発光素子、発光装置及び電子機器
【課題】様々な方法によって消費電力の低減が図られているが、消費電力は低ければ低いほど良く、また、現状は充分な低消費電力化が図られているとは言い難い状態である。そこで、さらに消費電力の低下が可能な発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】一対の電極と、一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層とを有し、有機化合物を含む層は、発光層を有し、発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、複数の発光領域の厚さは１０ｎｍ以下であり、複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されている発光素子である。
【解決手段】一対の電極と、一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層とを有し、有機化合物を含む層は、発光層を有し、発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、複数の発光領域の厚さは１０ｎｍ以下であり、複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されている発光素子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流を流すことで発光する発光素子及びそれ用いた発光装置に関する。特に高効率で且つ駆動電圧の低い発光素子及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料を含む層を一対の電極間に有し、当該電極間に電流を流すことで発光する発光素子を用いた発光装置の開発が進められている。このような発光装置は他の薄型表示装置と呼ばれる表示装置と比較して薄型軽量化に有利であり、自発光であるため視認性も良く、応答速度も速い。そのため、次世代の表示装置として盛んに開発が進められ、現在、一部実用化もなされている。
【０００３】
このような発光素子は、有機材料を含む層中に陽極として機能する電極から正孔が注入され、陰極として機能する電極から電子が注入される。そして、正孔と電子が再結合することで有機材料を含む層中の発光材料が励起され、当該発光材料が基底状態に戻る際に余分なエネルギーが光となって射出される。そのため、発光素子が発する光の大きさは発光素子内を流れる電流に比例する。
【０００４】
薄型軽量化に有利であるこのような発光装置は、特にモバイル機器用途に適している。バッテリーに限りのあるモバイル機器に搭載する発光装置の消費電力は、低ければ低いほど良く、常に省電力化が求められている。また、テレビやディスプレイなどモバイル用途以外においても、消費エネルギーの低減は環境問題、エネルギー問題などに関連し要求がますます高まっている。
【０００５】
消費電力を低下させる為の方法としては様々な方法があるが、例えば内部発光効率を改善する、外部取り出し効率を改善する、駆動電圧を低減する等の方法がある。例えば特許文献１では正孔と電子の注入バランスを概略等しくすることで内部発光効率を向上させ、消費電力を低減させることが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１１６２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、様々な方法によって消費電力の低減が図られているが、先に述べたように消費電力は低ければ低いほど良く、また、現状は充分な低消費電力化が図られているとは言い難い状態である。このため、さらなる消費電力の低下が望まれている。そこで本発明では、さらに消費電力の低下が可能な発光素子及び発光装置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】
【０００７】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、一対の電極と、一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層とを有し、有機化合物を含む層は、発光層を有し、発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、複数の発光領域の厚さは、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子である。
【０００８】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、一対の電極と、一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層とを有し、有機化合物を含む層は、発光層を有し、発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、複数の発光領域の厚さは、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子である。
【０００９】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質の還元電位の絶対値が、ホスト材料の還元電位の絶対値より小さいことを特徴とする発光素子である。また、本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質の電子親和力が、ホスト材料の電子親和力より大きいことを特徴とする発光素子である。
【００１０】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質は燐光材料であることを特徴とする発光素子である。
【００１１】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質は電子吸引基を有することを特徴とする発光素子である。
【００１２】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質は電子吸引基を有する燐光材料であることを特徴とする発光素子である。
【００１３】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、ホスト材料が４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニルであり、発光中心となる物質が（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）またはアセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）であることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域間の間隔が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域間の間隔が１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１６】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域の数が２以上５以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１７】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域の数が２もしくは３であることを特徴とする発光素子である。
【００１８】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域の数が２であることを特徴とする発光素子である。
【００１９】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質がホスト材料に対して０．００１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％含まれていることを特徴とする発光素子である。
【００２０】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質がホスト材料に対して０．０３ｗｔ％乃至３０ｗｔ％含まれていることを特徴とする発光素子である。
【００２１】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、有機化合物を含む層は、発光層に接してキャリア輸送層を有し、発光層は、キャリア輸送層と接する領域に、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域を有し、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域は、１ｎｍから５ｎｍの厚さで設けられ、キャリア輸送性を有する材料のバンドギャップは、キャリア輸送層に用いる物質のバンドギャップより大きいことを特徴とする発光素子である。
【００２２】
本発明の発光素子は、一対の電極と、該一対の電極の間の発光層を有する。発光層は、少なくとも第１の層（第１の発光領域とも呼ぶ）と第２の層（第２の発光領域とも呼ぶ）を有する。第１の層と第２の層は発光中心とホスト材料とを含み、発光中心はホスト材料に分散されている。第１の層と第２の層のそれぞれの厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、第１の層は、第２の層に接していない。また、第１の層と第２の層の距離は１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００２３】
本発明の発光素子は、一対の電極と、該一対の電極の間の発光層を有する。発光層は、少なくとも第１の層（第１の発光領域とも呼ぶ）、第２の層（第２の発光領域とも呼ぶ）、及び第３の層（第３の発光領域とも呼ぶ）を有する。第１の層と第２の層は発光中心とホスト材料を含み、発光中心はホスト材料に分散されている。第１の層と第２の層のそれぞれの厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。第３の層は、第１の層と第２の層の間に設けられている。また、第３の層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、第３の材料はホスト材料を含む。
【００２４】
