２２として機能する。よって、発光領域である第３の層１０５に注入された正孔は、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、電子と再結合する。最初の井戸を通り抜けた正孔は第２の井戸に入り、電子と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。電子についても同様であり、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、正孔と再結合する。最初の井戸を通り抜けた電子は第２の井戸に入り、正孔と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。よって、正孔と電子の再結合確率が向上することにより、発光効率が向上する。
【０１０３】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質で成る。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０７のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０７を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０７がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０７を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【０１０４】
なお第１の電極１０２と第２の電極１０７との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０２および第２の電極１０７から離れた部位に正孔と電子とが再結合する多重量子井戸構造を有する発光領域を設けた構成であり、且つ、電極と発光領域との間に本発明の複合材料を含む層を設けた構成であれば、上記以外のものでもよい。
【０１０５】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層を、本発明の複合材料を含む層と自由に組み合わせて構成すればよい。また、第１の電極１０２上には、酸化珪素膜等からなる層を設けることによってキャリアの再結合部位を制御したものであってもよい。
【０１０６】
図２に示す発光素子は、陰極として機能する第１の電極３０２の上に電子輸送性の高い物質からなる第１の層３０３、発光性の高い物質を含む第２の層３０４、正孔輸送性の高い物質からなる第３の層３０５、本発明の複合材料を含む層である第４の層３０６、陽極として機能する第２の電極３０７とが順に積層された構成となっている。なお、３０１は基板である。
【０１０７】
本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板以外に、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板上に発光素子を作製してもよい。これにより、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アレイ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型またはＰ型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。
【０１０８】
本発明で用いる複合材料を含む層は、導電率が高いため、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１０９】
また、本発明の発光素子は、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、複合材料を含む層を厚膜化することにより基板上の微小な異物等に起因する凹凸を緩和することができるので、凸凹が抑制された平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。そのため、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【０１１０】
また、本発明で用いる複合材料は厚膜化しても駆動電圧の上昇を抑制することができるため、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、外部への光の取り出し効率が高くなるように複合材料を含む層の膜厚を最適化することが可能となる。
【０１１１】
また、駆動電圧を上昇させることなく、複合材料を含む層の膜厚を制御することで光学設計が容易となり、発光の色純度を向上させることができる。
【０１１２】
また、複合材料を含む層を厚膜化することにより、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるため、信頼性の高い発光素子を得ることができる。例えば、通常の発光素子の電極間の膜厚が１００ｎｍ〜１５０ｎｍであるのに対し、複合材料を含む層を用いた発光素子の電極間の膜厚は、１００〜５００ｎｍ、好ましくは、２００〜５００ｎｍとすることができる。
【０１１３】
また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。
【０１１４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４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５および図６を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、陰極として機能する電極に接するように本発明の複合材料を含む層を設けることができる。
【０１１５】
図５（Ａ）に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極４０１と、第２の電極４０２との間に、第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極４０１が陽極として機能し、第２の電極４０２が陰極として機能する場合について説明する。
【０１１６】
第１の電極４０１、第２の電極４０２は、実施の形態４と同じ構成を適用することができる。また、第１の層４１１は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層である。具体的には、実施の形態２に示した構成を適用することができる。また、第１の層４１１は他に正孔注入性の高い物質や正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質等を含む層を有していてもよい。第２の層４１２は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物質とを含む層であり、第３の層４１３は実施の形態１で示した複合材料を含む層である。第２の層４１２に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。
【０１１７】
このような構成とすることにより、図５（Ａ）に示した通り、電圧を印加することにより第２の層４１２および第３の層４１３の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第２の層４１２は電子を第１の層４１１に輸送すると同時に、第３の層４１３は正孔を第２の電極４０２に輸送する。すなわち、第２の層４１２と第３の層４１３とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第３の層４１３は、正孔を第２の電極４０２に輸送する機能を担っていると言える。
【０１１８】
また、第３の層４１３を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第３の層４１３の膜厚を自由に設定でき、第１の層４１１からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第１の層４１１からの発光の色純度が向上するように、第３の層４１３の膜厚を設定することも可能である。
【０１１９】
また、第３の層４１３を厚膜化することにより、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができる。
【０１２０】
また、図５（Ａ）を例に取ると、第２の電極４０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、多重量子井戸構造を有する発光領域である第１の層４１１へのダメージを低減することもできる。
【０１２１】
なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極４０１や第２の電極４０２の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図５（Ｂ）、図５（Ｃ）および図６に示す。なお、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）および図６では、図５（Ａ）の符号を引用する。また、４００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
【０１２２】
図５は、基板４００側から第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極４０１を光透過性とし、第２の電極４０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図５（Ａ）のように基板４００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極４０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極４０２を光透過性とすることで、図５（Ｂ）のように基板４００の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極４０１、第２の電極４０２の両方を光透過性とすることで、図５（Ｃ）に示すように、基板４００側と基板４００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１２３】
図６は、基板４００側から第３の層４１３、第２の層４１２、第１の層４１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極４０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極４０２を光透過性とすることで、図６（Ａ）のように基板４００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極４０１を光透過性とし、第２の電極４０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図６（Ｂ）のように基板４００と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極４０１、第２の電極４０２の両方を光透過性とすることで、図６（Ｃ）に示すように、基板４００側と基板４００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１２４】
なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、公知の方法を用いることができる。ただし、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層は、実施の形態３で示した方法により形成することが好ましい。
【０１２５】
また、図５に示すように、第１の電極４０１を形成した後、第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３を順次積層し、第２の電極４０２を形成してもよいし、図６に示すように、第２の電極４０２を形成した後、第３の層４１３、第２の層４１２、第１の層４１１を順次積層し、第１の電極４０１を形成してもよい。
【０１２６】
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。
【０１２７】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態４および実施の形態５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３および図４を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、発光素子の２つの電極に接するように複合材料を含む層を設けることができる。
【０１２８】
図３（Ａ）に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極２０１と、第２の電極２０２との間に、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極２０１が陽極として機能し、第２の電極２０２が陰極として機能する場合について説明する。
【０１２９】
第１の電極２０１、第２の電極２０２は、実施の形態４と同じ構成を適用することができる。また、第１の層２１１は実施の形態１で示した複合材料を含む層であり、第２の層２１２は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層である。具体的には、実施の形態２で示した構成を適用することができる。また、第２の層２１２は他に正孔注入性の高い物質や正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質等を含む層を有していてもよい。第３の層２１３は電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層であり、第４の層２１４は実施の形態１で示した複合材料を含む層である。第３の層２１３に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。
【０１３０】
このような構成とすることにより、図３（Ａ）に示した通り、電圧を印加することにより第３の層２１３および第４の層２１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第３の層２１３は電子を第２の層２１２に輸送すると同時に、第４の層２１４は正孔を第２の電極２０２に輸送する。すなわち、第３の層２１３と第４の層２１４とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第４の層２１４は、正孔を第２の電極２０２に輸送する機能を担っていると言える。なお、第４の層２１４と第２の電極２０２との間に、さらに第２の層および第３の層を再び積層することで、タンデム型の発光素子とすることも可能である。
【０１３１】
また、第１の層２１１や第４の層２１４を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第１の層２１１や第４の層２１４の膜厚の自由に設定でき、第２の層２１２からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第２の層２１２からの発光の色純度が向上するように、第１の層２１１や第４の層２１４の膜厚を設定することも可能である。
【０１３２】
また、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第２の層の陽極側および陰極側を非常に厚くすることが可能となり、さらに発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、図３（Ａ）を例に取ると、第２の電極２０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、多重量子井戸構造を有する発光領域である第２の層２１２へのダメージを低減することもできる。さらに、第１の層２１１と第４の層２１４を同じ材料で構成することにより、発光機能を担う層を挟んで両側に同じ材料で構成された層を設けることができるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。
【０１３３】
なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極２０１や第２の電極２０２の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図３（Ｂ）、図３（Ｃ）および図４に示す。なお、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）および図４では、図３（Ａ）の符号を引用する。また、２００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
【０１３４】