上記構成の発光素子において、発光中心は有機材料である。また、ホスト材料は有機材料である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明を用いることによって、より低消費電力化が実現した発光素子及び発光装置を得ることが可能となる。また、発光層の厚さを薄くすることにより、低消費電力化が実現した発光素子及び発光装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の発光素子の模式図である。本発明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０５からなる一対の電極間に、有機化合物を含む層を有し、有機化合物を含む層は少なくとも発光層１０２を有している。図１（Ａ）では発光層１０２は第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３を有している。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３は、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとの間に設けられている。従って、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂは、互いに間隔をおいて形成されている。また、電極と発光層１０２との間には、キャリア注入性、輸送性を有する材料で形成された第１のキャリア輸送層１０１、第２のキャリア輸送層１０４が設けられていても良い。なお、図１（Ａ）において、第１のキャリア輸送層１０１は発光層１０２から見て第１の電極１００側に設けられ、第２のキャリア輸送層１０４は第２の電極１０５側に設けられていることとする。本発明において、発光領域は複数形成されるが、図１（Ａ）では発光領域が２層である例を示した。
【００２８】
このような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１００及び第２の電極１０５からなる一対の電極のうち、どちらか一方の電極の電圧が他方の電極の電圧よりも高くなるように電圧をかけた際、発光層１０２から発光が得られる。
【００２９】
第１の電極１００、第２の電極１０５のうち、光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。なお、発光層１０２からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極には仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また、発光を得る際に低い電圧をかける方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）導電材料を用いることが望ましいが、有機化合物を含む層にキャリアの注入性を有する材料を電極に接して設けることによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用いることができる。
【００３０】
これら電極の材料としては金属、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、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、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）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウムとシリコンからなる合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンからなる合金（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム、シリコン、銅からなる合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等の合金、または窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ）、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）等の金属化合物などを用いることができる。なお、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ等は透光性を有する導電材料であるため、発光を取り出す方の電極材料として好適に用いることができる。また、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の薄膜を、透光性を有する電極として用いることもできる。なお、アルミニウムや銀等は反射率が高いため、ある程度以上の膜厚で形成することによって反射電極として用いることもできる。これらの電極はスパッタ法、蒸着法など公知の方法によって形成することができる。
【００３１】
第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂはホストと呼ばれるキャリア輸送性を有する材料に発光中心となる物質を分散して形成する。発光領域中の発光中心となる物質はホスト材料に対して０．００１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％、好ましくは０．０３ｗｔ％乃至３０ｗｔ％含まれる。ホスト材料及び発光中心となる物質にはキャリア輸送性材料、発光性の高い材料をそれぞれ用いることができるが、本発明においては、発光中心となる物質の還元電位の絶対値がホスト材料の還元電位の絶対値より小さくなるように材料を組み合わせる。別言すると、発光中心となる物質の電子親和力が、ホスト材料の電子親和力より大きくなるように材料を組み合わせれば良い。このような組み合わせの場合、従来の素子構造では、発光中心となる物質が電子トラップとして作用するため、素子の駆動電圧が高くなってしまうが、本発明の素子構造を適用することにより、駆動電圧の上昇を解消することができる。
【００３２】
なお、還元電位は、サイクリックボルタンメトリ測定（ＣＶ測定）を行い、還元ピーク電位を検出することにより測定することができる。また、ＣＶ測定により明確な還元ピーク電位が見られない物質の還元電位の絶対値は、明確に還元ピーク電位が測定できる物質の還元電位の絶対値より大きいと言うことができる。このような関係を有する材料の組み合わせの代表例としては、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））またはアセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））を発光中心となる物質とし、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）をホスト材料として用いる組み合わせがある。
【００３３】
本発明の発光領域におけるホスト材料として用いることができる物質としては以下のものが挙げられる。すなわち、上述した４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ０１）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ））、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等である。
【００３４】
また、発光中心となる物質（発光中心ともいう）として用いることができる物質として以下のものが挙げられる。すなわち、上述した（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））及びアセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３−ジフェニルキノキサリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（４−フルオロフェニル）−３−メチルキノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））、ビス［２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリナト］（ピコリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）のような燐光材料や、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称；ＤＰＡｎｔｈ）、ナイルレッド、クマリン６、クマリン５４５Ｔのような蛍光材料等である。
【００３５】
なお、従来は、発光中心となる物質に燐光材料を用いた場合、電流効率は高いが、駆動電圧が高いという欠点があった。本発明の形態に燐光材料を適用すると、電流効率が高く、かつ駆動電圧が低くなる。したがって、消費電力を大幅に低減できる。
【００３６】
また、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（４−フルオロフェニル）−３−メチルキノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）はフルオロ基を、ビス［２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリナト］（ピコリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ｐｉｃ））はトリフルオロメチル基を、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）はシアノ基を、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称；ＤＰＡｎｔｈ）、ナイルレッド、クマリン６、クマリン５４５Ｔはカルボニル基を有している。このように、フルオロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基、カルボニル基のような電子吸引基を有している物質は電子トラップ性が高い（電子親和力が大きい）傾向にあるため、従来の形態では駆動電圧が高くなる。しかし、本発明の形態に適用すると、駆動電圧を低減することができる。
【００３７】
なお、電子吸引基を有する燐光材料を本発明の形態に適用すると、電流効率が高く、より駆動電圧を低減することができる。
【００３８】
また、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂの厚さは、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが望ましい。発光領域はホスト材料と発光中心とする物質を共蒸着することによって形成することができる。また、湿式法やその他の方法で形成しても良い。
【００３９】
第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３を形成することによって間隔をあけて設けられている。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３はキャリア輸送性を有し、発光領域からの発光を消光しなければどのような材料を用いて形成してもよいが、本発明ではそれぞれの発光領域の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下とする。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３としては、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＣＴＡ、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩ、ＢｚＯｓ等の材料を用いることができる。また、これらを組み合わせて用いても良い。このキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と発光層１０２のホスト材料を同じ材料で形成しても良く、この場合、作製工程が簡略化でき、有利である。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３は蒸着法などの方法で作製すればよい。なお、作製上の理由でキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３中に発光中心となる物質が微量に含まれている場合があるが、それも問題なく動作することから本発明に含めることとする。
【００４０】
第１のキャリア輸送層１０１と第２のキャリア輸送層１０４は一方が正孔輸送性が高い材料、もう一方が電子輸送性が高い材料で形成される。発光層を基準として、発光層から発光を得る際、高い電圧をかける方の電極側に形成された方の層を正孔輸送性が高い材料で形成し、低い電圧をかける方の電極側に形成された方の層を電子輸送性が高い材料で形成する。これにより効率的にキャリアを発光層１０２まで輸送することができる。正孔輸送性が高い材料としては、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＣＴＡ、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）、酸化モリブデン、酸化バナジウム等が挙げられる。また、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。電子輸送性が高い材料としては、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩ、ＢｚＯｓ等が挙げられる。また、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。これらキャリア輸送層は蒸着法などの方法によって形成すればよい。材料によっては湿式法などを用いて形成しても良い。
【００４１】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３がキャリアの突抜を緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。また、本発明の発光素子は、発光層の厚さを、従来の発光素子の発光層の厚さよりも薄くすることができることから、消費電力の低い発光素子とすることができる。
【００４２】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）の構成に、第１のキャリア輸送層１０１、第２のキャリア輸送層１０４よりさらにキャリアの注入性に優れたキャリア注入層である第１のキャリア注入層１０６、第２のキャリア注入層１０７を設けた構成である。キャリア注入層はキャリア輸送層より電極側に設ける。また、発光層から発光を得る際、発光層の位置を基準として高い電圧をかける電極側に設ける方のキャリア注入層は正孔注入性に優れた材料で形成し、低い電圧をかける方の電極側に設けるキャリア注入層は電子注入性に優れた材料で形成する。なお、キャリア注入層にはキャリア輸送層に用いた材料より、相対的にキャリア注入性に優れた材料を用いれば良いが、具体的にはフタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。電子注入性に優れた材料としてはアルカリ金属またはアルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。また、無機物の他、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＡＺ、ＢｚＯｓ等が挙げられる。この構成とすることによってより効率的に電極からキャリアを注入することができるようになる。キャリア注入層は蒸着法などの方法によって形成することができる。
【００４３】
図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の構成において、発光層１０２の両電極側にキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａ、１０８ｂを設けた構成である。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａ、１０８ｂはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様の材料で形成すればよい。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａ、１０８ｂはどちらか片方のみ設けても良い。本発明の発光素子はこのような構成であっても良い。
【００４４】
なお、発光層から励起した発光中心となる物質のエネルギーが他の層（キャリア輸送層やキャリア注入層などの機能層）に移ってしまう恐れがある場合、当該エネルギーが移ってしまう恐れのある層と発光層との間にキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａもしくは１０８ｂを設けると良い。この際、キャリア輸送性を有する材料のバンドギャップを当該エネルギーが移ってしまう恐れのある層（例えば、キャリア輸送層１０１や１０４）に用いる物質のバンドギャップより大きくする。また、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａもしくは１０８ｂは１ｎｍから５ｎｍの厚さとすると良い。このような構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質の励起エネルギーが他の層に移ってしまうことを効果的に抑制することができ、発光効率の向上に繋がる。また、この構成はキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａもしくは１０８ｂの厚さが１ｎｍから５ｎｍと薄いことから、駆動電圧の上昇もほとんど無く当該効果を得ることができる有利な構成である。
【００４５】
図２（Ａ）では、発光層１０２は、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃ、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂで構成されている。この場合、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとの間に第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａが、第２の発光領域１０２ｂと第３の発光領域１０２ｃとの間に第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂが設けられる。従って、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃは、互いに間隔をおいて形成されている。第３の発光領域１０２ｃに用いる材料等は図１における第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂと同様であり、また、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂに用いる材料等は図１におけるキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。該当の記載を参照されたい。なお、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に記載の構成も組み合わせて用いることができる。
【００４６】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、１０３ｂがキャリアが再結合せずに発光層１０２を突抜けてしまうことを緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。また、本発明の発光素子は、発光層の厚さを、従来の発光素子の発光層の厚さよりも薄くすることができることから、消費電力の低い発光素子とすることができる。
【００４７】
図２（Ｂ）では、発光層１０２は、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃ、第４の発光領域１０２ｄ、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂ、第３のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｃで構成されている。この場合、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとの間に第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２の発光領域１０２ｂと第３の発光領域１０２ｃとの間に第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂ、第３の発光領域１０２ｃと第４の発光領域１０２ｄとの間に第３のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｃが設けられる。従って、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃ、第４の発光領域１０２ｄは、互いに間隔をおいて形成されている。第３の発光領域１０２ｃ、第４の発光領域１０２ｄに用いる材料等は図１における第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂと同様であり、また、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂ、第３のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｃに用いる材料等は図１におけるキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。該当の記載を参照されたい。なお、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に記載の構成も組み合わせて用いることができる。
【００４８】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがキャリアが再結合せずに発光層１０２を突抜けてしまうことを緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。また、本発明の発光素子は、発光層の厚さを、従来の発光素子の発光層の厚さよりも薄くすることができることから、消費電力の低い発光素子とすることができる。
【００４９】