図３は、基板２００側から第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を光透過性とし、第２の電極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図３（Ａ）のように基板２００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図３（Ｂ）のように基板２００の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透過性とすることで、図３（ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１３５】
図４は、基板２００側から第４の層２１４、第３の層２１３、第２の層２１２、第１の層２１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図４（Ａ）のように基板２００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極２０１を光透過性とし、第２の電極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図４（Ｂ）のように基板２００と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透過性とすることで、図４（Ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１３６】
なお、第１の層２１１が、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物質とを含み、第２の層２１２が発光性の物質とキャリア輸送性の高い物質とを含み、第３の層２１３が実施の形態１で示した複合材料を含む層であり、第４の層２１４が、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物質とを含む構成にすることも可能である。
【０１３７】
なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、公知の方法を用いることができる。ただし、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層は、実施の形態３で示した方法により形成することが好ましい。
【０１３８】
また、図３に図示するように、第１の電極２０１を形成した後、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４を順次積層し、第２の電極２０２を形成してもよいし、図４に図示するように、第２の電極２０２を形成した後、第４の層２１４、第３の層２１３、第２の層２１２、第１の層２１１を順次積層し、第１の電極を形成してもよい。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（実施の形態７）
本実施の形態では、発光素子の光学設計について説明する。
【０１４１】
実施の形態４〜実施の形態６に示した発光素子において、各発光色を発する発光素子ごとに、少なくとも第１の電極及び第２の電極を除く各層のいずれか一つの膜厚を異ならせることにより、発光色毎の光の取り出し効率を高めることができる。
【０１４２】
例えば、図１０に示すように、赤系色（Ｒ）、緑系色（Ｇ）、青系色（Ｂ）を発光する発光素子は、反射電極である第１の電極１１０１、及び透光性を有する第２の電極１１０２を共有しており、それぞれ第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂ、第２の層１１１２Ｒ、１１１２Ｇ、１１１２Ｂ、第３の層１１１３Ｒ、１１１３Ｇ、１１１３Ｂ、第４の層１１１４Ｒ、１１１４Ｇ、１１１４Ｂを有する。そして、第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂを発光色毎に異ならせる。
【０１４３】
なお、図１０に示す発光素子において、第２の電極１１０２の電位よりも第１の電極１１０１の電位が高くなるように電圧を印加すると、第１の層１１１１から第２の層１１１２へ正孔が注入される。第３の層１１１３および第４の層１１１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第３の層１１１３は電子を第２の層１１１２に輸送すると同時に、第４の層１１１４は正孔を第２の電極１１０２に輸送する。正孔と、電子とが、第２の層１１１２において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
【０１４４】
図１０に示すように、第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂを発光色毎に異ならせることにより、直接第２の電極を介して認識する場合と、第１の電極で反射して第２の電極を介して認識する場合とで光路が異なることによる、光の取り出し効率の低下を防止することができる。
【０１４５】
具体的には、第１の電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じ、これによって光の干渉効果が生じる。その結果、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、発光波長の１／４、３／４、５／４・・・倍の時には、発光の外部取り出し効率が高くなる。一方、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即ち、発光波長の１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなってしまう。
【０１４６】
したがって、本発明の発光素子において、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）となるように、第１の層から第４の層のいずれかの膜厚を各発光素子で異ならせる。
【０１４７】
特に、第１の層から第４の層において、電子と正孔が再結合する層と反射電極との間の層の膜厚を異ならせるとよいが、電子と正孔が再結合する層から透光性を有する電極との間の膜厚を異ならせてもよい。さらに両者の膜厚を異ならせても構わない。その結果、発光を効率よく外部に取り出すことができる。
【０１４８】
第１の層から第４の層のいずれかの膜厚を異ならせるためには、層を厚膜化する必要がある。本発明の発光素子は、厚膜化する層に、実施の形態１で示した複合材料を含む層を用いることを特徴とする。
【０１４９】
一般に、発光素子の層を厚膜化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかった。しかし、厚膜化する層に、実施の形態１で示した複合材料を含む層を用いると、駆動電圧自体を低くでき、厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１５０】
なお、図１０では、赤系色（Ｒ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の１／４倍、緑系色（Ｇ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の３／４倍、青系色（Ｂ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の５／４倍のものを示した。なお、本発明はこの値に限られず、適宜ｍの値を設定することが可能である。また、図１０に示すように、発光波長の（２ｍ−１）／４倍のｍの値は各発光素子で異なっていてもよい。
【０１５１】
また、第１の層から第４の層のいずれかを厚膜化することにより、第１の電極と第２の電極とが短絡することを防止でき、量産性を高めることもでき、非常に好ましい。
【０１５２】
このように本発明の発光素子は、少なくとも第１の層から第４の層の膜厚を、各発光色で異ならせることができる。このとき、電子と正孔が再結合する層から反射電極との間の層の膜厚を、各発光色で異ならせることが好ましい。さらに厚膜化する必要のある層には、実施の形態１で示した複合材料を含む層とすると、駆動電圧が高くならず好ましい。
【０１５３】
なお、本実施の形態では、実施の形態６に示した構成の発光素子を用いて説明したが、他の実施の形態と適宜組み合わせることも可能である。
【０１５４】
（実施の形態８）
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。
【０１５５】
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７を用いて説明する。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図７（Ｂ）は図７（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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
次に、断面構造について図７（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。
【０１５８】
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、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
また、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。
【０１６１】
第１の電極６１３上には、発光物質を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、または珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１６２】
発光物質を含む層６１６は、実施の形態１で示した複合材料を含む層、および実施の形態２で示した発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い発光領域とを含む発光領域を有している。また、発光物質を含む層６１６を構成する他の材料としては、低分子系材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料であっても良い。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。また、発光物質を含む層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の公知の方法によって形成される。ただし、発光領域は、実施の形態３で示した方法により形成することが好ましい。
【０１６３】
さらに、発光物質を含む層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、ＬｉＦ、または窒化カルシウム）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
本発明の発光装置は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有しているため、駆動電圧を低減することができ、消費電力を低減することが可能となる。
【０１６８】
また、本発明の発光装置は、複合材料を含む層を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。そのため、複合材料を含む層を厚くすることにより、微小な異物等に起因する凸凹を緩和し、平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。よって、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を有する発光装置を得ることができる。よって、より消費電力が低減された発光装置を得ることができる。
【０１６９】
また、複合材料を含む層を厚くして、発光素子の短絡を防止することができる。また、光学設計により、色純度の向上、発光の外部取り出し効率の向上を実現することができる。よって、消費電力が少なく、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１７０】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を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ってもよい。図８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。図８において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層９５５が設けられている。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、発光効率が高く、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。
【０１７１】
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態８に示す発光装置をその一部に含む本発明の電気機器について説明する。本発明の電気機器は、実施の形態１に示した複合材料を含む層を含み、低消費電力の表示部を有する。また、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡が抑制された信頼性の高い表示部を有する。
【０１７２】
本発明の発光装置を用いて作製された電気機器として、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。これらの電気機器の具体例を図９に示す。
図９（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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７３】
図９（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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７４】
図９（Ｃ）は本発明に係るゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示部９３０２、アーム部９３０３を含む。このゴーグル型ディスプレイにおいて、表示部９３０２は、実施の形態４〜７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、微小な異物や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９３０２も同様の特徴を有するため、このゴーグル型ディスプレイ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、ゴーグル型ディスプレイにおいて、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９３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るゴーグル型ディスプレイは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、装着したときの負担が少なく、違和感なく使用することができる製品を提供することができる。また、装着して動いたときの衝撃にも強い表示部を有するゴーグル型ディスプレイを提供することができる。
【０１７５】
図９（Ｄ）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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７６】
図９（Ｅ）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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７７】
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気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気機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【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】本発明の発光素子を説明する図。
【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用いた電気機器を説明する図。
【図１０】本発明の発光素子を説明する図。
【図１１】本発明の発光素子を説明する図。
【図１２】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１３】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１４】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１５】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１６】本発明の発光素子を説明する図。
【符号の説明】
【０１７９】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ 第１の層
１０４ 第２の層