図２（Ｃ）は発光層１０２を第１の発光領域１０２ａ〜第ｎの発光領域１０２ｘのｎ層（但しｎは２以上の自然数）及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ〜キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｙのｍ層（但し、ｍ＝ｎ−１を満たす）で構成した例である。この場合、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ〜キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｙのｍ層（但し、ｍ＝ｎ−１を満たす）は、各々発光領域と発光領域との間に形成される。第１の発光領域１０２ａ〜第ｎの発光領域１０２ｘに用いる材料等は図１における第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂと同様であり、また、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ〜第ｍのキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｙに用いる材料等は図１におけるキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。該当の記載を参照されたい。なお、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に記載の構成も組み合わせて用いることができる。
【００５０】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがキャリアが再結合せずに発光層１０２を突抜けてしまうことを緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。なお、ｎの数はあまり大きいと駆動電圧が高くなってしまうと考えられ、２以上５以下が好ましく、さらに好ましくは２以上３以下であることが望ましい。
【００５１】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、図１（Ａ）にバッファ層１０９（第１のバッファ層１０９ａ、第２のバッファ層１０９ｂ）を設けた構成である。発光層を基準として発光を得る際、高い電圧をかける方の電極側に設けるバッファ層１０９は正孔輸送性を有する有機化合物と金属化合物との複合材料によって形成される。金属化合物としては、遷移金属の酸化物や窒化物が望ましく、４〜８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物がさらに望ましい。その中でもバナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物及びルテニウム酸化物は好適である。正孔輸送性を有する有機化合物としては、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＣＴＡ等のアリールアミノ基を有する有機材料の他、Ｈ２Ｐｃ、ＣｕＰｃ、ＶＯＰｃ等も用いることができる。
【００５２】
また、下記一般式（１）で表されるような有機材料も正孔輸送性を有する有機化合物として好適に用いることができ、その具体例としては３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）等を挙げることができる。この構造を有する有機化合物を用いた複合材料は熱的安定性に優れ、信頼性が良い。
【００５３】
【化１】
（一般式（１）中、Ｒ１およびＲ３は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ１は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ２は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表し、Ｒ４は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基、一般式（２）で示される置換基のいずれかを表す。）
【００５４】
【化２】
（一般式（２）中、Ｒ５は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ２は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ６は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表す。）
【００５５】
また、下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで示されるような有機材料も好適に用いることができる。下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで表される有機化合物の具体例としては、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）等を挙げることができる。
【００５６】
【化３】
（一般式（３）中、Ａｒは炭素数６〜４２の芳香族炭化水素基を表し、ｎは１〜３の自然数を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５７】
【化４】
（一般式（４）中、Ａｒは炭素数６〜４２の１価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５８】
【化５】
（一般式（５）中、Ａｒは炭素数６〜４２の２価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ４は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５９】
【化６】
（一般式（６）中、Ａｒは炭素数６〜４２の３価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ６は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００６０】
さらに、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、テトラセン、ルブレン、ペンタセン等の芳香族炭化水素も用いることができる。また、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称；ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称；ＤＰＶＰＡ）等のビニル基を有する芳香族炭化水素も用いることができる。
【００６１】
バッファ層１０９は上述した金属化合物と正孔輸送性を有する有機化合物を共蒸着することによって作製することができるが、湿式法やその他のどの方法によって形成されていても良い。なお、バッファ層１０９において有機化合物と金属化合物とは質量比で９５：５〜２０：８０、さらには９０：１０〜５０：５０であることが望ましい。
【００６２】
なお、発光層１０２を基準として、発光を得る際に低い電圧をかける方の電極側にバッファ層１０９を設ける場合は、バッファ層１０９を２層構造として形成することが好ましい。具体的には電子を発生する機能を有する層をバッファ層１０９内の発光層１０２側にさらに設ける。電子を発生する機能を有する層は、透明導電材料や、電子輸送性を有する有機化合物と無機化合物との複合材料で形成すればよい。無機化合物としてはアルカリ金属及びアルカリ土類金属、もしくはそれらを含む酸化物や窒化物が望ましく、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リチウム酸化物、マグネシウム窒化物、カルシウム窒化物であることが好ましい。また、電子輸送性を有する有機化合物としては、例えば、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ等を用いることができる。
【００６３】
バッファ層１０９は、その厚みを調節することにより光の光路長を調節する役割を有する。電極で反射され、戻ってきた光は直接発光素子外部に射出する光と干渉を起こす。バッファ層の１０９の厚みを調節し、直接発光素子外部に射出する光と反射電極で反射され戻ってくる光の位相を合わせることによって発光を増幅し、同じ電流を流した場合により大きな輝度を得ることができるようになる。すなわち、発光効率を向上させることができるようになる。また、光の位相を合わせることはある特定の波長においてなされるため、色純度も向上する。上述したような材料は波長の長さ程度に厚く形成しても駆動電圧の上昇をほとんど招かず上記のような光学設計を行うことが可能となる。
【００６４】
また、先に形成する電極（第１の電極１００）上に上記バッファ層１０９を設けることによって、電極上に形成されてしまった凹凸を緩和することができ、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３などが当該凹凸によって途切れてしまう不良を大幅に低減することも可能となる。本発明の発光素子において、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３は非常に薄く形成されるため、僅かな凹凸でも層が途切れてしまう可能性があり、バッファ層１０９を設けることは有効であると考えられる。
【００６５】
なお、バッファ層１０９は第１の電極１００側、第２の電極１０５側、もしくはその両方に設けることができる。
【００６６】
なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）の構成は図１、図２の構成いずれにも適宜組み合わせて用いることが可能である。
【００６７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の発光装置の作製方法について図４〜図６を参照しながら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型で対向基板側に光を射出する発光装置を作製する例を示したが、もちろんパッシブマトリクス型の発光装置にも適用することができる。
【００６８】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図４（Ａ））
【００６９】
基板５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【００７０】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【００７１】
下地絶縁層は基板５０の表面を高密度プラズマによって処理することによって形成しても良い。高密度プラズマは例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いることによって生成され、電子密度が１０１１〜１０１３／ｃｍ３且つ電子温度が２ｅＶ以下、イオンエネルギーが５ｅＶ以下であるものとする。このような高密度プラズマは活性種の運動エネルギーが低く、従来のプラズマ処理と比較してプラズマによるダメージが少ないため、欠陥の少ない膜を形成することができる。マイクロ波を発生するアンテナから基板５０までの距離は２０〜８０ｍｍ、好ましくは２０〜６０ｍｍとすると良い。
【００７２】
窒素雰囲気、例えば、窒素と希ガスとを含む雰囲気下、または窒素と水素と希ガスを含む雰囲気下、またはアンモニアと希ガスを含む雰囲気下において、上記高密度プラズマ処理を行うことによって基板５０の表面を窒化することができる。基板５０としてガラス基板、石英基板またはシリコンウエハなどを用いた場合、上記高密度プラズマによる窒化処理を行った場合、基板５０表面に形成される窒化膜は窒化ケイ素を主成分とするため、第１の下地絶縁層５１ａとして利用することができる。この窒化物層の上に酸化ケイ素または酸化窒化ケイ素をプラズマＣＶＤ法により第２の下地絶縁層５１ｂを形成しても良い。
【００７３】
また、酸化ケイ素や酸化窒化ケイ素などからなる下地絶縁層の表面に同様の高密度プラズマによる窒化処理を行うことによって、その表面に窒化膜を形成することができる。この窒化膜は基板５０からの不純物の拡散を抑制することができるが、きわめて薄く形成することができる為、その上に形成する半導体層への応力の影響が少ないので好ましい。
【００７４】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザ結晶化して得る。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法などがある。その後、５００℃で１時間の加熱処理を行い、水素出しをする。
【００７５】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケイ素膜とし、半導体層として用いる。
【００７６】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【００７７】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【００７８】
その後、図４（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状に加工し、島状の半導体層５２を得る。この工程は半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行われる。
【００７９】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁膜５３を形成する。ゲート絶縁膜５３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。この場合、ゲート絶縁膜５３の表面を酸素雰囲気もしくは窒素雰囲気で高密度プラズマにより処理し、酸化または窒化処理を行い緻密化しても良い。
【００８０】
なお、ゲート絶縁膜５３を形成する前に、半導体層５２の表面に対し、高密度プラズマ処理を行って、半導体層の表面を酸化または窒化処理しても良い。このとき、基板５０の温度を３００〜４５０℃とし、酸素雰囲気または窒素雰囲気で処理することにより、その上に形成するゲート絶縁膜５３と良好な界面を形成することができる。
【００８１】
次いで、ゲート絶縁膜５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００８２】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わせも適宜選択すればよい。ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行う。
【００８３】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層５２、ゲート絶縁膜５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジスタ７０が形成される。
【００８４】
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジスタを作製できるように適宜変更すればよい。
【００８５】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【００８６】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶半導体膜は、いわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている。
【００８７】
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン（ＳＡＳとも表記する）は、ケイ素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的なケイ素を含む気体としては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。このケイ素を含む気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用いることでＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は１０倍〜１０００倍の範囲でケイ素を含む気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適である。
【００８８】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしており、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の終端化のため、水素又はハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。セミアモルファスシリコンを用いたＴＦＴの移動度（μ）は１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる。
【００８９】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【００９０】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁膜５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化ケイ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。絶縁膜（水素化膜）５９を形成した後に、水素ガスを導入して高密度プラズマ処理をすることで絶縁膜（水素化膜）５９の水素化を行っても良い。これにより当該層を緻密化することができる。また、その後４００〜４５０度の熱処理を行って水素を放出させ、半導体層５２の水素化をすることができる。
【００９１】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間絶縁層６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、低誘電率材料等を用いるとよい。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層として形成した（図４（Ｂ））。
【００９２】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジストマスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い（図４（Ｃ））。
【００９３】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデンの合金等の単層でも良いが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造やチタン、アルミニウム、チタンの積層構造やチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンの積層構造でも良い（図４（Ｄ））。
【００９４】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポリイミド、シロキサンなどが好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを第２の層間絶縁層６３として用いる（図４（Ｅ））。
【００９５】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通して接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【００９６】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子の第１の電極６４を形成する。ここで第１の電極６４は接続部６１ａと電気的に接触している。
【００９７】
第１の電極６４の材料としてはアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、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）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウムとシリコンからなる合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンからなる合金（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム、シリコン、銅からなる合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等の合金、または窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ）、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）等の金属化合物など実施の形態１に示したような導電膜により形成することができる。
【００９８】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ）、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）などの金属化合物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。本実施の形態では、対向基板側（第２の電極側）から発光を取り出すため、第１の電極は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることが好ましい。本実施の形態ではアルミニウムを第１の電極６４として用いた（図５（Ａ））。
【００９９】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び第１の電極６４を覆って有機材料もしくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層を第１の電極６４の一部が露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料としては、感光性を有する有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁６５の材料にチタンブラックやカーボンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁６５を黒くすることでブラックマトリクスのように用いても良い。隔壁６５の第１の電極に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい（図５（Ｂ））。