１０５ 第３の層
１０６ 第４の層
１０７ 第２の電極
１１１ 障壁
１１２ 井戸
１２１ 障壁
１２２ 井戸
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
２１４ 第４の層
３０２ 第１の電極
３０３ 第１の層
３０４ 第２の層
３０５ 第３の層
３０６ 第４の層
３０７ 第２の電極
４００ 基板
４０１ 第１の電極
４０２ 第２の電極
４１１ 第１の層
４１２ 第２の層
４１３ 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 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光物質を含む層
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
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光物質を含む層
９５６ 電極
１００１ 処理室
１００２ 搬送室
１００３ アーム
１０１１ａ 蒸発源
１０１１ｂ 蒸発源
１０１２ 回転板
１０１３ 軸
１０１４ａ 回転板
１０１４ｂ 回転板
１０１４ｃ 回転板
１０１４ｄ 回転板
１０１５ａ 被処理物
１０１５ｂ 被処理物
１０１５ｃ 被処理物
１０１５ｄ 被処理物
１０２１ａ 蒸発源
１０２１ｂ 蒸発源
１０２２ 保持部
１０２５ａ 被処理物
１０２５ｂ 被処理物
１０２５ｃ 被処理物
１０２５ｄ 被処理物
１０２６ 回転板
１０２７ 軸
１０３１ａ 蒸発源
１０３１ｂ 蒸発源
１０３２ 保持部
１０３５ 被処理物
１０３８ 回転板
１０３９ 軸
１０４０ 開口部
１０４１ 点線
１１０１ 第１の電極
１１０２ 第２の電極
１１１１ 第１の層
１１１２ 第２の層
１１１３ 第３の層
１１１４ 第４の層
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
９３０１ 本体
９３０２ 表示部
９３０３ アーム部
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、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子およびそれを備えた発光装置に関する。また、発光素子を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光性の有機化合物を用い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有機化合物を含む層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、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
【０００３】
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【０００４】
このような発光素子は、例えば厚さ０．１μｍ程度の有機薄膜で形成されるため、薄型軽量に作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至るまでの時間は１μ秒程度あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。これらの特性は、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。
【０００５】
また、これらの発光素子は膜状に形成されるため、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。
【０００６】
このように、発光性の有機化合物を用いた電流励起型の発光素子は、発光装置や照明等への応用が期待されているが、未だ課題も多い。その課題の一つとして、消費電力の低減が挙げられる。消費電力を低減するためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要である。そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となってくる。
【０００７】
一方、発光素子の構造として、多重量子井戸構造を有する発光素子が報告されている（非特許文献１参照）。非特許文献１によると、発光層を多重量子井戸構造とすることにより、キャリアが効率良く再結合し、発光効率が上昇すると考えられている。
【０００８】
通常、発光素子は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）等が形成された基板上に形成される。しかし、ＴＦＴを形成する工程は非常に複雑であり、微小な異物が発生しやすく、発生した異物を完全に取り除くことは困難である。この微小な異物が電極上に残留した場合、素子の膜厚は不均一となり良好な発光を得ることができない。
【０００９】
また、非特許文献１に記載されているように、多重量子井戸構造の一層の厚さは、３ｎｍ程度と非常に薄い。そのため、微小な異物が残留した電極上に多重量子井戸構造の層を形成する場合、多重量子井戸構造に欠陥が生じる可能性がある。つまり、多重量子井戸構造そのものの形成が困難となり、多重量子井戸構造の効果を得ることができなくなってしまう可能性がある。
【００１０】
また、多重量子井戸構造を形成する場合には、主に蒸着法が用いられている。蒸発源と基板との間に設けられたシャッターの開閉を制御することにより、多重量子井戸構造を形成するという方法がある。しかし、シャッターの開閉を制御して多重量子井戸構造を形成すると、成膜に要する時間が長くなり、スループットが悪くなってしまう。
【非特許文献１】Ｊｉｎｇｓｏｎｇ Ｈ， Ｋａｉｘｉａ Ｙ， Ｓｈｉｙｏｎｇ Ｌ， ａｎｄ Ｈｏｎｇｊｉｎ Ｊ， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．７７， Ｎｏ．１２， １７５０−１７５２， ２０００．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明は、発光効率が高く、欠陥が少なく、駆動電圧が低減された発光素子および発光装置を提供することを目的とする。また、従来よりも簡略化された方法により、前記発光素子を作製する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、複合材料を含む層と、多重量子井戸構造を有する発光領域とを有する発光素子を作製することにより、本課題が解決できることを見いだした。
【００１３】
よって、本発明の発光素子の一は、一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が前記発光性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする。或いは、本発明の発光素子の一は、第１の電極と、第１の電極上に有機化合物と無機化合物を有する第１の層と、第１の層上に第１、第２及び第３の領域を有する第２の層と、第２の層上に第２の電極を有し、第２の領域は第１の領域と第３の領域に挟まれており、第２の層は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質を有し、第１と第３の領域においてはキャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高く、第２の領域においては発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高いことを特徴とする。発光性が高い物質とは、発光素子に通電した際に、発光する物質であり、キャリア輸送性の高い物質とは、発光素子に通電した際に、発光せず、発光中心である発光性が高い物質にキャリアを効率良く注入する物質である。
【００１４】
上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする。
【００１５】
また、上記構成において、発光性の高い物質の濃度が高い領域の膜厚は２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域の膜厚は２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の発光素子の一は、一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光領域は、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする。
【００１８】
上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも発光性の高い物質の最低空軌道が低いことを特徴とする。
【００１９】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域の膜厚は、２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の膜厚は、２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、発光性の高い物質を０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の濃度で含むことを特徴とする。より好ましくは、発光性の高い物質を０．０３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の濃度で含むことを特徴とする。
【００２２】
また、上記構成において、発光性の高い物質は蛍光を発光する物質であってもよいし、燐光を発光する物質であってもよい。なお、燐光を発光する物質であった場合、発光性の高い物質の三重項準位は、キャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことが好ましい。
【００２３】
また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質は、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であってもよいし、電子輸送性よりも正孔輸送性の高い物質であってもよい。
【００２４】
また、上記構成において、複合材料を含む層は、一対の電極のうち、一方の電極と接して設けられていることが好ましい。または、複合材料を含む層は、一対の電極のそれぞれと接するように二層設けられていてもよい。
【００２５】
また、上記構成において、無機化合物は、遷移金属酸化物であることを特徴とする。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれか一種もしくは複数種を用いることができる。
【００２６】
また、上記構成において、有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする。具体的には、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする。
【００２７】
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、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御手段とを有するものである。具体的には、画像表示装置、もしくは光源（照明装置を含む）を含む。また、発光装置にコネクター、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、または発光素子に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。
【００２８】
また、本発明は、上述した発光素子を作製する方法を提供するものである。よって、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する回転板と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、回転板を回転させることにより、基板と第１の蒸発源との距離および基板と第２の蒸発源との距離を変化させ、回転板を回転させながら、第１の蒸発源および前第２の蒸発源から物質を気化させて、基板上に発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、回転板を回転させることにより、基板と第１の蒸発源との距離および基板と第２の蒸発源との距離を変化させ、回転板を回転させながら、第１の蒸発源および第２の蒸発源から物質を気化させて、基板上に発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、開口部を有する回転板を回転させることにより、第１の蒸発源から基板に達する物質の量と第２の蒸発源から基板に達する物質の量を変化させ、開口部を有する回転板を回転させながら、第１の蒸発源および前第２の蒸発源から物質を気化させて、基板上に前記発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する回転板と、複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に第１の材料を保持し、第２の蒸着源に第２の材料を保持し、回転板を回転させることにより、第１の蒸発源と基板の距離が第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第１の材料の濃度が高い領域を形成し、第２の蒸発源と基板の距離が第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第２の材料の濃度が高い領域を形成し、第１の材料の濃度が高い領域と第２の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に第１の材料を保持し、第２の蒸着源に第２の材料を保持し、回転板を回転させることにより、第１の蒸発源と基板の距離が第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第１の材料の濃度が高い領域を形成し、第２の蒸発源と基板の距離が第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第２の材料の濃度が高い領域を形成し、第１の材料の濃度が高い領域と第２の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、第１の蒸発源に第１の材料を保持し、第２の蒸着源に第２の材料を保持し、開口部を有する回転板を回転させることにより、開口部が第２の蒸発源よりも第１の蒸発源の近くに位置しているとき、基板上に第１の材料の濃度が高い領域を形成し、開口部が第１の蒸発源よりも第２の蒸発源に近くに位置しているとき、基板上に第２の材料の濃度が高い領域を形成し、第１の材料の濃度が高い領域と第２の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の発光素子は、発光領域が多重量子井戸構造を有するため、発光効率が高い。
【００３５】
また、発光領域以外の層を厚膜化することにより、特に、ＴＦＴ等が形成される基板側の電極に接する層を厚膜化することにより、電極表面の微小な異物による凸凹が緩和された平坦な層の上に、多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。よって、より効果的に多重量子井戸構造の効果を得ることができるため、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【００３６】
また、発光領域以外の層を厚膜化することにより電極間の短絡等の欠陥が抑制された発光素子を得ることができる。
【００３７】
また、本発明の発光素子は、発光領域以外の層を厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００３８】
また、本発明の発光装置は、発光効率が高く、欠陥が少なく、駆動電圧が低い発光素子を有するため、低消費電力で、欠陥の少ない発光装置を得ることができる。
【００３９】
また、本発明の発光素子の作製方法は、従来よりも容易に多重量子井戸構造を形成することができるため、本発明の発光素子の作製方法を用いることによりスループットが向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
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。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層について説明する。本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含んでいる。
【００４２】