【０１００】
次に、有機化合物を含む層６６を形成し、続いて有機化合物を含む層６６を覆う第２の電極６７を形成する。これによって第１の電極６４と第２の電極６７との間に有機化合物を含む層６６を挟んでなる発光素子９３を作製することができる。対向基板側から光を射出する発光装置では第２の電極６７は透光性を有する導電材料を用い、本実施の形態ではＩＴＳＯにより第２の電極６７を形成する。これで第１の電極６４、第２の電極６７の間に有機化合物を含む層６６を挟んでなる発光素子が形成された。発光素子は実施の形態１に示したような構成を有する。
【０１０１】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜をパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ４、Ｎ２ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【０１０２】
また、パッシベーション膜としてＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第１のパッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに形成してもよい。
【０１０３】
続いて発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止を行う。対向基板を封止に用いる場合は、図示しない絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、発光装置が完成する（図６）。本実施の形態では対向基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止を行う。これにより発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥剤８９を分散させるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【０１０４】
なお、表示機能を有する本発明の発光装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光装置及びその駆動方法には、上記したどの駆動方法を用いてもよい。
【０１０５】
上記構成を有する本発明の発光装置は消費電力の小さい発光装置である。
【０１０６】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と組み合わせて用いることが可能である。
【０１０７】
（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本発明の発光素子を形成する方法の一つについて、図１２〜１５を用いて説明する。本実施の形態では、発光領域のホスト材料とキャリア輸送性を有する層を形成する材料が同じである場合に特に有効である。なお、この方法で作製された発光素子におけるキャリア輸送性を有する層には発光中心となる物質がごく微量混入してしまう場合もある。
【０１０８】
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）。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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昇華させる。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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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、発光中心となる物質とホスト材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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の材料として発光中心となる物質を用い、第２の材料としてホスト材料を用いることにより、本発明の発光素子を簡便に作製することが可能となる。
【０１１７】
また、本発明の発光素子を形成する場合、他に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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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ようなれば、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。
【０１２２】
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、発光中心となる物質とホスト材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【０１２３】
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開口部が設けられた回転板を有する構成であってもよい。この回転板は開口部の位置が変わるとマスクとして機能する。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、発光中心となる物質とホスト材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【０１２６】
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、本発明の発光素子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、本発明の発光素子を形成することもできる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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、ホスト材料の蒸着速度と発光中心となる物質の蒸着速度をほぼ同じとすることで、ホスト材料の濃度が高い領域と、発光中心となる物質の濃度の高い領域とが交互に積層した構造とすることができる。
【０１２９】
また、ホスト材料の蒸着速度を高くし、発光中心となる物質の蒸着速度を低くした場合、ホスト材料の濃度が高い領域と、ホスト材料に発光中心となる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。
【０１３０】
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、本発明の発光素子を形成することができる。
【０１３１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明のアクティブマトリクス型発光装置のパネルの外観について図７を用いて説明する。図７（Ａ）は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４００６との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルの発光素子が有する構造は、実施の形態１に示したような構成である。
【０１３２】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上に対向基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とは基板４００１とシール材４００５と対向基板４００６とによって充填材４００７と共に密封されている。
【０１３３】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図７（Ｂ）では信号線駆動回路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トランジスタ４０１０とを示す。
【０１３４】
また、発光素子４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
【０１３５】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し配線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び４０１５ｂを介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１３６】
なお、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテートを用いる事ができる。
【０１３７】
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルにＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【０１３８】
以上の様な構成を有する本発明の発光装置は、消費電力が小さい発光装置とすることができる。
【０１３９】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１４０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護回路及びそれらの動作について説明する。
【０１４１】
図８（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。
【０１４２】
図８（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置された電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図８（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図８（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図８（Ａ））と、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図８（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図８（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０１４３】