複合材料を含む層に含まれる有機化合物としては、正孔輸送性に優れた材料であることが好ましい。特にアリールアミン骨格を有する有機材料であることが好ましく、例えば４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、１，５−ビス（ジフェニルアミノ）ナフタレン（略称：ＤＰＡＮ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物を用いることができる。または、カルバゾール骨格を有する有機材料を用いることが好ましく、例えば、Ｎ−（２−ナフチル）カルバゾール（略称：ＮＣｚ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＣＰＡ）、３，５−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ビフェニル（略称：ＢＣＰＢｉ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）などの化合物を用いることができる。なお、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。
【００４３】
また、複合材料を含む層に含まれる無機化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、扱いやすく好ましい。
【００４４】
なお、本発明の発光素子が有する複合材料を含む層は、蒸着法を用いて作製することができる。なお、酸化モリブデンは真空中で蒸発しやすく、作製プロセスの面からも好ましい。
【００４５】
本発明で用いる複合材料は、キャリアが内在的に発生していることにより導電性が高く、そのため発光素子の低電圧駆動を実現することができる。
【００４６】
また、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、複合材料を含む層を厚膜化することにより基板上の微小な異物等に起因する凹凸を緩和することができるので、凸凹が抑制された平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。そのため、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より効果的に多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【００４７】
また、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。そのため、多重量子井戸構造を有する発光領域の上方に複合材料を含む層を形成しても駆動電圧の上昇を抑制することができる。また複合材料を含む層を発光領域よりも上方に設けた場合、スパッタリング法等により電極をさらに形成しても、発光領域へのダメージを低減することができる。よって、多重量子井戸構造の発光領域を形成した後でもその後の製造プロセスによるダメージが低減され、多重量子井戸構造を保つことができる。
【００４８】
また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。
【００４９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の発光素子が有する、多重量子井戸構造を有する発光領域について説明する。
【００５０】
本発明の発光素子の発光領域は多重量子井戸構造を有する。具体的には、キャリア輸送性が高く結晶化しにくい物質（以下、ホスト材料と記す）と、発光性の高い物質（以下、ゲスト材料と記す）とを組み合わせて構成される。
【００５１】
キャリア輸送性が高い物質としては、例えば、テトラフェニルシランやテトラ（３−メチルフェニル）シランなどのケイ素化合物、９，１０−ジフェニルアントラセンや９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンなどのアントラセン誘導体、１０、１０’−ジフェニル９、９’−ジアントラセンなどのビアントリル誘導体、１，３，６，８−テトラフェニルピレンなどのピレン誘導体、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニルなどのカルバゾール誘導体、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベンなどのオキサゾール誘導体、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）ビフェニルなどのスチルベン誘導体などが挙げられる。あるいは、電子輸送性の高い物質を用いてもよく、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの典型金属錯体が挙げられる。また、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。あるいはポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）やポリ（フェニレンビニレン）などの高分子材料を用いても構わない。
【００５２】
なお、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位は発光性の高い物質のＨＯＭＯ準位よりも低く、キャリア輸送性の高い物質のＬＵＭＯ（最低空軌道）準位は発光性の高い物質のＬＵＭＯ準位よりも高いことが好ましい。例えば、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ準位は−５．３ｅＶから−６．０ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は−２．０ｅＶから−２．６ｅＶであることが好ましい。
【００５３】
発光性の高い物質としては、蛍光発光材料、燐光発光材料のどちらも用いることができる。これらの発光材料としては、具体的には、クマリン６やクマリン５４５Ｔなどのクマリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンやＮ、Ｎ’−ジフェニルキナクリドンなどのキナクリドン誘導体、Ｎ−フェニルアクリドンやＮ−メチルアクリドンなどのアクリドン誘導体、ルブレンや９，１０−ジフェニルアントラセン、２、５、８、１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレンなどの縮合芳香族化合物、４−ジシアノメチレン−２−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］６−メチル−４Ｈ−ピランなどのピラン誘導体、４−（２，２−ジフェニルビニル）トリフェニルアミンなどのアミン誘導体などが挙げられる。燐光発光材料としては、ビス｛２−（４−トリル）ピリジナート｝アセチルアセトナートイリジウム（ＩＩＩ）やビス｛２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナート｝アセチルアセトナートイリジウム（ＩＩＩ）などのイリジウム錯体などが挙げられる。
【００５４】
なお、発光性の高い物質のＨＯＭＯ準位は、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ準位よりも高く、発光性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、キャリア輸送性の高いＬＵＭＯ準位よりも高いことが好ましい。
【００５５】
これらの発光性の高い物質をキャリア輸送性の高い物質に添加することにより、発光領域を形成する。本発明の発光素子の発光領域は、多重量子井戸構造を有するため、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域とが交互に積層されている構成を有している。つまり、発光性の高い物質の濃度が周期的に変化している構造を有している。具体的には、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％、好ましくは０．０３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の割合で発光性の高い物質が添加されている。
【００５６】
なお、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とキャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、交互に積層されており、各領域の厚さは２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５７】
また、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質を分散するのではなく、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域を形成してもよい。すなわち、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層されている構成を有していてもよい。この場合も、発光性の高い物質の濃度が周期的に変化している構造を有している。
【００５８】
なお、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域は、交互に積層されており、各領域の厚さは２０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
ここで、キャリア輸送性の高い物質と、発光性の高い物質との組み合わせとしては、キャリア輸送性の高い物質のＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位よりも発光性の高い物質のＨＯＭＯ準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質のＬＵＭＯ（最低空軌道）準位よりも発光性の高い物質のＬＵＭＯ準位が低いことが必要である。この条件を満たすことにより、多重量子井戸構造を形成することができる。
【００６０】
また、発光性の高い物質として燐光発光材料を用いる場合には、燐光発光材料の三重項準位がキャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことが必要である。
【００６１】
また、キャリア輸送性の高い物質の発光波長領域と、発光性の高い物質の吸収波長領域に重なりがあることが好ましい。特に、キャリア輸送性の高い物質の発光と発光性の高い物質の吸収に重なりが大きいと、キャリア輸送性の高い物質から発光性の高い物質へのエネルギー移動がより効率よく起こるため、好ましい。
【００６２】
（実施の形態３）
本発明の実施に用いる蒸着装置及び、その蒸着装置を用いて多重量子井戸構造を有する発光領域を形成する方法について、図１２〜１５を用いて説明する。
【００６３】
本発明の実施に用いる蒸着装置には、被処理物に対し蒸着する処理を行う処理室１００１の他、搬送室１００２が設けられている。被処理物は搬送室１００２を経て処理室１００１へ搬送される。搬送室１００２には、被処理物を移載する為のアーム１００３が備え付けられている（図１５）。
【００６４】
処理室１００１内には、図１２に示すように、被処理物を保持する為の保持部と、第１の材料が保持された蒸発源１０１１ａと、第２の材料が保持された蒸発源１０１１ｂが設けられている。図１２において、被処理物を保持する為の保持部は、軸１０１３を中心として回転する第１の回転板１０１２と、第１の回転板１０１２上に設けられた複数の第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄとで構成されている。第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、軸１０１３とは別に、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれに対して設けられた軸を中心として、それぞれ独立に回転する。被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄは、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれの上に保持される。
【００６５】
図１２において、第２の回転板１０１４ａには被処理物１０１５ａが保持され、第２の回転板１０１４ｂには被処理物１０１５ｂが保持され、第２の回転板１０１４ｃには被処理物１０１５ｃが保持され、第２の回転板１０１４ｄには被処理物１０１５ｄが保持されている。
【００６６】
発光領域は次のようにして形成する。先ず、蒸発源１０１１ａ、１０１１ｂに保持された材料を加熱して気化させる。また、第１の回転板１０１２、及び被処理物が保持された第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄを回転させる。図１２に表されているように、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ａとの距離が、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ｂとの距離よりも近いとき、被処理物１０１５ａ上には、第２の材料の濃度よりも第１の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。これに対し、被処理物１０１５ｃのように、被処理物１０１５ｃと蒸発源１０１１ｂとの距離が、被処理物１０１５ｃと蒸発源１０１１ａとの距離よりも近いとき、被処理物１０１５ｃ上には、第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。
【００６７】
次に、第１の回転板１０１２の回転により処理室１００１内における第２の回転板１０１４ａの位置が変わって、図１２における第２の回転板１０１４ｃの位置において被処理物１０１５ａが保持され、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ｂとの距離が、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ａとの距離よりも近くなると、被処理物１０１５ａ上には、第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。
【００６８】
このように、蒸発源１０１１ａ、１０１１ｂに対する被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄの位置を変えることによって、被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄ上に、含まれている材料の濃度比がそれぞれ異なる複数の領域を有する発光領域を形成することができる。ここで、発光領域に含まれる各領域の積層方向の厚さ（濃度比の周期的変化の一周期の長さ）は、第１の回転板１０１２の回転速度等を調節することによって、適宜変えればよい。
【００６９】
例えば、第１の回転板１０１２の回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【００７０】
また、第１の回転板１０１２の回転速度を一定にし、蒸発源１０１１ａおよび蒸発源１０１１ｂからの蒸着速度を大きくすることにより、第１の材料と第２の材料の濃度比の変化の一周期を長くすることもできる。
【００７１】
よって、本実施の形態で示した蒸着装置を用いて、例えば第１の材料として発光性の高い物質を用い、第２の材料としてキャリア輸送性の高い物質を用いることにより、発光性の高い物質およびキャリア輸送性の高い物質を含み、多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することが可能となる。
【００７２】
また、多重量子井戸構造を形成する場合、蒸発源と被処理物との間にあるシャッターを開閉することにより各領域を形成する方法が考えられる。しかし、本発明の方法を用いることにより、より容易に多重量子井戸構造を形成することが可能となる。それにより、スループット良く多重量子井戸構造を有する発光素子を作製することができる。
【００７３】
なお、図１２に示す構成において、第１の回転板と第２の回転板はそれぞれ独立に回転してもよい。例えば、第１の回転板のみ回転させて蒸着してもよい。
【００７４】
また、第１の回転板１０１２及び第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄの形状について特に限定はなく、図１２に表されるような円形の他、四角形等の多角形であってもよい。また、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、必ずしも設けなくてもよいが、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄを設けることによって、被処理物に形成される層の厚さ等の面内バラツキを低減することができる。
【００７５】
処理室１００１内の構成は図１２に表されるものには限定されず、例えば、図１３に表されるような蒸発源の位置が変わるような構成であってもよい。
【００７６】
図１３において、蒸発源１０２１ａ、１０２１ｂが固定され、軸１０２７を中心に回転する回転板１０２６と、被処理物を保持する為の保持部１０２２とが、対向して設けられている。また、保持部１０２２には、被処理物１０２５ａ〜１０２５ｄが保持されている。蒸発源１０２１ａには第１の材料が、蒸発源１０２１ｂには第２の材料が、それぞれ保持されている。そして、蒸発源１０２１ｂよりも蒸発源１０２１ａの方が被処理物１０２５ａに近くなるようにそれぞれの蒸発源が位置しているとき、被処理物１０２５ａ上には、第２の材料の濃度よりも第１の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。また、回転板１０２６が回転し、蒸発源１０２１ａよりも蒸発源１０２１ｂの方が被処理物１０２５ａに近くなるように位置する場合、被処理物１０２５ａ上には、第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。このように、蒸着装置は、蒸発源の位置が変わることによって、被処理物に対する蒸発源の位置が変わるような構成を有するものであってもよい。つまり、蒸発源と被処理物とは、それぞれの位置が相対的に変化するように設けられていればよい。
【００７７】
図１３の構成の場合、蒸発源１０２１ａおよび蒸発源１０２１ｂの回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃度比の周期的変化の一周期の長さは短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【００７８】
また、図１２、図１３に表されるような構成の他、図１４に表されるように、蒸発源と保持部との間に設けられ、開口部が設けられ、マスクとして機能する回転板の開口部の位置が変わるような構成であってもよい。
【００７９】
図１４において、第１の材料が保持された蒸発源１０３１ａと第２の材料が保持された蒸発源１０３１ｂとは開口部１０４０が設けられた回転板１０３８を間に挟んで、それぞれ保持部１０３２と対向するように設けられている。回転板１０３８は、軸１０３９を中心として回転し、回転することによって開口部１０４０の位置が変わる。開口部１０４０が、蒸発源１０３１ｂよりも蒸発源１０３１ａに近くなるように位置しているとき、開口部１０４０から保持部１０３２の方へ、第１の材料の濃度の方が第２の材料の濃度よりも高い状態で気体が拡散し、保持部１０３２に保持された被処理物１０３５へ、第１の材料の濃度の方が第２の材料の濃度よりも高くなるようにそれぞれの材料が蒸着される。また、回転板１０３８が回転し、開口部１０４０が蒸発源１０３１ａよりも蒸発源１０３１ｂに近くなるように位置すれば（例えば、点線１０４１で表されるように位置すれば）、第２の材料の濃度の方が第１の材料の濃度よりも高くなるように、被処理物１０３５上にそれぞれの材料が蒸着される。
【００８０】
図１４の構成の場合、回転板１０３８の回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【００８１】
以上のように、蒸発源と、被処理物の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材料を含む層を形成することができる。また、蒸発源の他、マスクとして機能する回転板に設けられた開口部の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材料を含む層を形成することもできる。
【００８２】
なお、蒸着装置の構成は、図１５に示されたものには限定されず、例えば、発光素子を封止する為の封止室がさらに設けられた構成であってもよい。また、蒸着を行う処理室は、一室だけでなく、二室以上設けられていてもよい。
【００８３】
なお、蒸発源の蒸着速度は、第１の材料と第２の材料とでは、同じであっても異なっていてもよい。例えば、キャリア輸送性の高い物質の蒸着速度と発光性の高い物質の蒸着速度をほぼ同じとすることで、図１６（Ａ）に示すように、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層した構造とすることができる。
【００８４】
また、キャリア輸送性の高い物質の蒸着速度を高くし、発光性の高い物質の蒸着速度を低くした場合、図１６（Ｂ）に示すように、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域とを交互に積層した構造とすることできる。
【００８５】
なお、周期的変化の一周期は、基板の回転速度、蒸着速度以外に、基板と蒸発源との距離、蒸発源と蒸発源との距離、基板と回転軸との距離等により変化するため、それぞれの装置において最適値を適宜設計すれば良い。なお、基板の大きさにもよるが、蒸発源と蒸発源の距離は、基板中心と回転軸との距離の２倍程度であることが好ましい。例えば、１２ｃｍ×１２ｃｍの基板を用いる場合、基板と蒸発源との距離を２０〜４０ｃｍとし、蒸発源と蒸発源との距離を１５〜３０ｃｍ、基板の中心と回転軸との距離を８〜１５ｃｍとし、蒸着速度を０．２〜２．０ｎｍ／ｓ、回転速度を４〜１２ｒｐｍとすることにより、多重量子井戸構造を形成することができる。
【００８６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子について説明する。
【００８７】
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリア（担体）の再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。また、本発明の発光素子は、発光領域に多重量子井戸構造を有している。
【００８８】
本発明の発光素子の一態様について図１（Ａ）を用いて以下に説明する。
【００８９】
本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層した第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層１０５、第４の層１０６と、さらにその上に設けられた第２の電極１０７とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０７は陰極として機能するものとして以下説明をする。
【００９０】
基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１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。
【００９１】
第１の電極１０２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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したインジウム酸化物（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。その他、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。なお、第１の電極を反射電極とし、第２の電極から発光を取り出す場合には、第１の電極は反射率の高い材料であることが好ましく、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）を用いると良い。
【００９２】
第１の層１０３は、実施の形態１で示した複合材料を含む層である。具体的には、有機化合物と無機化合物とを含む層である。
【００９３】
第２の層１０４は、正孔輸送性の高い物質、具体的には、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物であることが好ましい。広く用いられている材料として、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル，その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、ＮＰＢと記す）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミンなどのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、第２の層１０４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものであってもよい。
【００９４】
第３の層１０５は、実施の形態２に示した多重量子井戸構造を有する発光領域である。具体的には、キャリア輸送性が高く結晶化しにくい物質と、発光性の高い物質とを組み合わせて構成される。
【００９５】
第４の層１０６は、電子輸送性の高い物質、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの典型金属錯体が挙げられる。あるいは９，１０−ジフェニルアントラセンや４，４’−ビス（２，２−ジフェニルエテニル）ビフェニルなどの炭化水素系化合物なども好適である。あるいは、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を第４の層１０６として用いても構わない。また、第４の層１０６は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９６】
第２の電極１０７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（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０７と第４の層１０６との間に、電子注入を促す機能を有する層を、当該第２の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素を含むＩＴＯ等様々な導電性材料を第２の電極１０７として用いることができる。
【００９７】
なお、電子注入を促す機能を有する層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属の化合物又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ３中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。
【００９８】
また、第２の層１０４、第４の層１０６の形成方法は、蒸着法の他、例えばインクジェット法またはスピンコート法など公知の方法を用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。なお、第３の層１０５は、実施の形態３に示した方法で形成することが好ましい。
【００９９】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０７との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第３の層１０５において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり第３の層１０５に発光領域が形成されるような構成となっている。
【０１００】
本発明の発光素子のエネルギー準位についてより詳しく説明する。図１に示した本発明の発光素子のエネルギー準位を示す概念図を図１１に示す。図１１において、第１の電極１０２から注入された正孔は、実施の形態１で示した複合材料を含む第１の層１０３、正孔輸送性の高い物質を含む第２の層１０４を経て、発光領域である第３の層１０５へ輸送される。第２の電極１０７から注入された電子は電子輸送性の高い物質を含む第４の層１０６を経て、発光領域である第３の層１０５へ輸送される。第３の層１０５において正孔と電子とが再結合し、発光する。第３の層１０５は、実施の形態２で示すように、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含み、多重量子井戸構造を有している。
【０１０１】
図１１（Ａ）は、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散された領域とが交互に積層した構成を示している。図１１（Ａ）において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域は障壁１１１として機能し、発光性の高い物質が分散された領域は井戸１１２として機能する。発光領域である第３の層１０５に注入された正孔は、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、電子と再結合する。最初の井戸を通り抜けた正孔は第２の井戸に入り、電子と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。電子についても同様であり、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、正孔と再結合する。最初の井戸を通り抜けた電子は第２の井戸に入り、正孔と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。よって、正孔と電子の再結合確率が向上することにより、発光効率が向上する。
【０１０２】
図１１（Ｂ）は、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層した構成を示している。図１１（Ａ）と同様に、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域は障壁１２１として機能し、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域は井戸１２２として機能する。よって、発光領域である第３の層１０５に注入された正孔は、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、電子と再結合する。最初の井戸を通り抜けた正孔は第２の井戸に入り、電子と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。電子についても同様であり、発光性の高い物質の濃度が高い領域（井戸）に入り、正孔と再結合する。最初の井戸を通り抜けた電子は第２の井戸に入り、正孔と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。よって、正孔と電子の再結合確率が向上することにより、発光効率が向上する。
【０１０３】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質で成る。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０７のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０７を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０７がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０７を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【０１０４】
なお第１の電極１０２と第２の電極１０７との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０２および第２の電極１０７から離れた部位に正孔と電子とが再結合する多重量子井戸構造を有する発光領域を設けた構成であり、且つ、電極と発光領域との間に本発明の複合材料を含む層を設けた構成であれば、上記以外のものでもよい。
【０１０５】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層を、本発明の複合材料を含む層と自由に組み合わせて構成すればよい。また、第１の電極１０２上には、酸化珪素膜等からなる層を設けることによってキャリアの再結合部位を制御したものであってもよい。
【０１０６】
図２に示す発光素子は、陰極として機能する第１の電極３０２の上に電子輸送性の高い物質からなる第１の層３０３、発光性の高い物質を含む第２の層３０４、正孔輸送性の高い物質からなる第３の層３０５、本発明の複合材料を含む層である第４の層３０６、陽極として機能する第２の電極３０７とが順に積層された構成となっている。なお、３０１は基板である。
【０１０７】
本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板以外に、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板上に発光素子を作製してもよい。これにより、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アレイ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型またはＰ型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。
【０１０８】
本発明で用いる複合材料を含む層は、導電率が高いため、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１０９】
また、本発明の発光素子は、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、複合材料を含む層を厚膜化することにより基板上の微小な異物等に起因する凹凸を緩和することができるので、凸凹が抑制された平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。そのため、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を得ることができる。
【０１１０】
また、本発明で用いる複合材料は厚膜化しても駆動電圧の上昇を抑制することができるため、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、外部への光の取り出し効率が高くなるように複合材料を含む層の膜厚を最適化することが可能となる。