図８（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０１４４】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。上記構成を有する本発明の発光装置は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するために、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた発光装置を提供することができる。
【０１４５】
図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図８（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０１４６】
図８（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図８（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図８（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図８（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０１４７】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図８（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１４８】
図８（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図８（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図８（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図８（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１４９】
駆動用ＴＦＴ１４０３を強制的にオフにする場合の画素構成の例を図１０に示す。選択ＴＦＴ１４５１、駆動用ＴＦＴ１４５３、消去ダイオード１４６１、発光素子１４５４が配置されている。選択ＴＦＴ１４５１のソースとドレインは各々、信号線１４５５と駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートに接続されている。選択ＴＦＴ１４５１のゲートは、第１ゲート線１４５７に接続されている。駆動用ＴＦＴ１４５３のソースとドレインは各々、第１電源線１４５６と発光素子１４５４に接続されている。消去ダイオード１４６１は、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートと第２ゲート線１４６７に接続されている。
【０１５０】
容量素子１４５２は、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持する役目をしている。よって、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートと電源線１４５６の間に接続されているが、これに限定されない。駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持できるように配置されていればよい。また、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート容量などを用いて、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持できる場合は、容量素子１４５２を省いても良い。
【０１５１】
動作方法としては、第１ゲート線１４５７を選択して、選択ＴＦＴ１４５１をオン状態にして、信号線１４５５から信号を容量素子１４５２に入力する。すると、その信号に応じて、駆動用ＴＦＴ１４５３の電流が制御され、第１電源線１４５６から、発光素子１４５４を通って、第２電源線１４５８に電流が流れる。
【０１５２】
信号を消去したい場合は、第２ゲート線１４６７を選択（ここでは、高い電位にする）して、消去ダイオード１４６１がオンして、第２ゲート線１４６７から駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートへ電流が流れるようにする。その結果、駆動用ＴＦＴ１４５３がオフ状態になる。すると、第１電源線１４５６から、発光素子１４５４を通って、第２電源線１４５８には、電流が流れないようになる。その結果、非点灯期間を作ることができ、点灯期間の長さを自由に制御できるようになる。
【０１５３】
信号を保持しておきたい場合は、第２ゲート線１４６７を非選択（ここでは、低い電位にする）しておく。すると、消去ダイオード１４６１がオフするので、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位は保持される。
【０１５４】
なお、消去ダイオード１４６１は、整流性がある素子であれば、なんでもよい。ＰＮ型ダイオードでもよいし、ＰＩＮ型ダイオードでもよいし、ショットキー型ダイオードでもよいし、ツェナー型ダイオードでもよい。
【０１５５】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３、１４５３の半導体膜を大きくすると好ましい。そのため、上記画素回路において、発光積層体からの光が対向基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
【０１５６】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０１５７】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置にも適用可能である。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。発光が発光積層体の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の発光装置を用いる透過率が高まる。
【０１５８】
続いて、図８（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオードを設ける場合について説明する。
【０１５９】
図９には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させている。
【０１６０】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０１６１】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０１６２】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【０１６３】
このような保護回路を有する本発明の発光装置は、当該発光装置は消費電力が低く、また、上記構成を有することで、発光装置としての信頼性をさらに高めることが可能となる。
【０１６４】
（実施の形態６）
本発明の発光装置（モジュール）を搭載した本発明の電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、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ディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１１に示す。
【０１６５】
図１１（Ａ）は発光装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなどがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発明の発光装置は消費電力が小さい発光装置である。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、対向基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【０１６６】
図１１（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本発明の携帯電話は消費電力が小さい携帯電話である。
【０１６７】
図１１（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明のコンピュータは消費電力が小さいコンピュータである。図１１（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、デスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【０１６８】
図１１（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明のモバイルコンピュータは消費電力が小さいモバイルコンピュータである。
【０１６９】
図１１（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は消費電力が小さい携帯型ゲーム機である。
【０１７０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
【０１７１】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１７２】
本実施例では、５種類の素子構造の異なる発光素子を作製し、素子特性を測定した結果を示す。素子２及び素子３が本発明の発光素子であり、それぞれ２層、３層の発光領域を備えた発光層を有する。それぞれ発光領域の厚さは２ｎｍとし、発光領域の間には２ｎｍのキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が設けられている。素子１は発光層の発光領域が１層で形成され、その厚さは２ｎｍである。素子４及び素子５は３０ｎｍの発光領域を１層備えた発光層を有する。また、素子１乃至素子４の発光層の両電極側にはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が２ｎｍの厚さで設けられており、素子５には設けられていない。その他の発光素子における構成はいずれの素子も同一であり、第１の電極としてＩＴＳＯ、第１のキャリア注入層としてＤＮＴＰＤ（膜厚４０ｎｍ）、第１のキャリア輸送層としてＮＰＢ（膜厚２０ｎｍ）、第２のキャリア輸送層としてＴＡＺ０１（膜厚２０ｎｍ）、第２のキャリア注入層としてＴＡＺ０１とＬｉとからなる複合材料（重量比でＴＡＺ０１：Ｌｉ＝１：０．０１、膜厚４０ｎｍ）とを用いた。なお、発光層からの発光を得る際、第１の電極の方が電圧が高くなるように電圧をかける構成とし、第１のキャリア輸送層と第２のキャリア輸送層との間に上述したキャリア輸送性を有する材料よりなる領域と発光領域を備えた発光層が挟まれている。また、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域に用いる材料及び発光領域のホスト材料はＣＢＰ、発光中心となる物質はＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を用いた。発光領域におけるＣＢＰとＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の割合は重量比で１：０．０８となるようにした。なお、発光領域を構成するＣＢＰにＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を分散した材料については以下便宜上ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）、ＴＡＺ０１にＬｉを分散した材料はＴＡＺ０１：Ｌｉと示すこととする。また、本実施例で用いた材料を以下に示す。式（７−１）は、ＤＮＴＰＤを示し、式（７−２）は、ＮＰＢを示し、式（７−３）は、ＴＡＺ０１を示し、式（７−４）は、ＣＢＰを示し、式（７−５）は、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を示す。