【０１１１】
また、駆動電圧を上昇させることなく、複合材料を含む層の膜厚を制御することで光学設計が容易となり、発光の色純度を向上させることができる。
【０１１２】
また、複合材料を含む層を厚膜化することにより、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるため、信頼性の高い発光素子を得ることができる。例えば、通常の発光素子の電極間の膜厚が１００ｎｍ〜１５０ｎｍであるのに対し、複合材料を含む層を用いた発光素子の電極間の膜厚は、１００〜５００ｎｍ、好ましくは、２００〜５００ｎｍとすることができる。
【０１１３】
また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。
【０１１４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４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５および図６を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、陰極として機能する電極に接するように本発明の複合材料を含む層を設けることができる。
【０１１５】
図５（Ａ）に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極４０１と、第２の電極４０２との間に、第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極４０１が陽極として機能し、第２の電極４０２が陰極として機能する場合について説明する。
【０１１６】
第１の電極４０１、第２の電極４０２は、実施の形態４と同じ構成を適用することができる。また、第１の層４１１は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層である。具体的には、実施の形態２に示した構成を適用することができる。また、第１の層４１１は他に正孔注入性の高い物質や正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質等を含む層を有していてもよい。第２の層４１２は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物質とを含む層であり、第３の層４１３は実施の形態１で示した複合材料を含む層である。第２の層４１２に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。
【０１１７】
このような構成とすることにより、図５（Ａ）に示した通り、電圧を印加することにより第２の層４１２および第３の層４１３の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第２の層４１２は電子を第１の層４１１に輸送すると同時に、第３の層４１３は正孔を第２の電極４０２に輸送する。すなわち、第２の層４１２と第３の層４１３とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第３の層４１３は、正孔を第２の電極４０２に輸送する機能を担っていると言える。
【０１１８】
また、第３の層４１３を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第３の層４１３の膜厚を自由に設定でき、第１の層４１１からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第１の層４１１からの発光の色純度が向上するように、第３の層４１３の膜厚を設定することも可能である。
【０１１９】
また、第３の層４１３を厚膜化することにより、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができる。
【０１２０】
また、図５（Ａ）を例に取ると、第２の電極４０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、多重量子井戸構造を有する発光領域である第１の層４１１へのダメージを低減することもできる。
【０１２１】
なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極４０１や第２の電極４０２の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図５（Ｂ）、図５（Ｃ）および図６に示す。なお、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）および図６では、図５（Ａ）の符号を引用する。また、４００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
【０１２２】
図５は、基板４００側から第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極４０１を光透過性とし、第２の電極４０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図５（Ａ）のように基板４００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極４０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極４０２を光透過性とすることで、図５（Ｂ）のように基板４００の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極４０１、第２の電極４０２の両方を光透過性とすることで、図５（Ｃ）に示すように、基板４００側と基板４００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１２３】
図６は、基板４００側から第３の層４１３、第２の層４１２、第１の層４１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極４０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極４０２を光透過性とすることで、図６（Ａ）のように基板４００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極４０１を光透過性とし、第２の電極４０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図６（Ｂ）のように基板４００と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極４０１、第２の電極４０２の両方を光透過性とすることで、図６（Ｃ）に示すように、基板４００側と基板４００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１２４】
なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、公知の方法を用いることができる。ただし、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層は、実施の形態３で示した方法により形成することが好ましい。
【０１２５】
また、図５に示すように、第１の電極４０１を形成した後、第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３を順次積層し、第２の電極４０２を形成してもよいし、図６に示すように、第２の電極４０２を形成した後、第３の層４１３、第２の層４１２、第１の層４１１を順次積層し、第１の電極４０１を形成してもよい。
【０１２６】
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。
【０１２７】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態４および実施の形態５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３および図４を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、発光素子の２つの電極に接するように複合材料を含む層を設けることができる。
【０１２８】
図３（Ａ）に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極２０１と、第２の電極２０２との間に、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４が積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極２０１が陽極として機能し、第２の電極２０２が陰極として機能する場合について説明する。
【０１２９】
第１の電極２０１、第２の電極２０２は、実施の形態４と同じ構成を適用することができる。また、第１の層２１１は実施の形態１で示した複合材料を含む層であり、第２の層２１２は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層である。具体的には、実施の形態２で示した構成を適用することができる。また、第２の層２１２は他に正孔注入性の高い物質や正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質等を含む層を有していてもよい。第３の層２１３は電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層であり、第４の層２１４は実施の形態１で示した複合材料を含む層である。第３の層２１３に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。
【０１３０】
このような構成とすることにより、図３（Ａ）に示した通り、電圧を印加することにより第３の層２１３および第４の層２１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第３の層２１３は電子を第２の層２１２に輸送すると同時に、第４の層２１４は正孔を第２の電極２０２に輸送する。すなわち、第３の層２１３と第４の層２１４とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第４の層２１４は、正孔を第２の電極２０２に輸送する機能を担っていると言える。なお、第４の層２１４と第２の電極２０２との間に、さらに第２の層および第３の層を再び積層することで、タンデム型の発光素子とすることも可能である。
【０１３１】
また、第１の層２１１や第４の層２１４を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第１の層２１１や第４の層２１４の膜厚の自由に設定でき、第２の層２１２からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第２の層２１２からの発光の色純度が向上するように、第１の層２１１や第４の層２１４の膜厚を設定することも可能である。
【０１３２】
また、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第２の層の陽極側および陰極側を非常に厚くすることが可能となり、さらに発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、図３（Ａ）を例に取ると、第２の電極２０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、多重量子井戸構造を有する発光領域である第２の層２１２へのダメージを低減することもできる。さらに、第１の層２１１と第４の層２１４を同じ材料で構成することにより、発光機能を担う層を挟んで両側に同じ材料で構成された層を設けることができるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。
【０１３３】
なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極２０１や第２の電極２０２の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図３（Ｂ）、図３（Ｃ）および図４に示す。なお、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）および図４では、図３（Ａ）の符号を引用する。また、２００は、本発明の発光素子を担持する基板である。
【０１３４】
図３は、基板２００側から第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を光透過性とし、第２の電極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図３（Ａ）のように基板２００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図３（Ｂ）のように基板２００の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透過性とすることで、図３（ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１３５】
図４は、基板２００側から第４の層２１４、第３の層２１３、第２の層２１２、第１の層２１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図４（Ａ）のように基板２００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極２０１を光透過性とし、第２の電極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図４（Ｂ）のように基板２００と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透過性とすることで、図４（Ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。
【０１３６】
なお、第１の層２１１が、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物質とを含み、第２の層２１２が発光性の物質とキャリア輸送性の高い物質とを含み、第３の層２１３が実施の形態１で示した複合材料を含む層であり、第４の層２１４が、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物質とを含む構成にすることも可能である。
【０１３７】
なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、公知の方法を用いることができる。ただし、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層は、実施の形態３で示した方法により形成することが好ましい。
【０１３８】
また、図３に図示するように、第１の電極２０１を形成した後、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４を順次積層し、第２の電極２０２を形成してもよいし、図４に図示するように、第２の電極２０２を形成した後、第４の層２１４、第３の層２１３、第２の層２１２、第１の層２１１を順次積層し、第１の電極を形成してもよい。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（実施の形態７）
本実施の形態では、発光素子の光学設計について説明する。
【０１４１】
実施の形態４〜実施の形態６に示した発光素子において、各発光色を発する発光素子ごとに、少なくとも第１の電極及び第２の電極を除く各層のいずれか一つの膜厚を異ならせることにより、発光色毎の光の取り出し効率を高めることができる。
【０１４２】
例えば、図１０に示すように、赤系色（Ｒ）、緑系色（Ｇ）、青系色（Ｂ）を発光する発光素子は、反射電極である第１の電極１１０１、及び透光性を有する第２の電極１１０２を共有しており、それぞれ第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂ、第２の層１１１２Ｒ、１１１２Ｇ、１１１２Ｂ、第３の層１１１３Ｒ、１１１３Ｇ、１１１３Ｂ、第４の層１１１４Ｒ、１１１４Ｇ、１１１４Ｂを有する。そして、第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂを発光色毎に異ならせる。
【０１４３】
なお、図１０に示す発光素子において、第２の電極１１０２の電位よりも第１の電極１１０１の電位が高くなるように電圧を印加すると、第１の層１１１１から第２の層１１１２へ正孔が注入される。第３の層１１１３および第４の層１１１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第３の層１１１３は電子を第２の層１１１２に輸送すると同時に、第４の層１１１４は正孔を第２の電極１１０２に輸送する。正孔と、電子とが、第２の層１１１２において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
【０１４４】
図１０に示すように、第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂを発光色毎に異ならせることにより、直接第２の電極を介して認識する場合と、第１の電極で反射して第２の電極を介して認識する場合とで光路が異なることによる、光の取り出し効率の低下を防止することができる。
【０１４５】
具体的には、第１の電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じ、これによって光の干渉効果が生じる。その結果、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、発光波長の１／４、３／４、５／４・・・倍の時には、発光の外部取り出し効率が高くなる。一方、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即ち、発光波長の１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなってしまう。
【０１４６】
したがって、本発明の発光素子において、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）となるように、第１の層から第４の層のいずれかの膜厚を各発光素子で異ならせる。
【０１４７】
特に、第１の層から第４の層において、電子と正孔が再結合する層と反射電極との間の層の膜厚を異ならせるとよいが、電子と正孔が再結合する層から透光性を有する電極との間の膜厚を異ならせてもよい。さらに両者の膜厚を異ならせても構わない。その結果、発光を効率よく外部に取り出すことができる。
【０１４８】
第１の層から第４の層のいずれかの膜厚を異ならせるためには、層を厚膜化する必要がある。本発明の発光素子は、厚膜化する層に、実施の形態１で示した複合材料を含む層を用いることを特徴とする。
【０１４９】
一般に、発光素子の層を厚膜化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかった。しかし、厚膜化する層に、実施の形態１で示した複合材料を含む層を用いると、駆動電圧自体を低くでき、厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１５０】
なお、図１０では、赤系色（Ｒ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の１／４倍、緑系色（Ｇ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の３／４倍、青系色（Ｂ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の５／４倍のものを示した。なお、本発明はこの値に限られず、適宜ｍの値を設定することが可能である。また、図１０に示すように、発光波長の（２ｍ−１）／４倍のｍの値は各発光素子で異なっていてもよい。
【０１５１】
また、第１の層から第４の層のいずれかを厚膜化することにより、第１の電極と第２の電極とが短絡することを防止でき、量産性を高めることもでき、非常に好ましい。
【０１５２】
このように本発明の発光素子は、少なくとも第１の層から第４の層の膜厚を、各発光色で異ならせることができる。このとき、電子と正孔が再結合する層から反射電極との間の層の膜厚を、各発光色で異ならせることが好ましい。さらに厚膜化する必要のある層には、実施の形態１で示した複合材料を含む層とすると、駆動電圧が高くならず好ましい。
【０１５３】
なお、本実施の形態では、実施の形態６に示した構成の発光素子を用いて説明したが、他の実施の形態と適宜組み合わせることも可能である。
【０１５４】
（実施の形態８）
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。
【０１５５】
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７を用いて説明する。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図７（Ｂ）は図７（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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
次に、断面構造について図７（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。
【０１５８】
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、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
また、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。
【０１６１】
第１の電極６１３上には、発光物質を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、または珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１６２】
発光物質を含む層６１６は、実施の形態１で示した複合材料を含む層、および実施の形態２で示した発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い発光領域とを含む発光領域を有している。また、発光物質を含む層６１６を構成する他の材料としては、低分子系材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料であっても良い。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。また、発光物質を含む層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の公知の方法によって形成される。ただし、発光領域は、実施の形態３で示した方法により形成することが好ましい。
【０１６３】
さらに、発光物質を含む層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ２、ＬｉＦ、または窒化カルシウム）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
本発明の発光装置は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有しているため、駆動電圧を低減することができ、消費電力を低減することが可能となる。
【０１６８】
また、本発明の発光装置は、複合材料を含む層を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。そのため、複合材料を含む層を厚くすることにより、微小な異物等に起因する凸凹を緩和し、平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。よって、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を有する発光装置を得ることができる。よって、より消費電力が低減された発光装置を得ることができる。
【０１６９】
また、複合材料を含む層を厚くして、発光素子の短絡を防止することができる。また、光学設計により、色純度の向上、発光の外部取り出し効率の向上を実現することができる。よって、消費電力が少なく、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１７０】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を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ってもよい。図８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。図８において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層９５５が設けられている。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、発光効率が高く、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。
【０１７１】
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態８に示す発光装置をその一部に含む本発明の電気機器について説明する。本発明の電気機器は、実施の形態１に示した複合材料を含む層を含み、低消費電力の表示部を有する。また、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡が抑制された信頼性の高い表示部を有する。
【０１７２】
本発明の発光装置を用いて作製された電気機器として、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。これらの電気機器の具体例を図９に示す。
図９（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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７３】
図９（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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７４】
図９（Ｃ）は本発明に係るゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示部９３０２、アーム部９３０３を含む。このゴーグル型ディスプレイにおいて、表示部９３０２は、実施の形態４〜７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、微小な異物や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９３０２も同様の特徴を有するため、このゴーグル型ディスプレイ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、ゴーグル型ディスプレイにおいて、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９３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るゴーグル型ディスプレイは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、装着したときの負担が少なく、違和感なく使用することができる製品を提供することができる。また、装着して動いたときの衝撃にも強い表示部を有するゴーグル型ディスプレイを提供することができる。
【０１７５】
図９（Ｄ）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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７６】
図９（Ｅ）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４〜７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、微小な異物や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。
【０１７７】
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気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気機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【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】本発明の発光素子を説明する図。
【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用いた電気機器を説明する図。
【図１０】本発明の発光素子を説明する図。
【図１１】本発明の発光素子を説明する図。
【図１２】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１３】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１４】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１５】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図１６】本発明の発光素子を説明する図。
【符号の説明】
【０１７９】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ 第１の層
１０４ 第２の層
１０５ 第３の層
１０６ 第４の層
１０７ 第２の電極
１１１ 障壁
１１２ 井戸
１２１ 障壁
１２２ 井戸
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
２１４ 第４の層
３０２ 第１の電極
３０３ 第１の層
３０４ 第２の層
３０５ 第３の層
３０６ 第４の層
３０７ 第２の電極
４００ 基板
４０１ 第１の電極
４０２ 第２の電極
４１１ 第１の層
４１２ 第２の層
４１３ 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 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光物質を含む層
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
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光物質を含む層
９５６ 電極
１００１ 処理室
１００２ 搬送室
１００３ アーム
１０１１ａ 蒸発源
１０１１ｂ 蒸発源
１０１２ 回転板
１０１３ 軸
１０１４ａ 回転板
１０１４ｂ 回転板
１０１４ｃ 回転板
１０１４ｄ 回転板
１０１５ａ 被処理物
１０１５ｂ 被処理物
１０１５ｃ 被処理物
１０１５ｄ 被処理物
１０２１ａ 蒸発源
１０２１ｂ 蒸発源
１０２２ 保持部
１０２５ａ 被処理物
１０２５ｂ 被処理物
１０２５ｃ 被処理物
１０２５ｄ 被処理物
１０２６ 回転板
１０２７ 軸
１０３１ａ 蒸発源
１０３１ｂ 蒸発源
１０３２ 保持部
１０３５ 被処理物
１０３８ 回転板
１０３９ 軸
１０４０ 開口部
１０４１ 点線
１１０１ 第１の電極
１１０２ 第２の電極
１１１１ 第１の層
１１１２ 第２の層
１１１３ 第３の層
１１１４ 第４の層
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
９３０１ 本体
９３０２ 表示部
９３０３ アーム部
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】
一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、
前記複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、
前記発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【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、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、
前記複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、
前記発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、前記発光領域は、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項７において、前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項７または請求項８において、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下である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、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域は、前記発光性の高い物質を０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の濃度で含む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１２のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域は、前記発光性の高い物質を０．０３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の濃度で含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、前記発光性の高い物質は蛍光を発光することを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、前記発光性の高い物質は燐光を発光することを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
請求項１６において、前記発光性の高い物質の三重項準位は、前記キャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことを特徴とする発光素子。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質は、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質は、電子輸送性よりも正孔輸送性の高い物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項において、前記複合材料を含む層は、前記一対の電極のうち、一方の電極と接して設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項において、前記複合材料を含む層は、前記一対の電極のそれぞれと接するように二層設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項２１のいずれか一項において、前記無機化合物は、遷移金属酸化物であることを特徴とする発光素子。
【請求項２３】
請求項１乃至請求項２１のいずれか一項において、前記無機化合物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項２３のいずれか一項において、前記有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２５】
請求項１乃至請求項２３のいずれか一項において、前記有機化合物は、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項２６】
請求項１乃至請求項２５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２７】
基板を保持する回転板と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、前記基板と前記第１の蒸発源との距離および前記基板と前記第２の蒸発源との距離を変化させ、
前記回転板を回転させながら、前記第１の蒸発源および前記第２の蒸発源から物質を気化させて、前記基板上に前記発光性の高い物質と前記キャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２８】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、前記基板と前記第１の蒸発源との距離および前記基板と前記第２の蒸発源との距離を変化させ、
前記回転板を回転させながら、前記第１の蒸発源および前記第２の蒸発源から物質を気化させて、前記基板上に前記発光性の高い物質と前記キャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２９】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記開口部を有する回転板を回転させることにより、
前記第１の蒸発源から基板に達する物質の量と前記第２の蒸発源から基板に達する物質の量を変化させ、
前記回転板を回転させながら、前記第１の蒸発源および前記第２の蒸発源から物質を気化させて、前記基板上に前記発光性の高い物質と前記キャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３０】
基板を保持する回転板と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、
前記第１の蒸発源と基板の距離が前記第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上に発光性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記第２の蒸発源と基板の距離が前記第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上にキャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３１】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、
前記第１の蒸発源と基板の距離が前記第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上に発光性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記第２の蒸発源と基板の距離が前記第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上にキャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３２】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記開口部を有する回転板を回転させることにより、
前記開口部が第２の蒸発源よりも第１の蒸発源の近くに位置しているとき、前記基板上に発光性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記開口部が第１の蒸発源よりも第２の蒸発源の近くに位置しているとき、前記基板上にキャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３３】
請求項２７乃至請求項３２のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３４】
請求項３０乃至請求項３３のいずれか一項において、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３５】
請求項３０乃至請求項３３のいずれか一項において、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３６】
請求項３０乃至請求項３５のいずれか一項において、
前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３７】
請求項３０乃至請求項３５のいずれか一項において、
前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項１】
一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、
前記複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、
前記発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【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、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、
前記複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、
前記発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、前記発光領域は、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項７において、前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項７または請求項８において、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下である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、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域は、前記発光性の高い物質を０．００１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の濃度で含む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１２のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している領域は、前記発光性の高い物質を０．０３ｗｔ％〜３０ｗｔ％の濃度で含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、前記発光性の高い物質は蛍光を発光することを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、前記発光性の高い物質は燐光を発光することを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
請求項１６において、前記発光性の高い物質の三重項準位は、前記キャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことを特徴とする発光素子。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質は、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質は、電子輸送性よりも正孔輸送性の高い物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項において、前記複合材料を含む層は、前記一対の電極のうち、一方の電極と接して設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項において、前記複合材料を含む層は、前記一対の電極のそれぞれと接するように二層設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項２１のいずれか一項において、前記無機化合物は、遷移金属酸化物であることを特徴とする発光素子。
【請求項２３】
請求項１乃至請求項２１のいずれか一項において、前記無機化合物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項２３のいずれか一項において、前記有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２５】
請求項１乃至請求項２３のいずれか一項において、前記有機化合物は、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項２６】
請求項１乃至請求項２５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２７】
基板を保持する回転板と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、前記基板と前記第１の蒸発源との距離および前記基板と前記第２の蒸発源との距離を変化させ、
前記回転板を回転させながら、前記第１の蒸発源および前記第２の蒸発源から物質を気化させて、前記基板上に前記発光性の高い物質と前記キャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２８】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、前記基板と前記第１の蒸発源との距離および前記基板と前記第２の蒸発源との距離を変化させ、
前記回転板を回転させながら、前記第１の蒸発源および前記第２の蒸発源から物質を気化させて、前記基板上に前記発光性の高い物質と前記キャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項２９】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記開口部を有する回転板を回転させることにより、
前記第１の蒸発源から基板に達する物質の量と前記第２の蒸発源から基板に達する物質の量を変化させ、
前記回転板を回転させながら、前記第１の蒸発源および前記第２の蒸発源から物質を気化させて、前記基板上に前記発光性の高い物質と前記キャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３０】
基板を保持する回転板と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、
前記第１の蒸発源と基板の距離が前記第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上に発光性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記第２の蒸発源と基板の距離が前記第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上にキャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３１】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記回転板を回転させることにより、
前記第１の蒸発源と基板の距離が前記第２の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上に発光性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記第２の蒸発源と基板の距離が前記第１の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、前記基板上にキャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３２】
基板を保持する保持部と、前記基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、
第１の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、
第２の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、
前記開口部を有する回転板を回転させることにより、
前記開口部が第２の蒸発源よりも第１の蒸発源の近くに位置しているとき、前記基板上に発光性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記開口部が第１の蒸発源よりも第２の蒸発源の近くに位置しているとき、前記基板上にキャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を形成し、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域と前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３３】
請求項２７乃至請求項３２のいずれか一項において、前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３４】
請求項３０乃至請求項３３のいずれか一項において、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３５】
請求項３０乃至請求項３３のいずれか一項において、
前記発光性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３６】
請求項３０乃至請求項３５のいずれか一項において、
前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項３７】
請求項３０乃至請求項３５のいずれか一項において、
前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の作製方法。
【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２００６−３３２６３３（Ｐ２００６−３３２６３３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２２８５７（Ｐ２００６−１２２８５７）
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【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１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【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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