【０１７３】
【化７】
【０１７４】
当該素子の作製方法を示す。当該素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に有機化合物を含む層を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７５】
次に、ＤＮＴＰＤを４０ｎｍ、ＮＰＢを２０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、素子１ではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子２では、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子３ではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子４ではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を３０ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子５ではＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を３０ｎｍ成膜した。その後続いて、ＴＡＺ０１を２０ｎｍ、ＴＡＺ０１：Ｌｉを４０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７６】
表１に各々の素子の概ね１０００ｃｄ／ｍ２時の電圧と色度、発光効率をまとめた。
【０１７７】
【表１】
【０１７８】
図１６（Ａ）に素子１乃至素子５の発光スペクトル、図１６（Ｂ）に素子１単独の発光スペクトル、図１６（Ｃ）に素子２乃至素子５の発光スペクトルを示す。いずれも６４０ｎｍ付近に発光ピークを有しているが、図１６（Ｂ）と図１６（Ｃ）とを比較するとよく分かるように、素子１のみ、４３０ｎｍ付近に僅かな発光がみられている。これは発光の波長から、第１のキャリア輸送層として用いたＮＰＢが発光していると考えられる。これは発光領域が１層では電子をＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）がとらえきれず、突き抜けた電子と正孔がＮＰＢ内で再結合したことによって発光が起きたと考えられる。Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）は色純度の良い赤い発光を示すが、表１から分かるように素子１はＮＰＢからの発光が現れることによって他の素子と比較して色度が悪くなってしまっている。
【０１７９】
図１７に素子１乃至素子５の電流―電圧曲線を示す。図１７に示したように、素子１と本発明の発光素子である素子２、素子３は素子４及び従来の素子構成である素子５より低い電圧でより多くの電流が流れていることが分かる。また、図１８には輝度―電圧曲線を示した。本発明の発光素子のような一対の電極間に有機化合物を含む層を挟み電流を流すことで発光する発光素子は電流密度と輝度が比例することから、図１７の結果からも分かるように、素子１と本発明の発光素子である素子２、素子３は素子４及び従来の素子構成である素子５より低い電圧でより大きな輝度が得られている。すなわち、本発明の発光素子である素子２、素子３は駆動電圧が低く、消費電力が小さい発光素子である。
【０１８０】
また、図１９に輝度−電流効率曲線を示す。従来の素子構成である素子５に比べ、本発明の素子２および３はいずれも電流効率が高くなっていることがわかる。また、素子４も電流効率が高くなっていることから、発光層のうち、キャリア輸送層に接する領域にＣＢＰを２ｎｍ設けたことによって電流効率が向上したと考えられる。すなわち、励起した発光中心となる物質のエネルギーが他の層（キャリア輸送層やキャリア注入層などの機能層）に移ってしまっていたことによって起こっていた効率低下が、発光層と当該層との間に当該機能層に用いた材料よりバンドギャップの大きい物質が挟まれたことによって低減され、電流効率が向上したと考えられる。そのため、本実施例では発光層のうち、キャリア輸送層に接する領域の両方に２ｎｍのＣＢＰ層を設けているが、電流効率向上の効果を得る為には励起子からのエネルギー移動の恐れのある機能層が形成されている側、片方だけに形成されていても同様の効果を得ることができる。また、非常に薄い膜厚で効果を発揮することから、駆動電圧の上昇もほとんど無く電流効率向上の効果を得ることができる。なお、膜厚は１ｎｍ〜５ｎｍであれば駆動電圧の上昇がほとんど無く、電流効率向上の効果を得ることができる。したがって、本発明を適用し、さらに発光層の励起子からのエネルギー移動の恐れのある層が形成されている側に、当該励起子からのエネルギー移動の恐れのある機能層に用いた材料よりバンドギャップの広い材料の薄膜を形成することにより、駆動電圧を低減できるだけでなく、電流効率も向上させることができる。そのため、消費電力をさらに大きく低減できることがわかる。具体的には、輝度が約１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率は、本発明の素子２が０．８８ｌｍ／Ｗ、素子３が０．９２ｌｍ／Ｗであるのに対し、従来の素子５は０．５４ｌｍ／Ｗであり、本発明の素子は従来に比べて消費電力を半分近く抑えることができる。
【０１８１】
以上のように本発明の発光素子は色純度の悪化がなく、消費電力が小さい発光素子であることがわかる。
【実施例２】
【０１８２】
本実施例では、実施例１の発光層に用いた発光中心となる物質（Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））およびホスト材料（ＣＢＰ）の還元特性を比較した結果を例示する。還元特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお、測定には電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０１８３】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０１８４】
（Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元特性の測定）
まず、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位をＣＶ測定により測定した。測定結果を図２０（Ａ）に示す。測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４０から−２．４０Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖから−０．４０Ｖまで走査することによって行った。なお、走査速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。図２０（Ａ）より、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位（Ｅｐｃ）は−１．５８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であることがわかった。
【０１８５】
（ＣＢＰの還元特性の測定）
次に、ＣＢＰの還元ピーク電位をＣＶ測定により測定した。測定結果を図２０（Ｂ）に示す。測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．７０から−２．６０Ｖまで走査した後、−２．６０Ｖから−０．７０Ｖまで走査することによって行った。なお、走査速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。図２０（Ｂ）より、ＣＢＰの還元ピーク電位（Ｅｐｃ）は、−０．７０〜−２．６０［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の間には観測されなかった。したがって、ＣＢＰの還元電位は、少なくとも−２．６０［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］より負の方向に大きいと考えられる。
【０１８６】
以上の結果から、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位の絶対値（＝１．５８Ｖ）は、ＣＢＰの還元ピーク電位の絶対値（＞２．６０Ｖ）よりも小さいことがわかった。換言すれば、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の方がＣＢＰよりも還元されやすいことになるので、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の電子親和力はＣＢＰの電子親和力よりも大きいと言うことができる。
【実施例３】
【０１８７】
本実施例では、８種類の素子構造の異なる発光素子を作製し、素子特性を測定した結果を示す。素子Ａ〜素子Ｆが本発明の発光素子であり、それぞれ２〜７層の発光領域を備えた発光層を有する。それぞれ発光領域の厚さは２ｎｍとし、発光領域の間には２ｎｍのキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が設けられている。素子Ｈは発光層の発光領域が１層で形成され、その厚さは２ｎｍである。素子Ｇは３０ｎｍの発光領域を１層備えた発光層を有する。また、素子Ａ〜素子Ｆ、素子Ｈの発光層の両電極側にはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が２ｎｍの厚さで設けられており、素子Ｇには設けられていない。その他の発光素子における構成はいずれの素子も同一であり、第１の電極としてＩＴＳＯ、第１のキャリア注入層としてＤＮＴＰＤ（膜厚４０ｎｍ）、第１のキャリア輸送層としてＴＣＴＡ（膜厚２０ｎｍ）、第２のキャリア輸送層としてＴＡＺ０１（膜厚２０ｎｍ）、第２の注入層としてＴＡＺ０１とＬｉからなる複合材料（重量比でＴＡＺ０１：Ｌｉ＝１：０．０１、膜厚２０ｎｍ）とを用いた。なお、発光層からの発光を得る際、第１の電極の方が電圧が高くなるように電圧をかける構成とし、第１のキャリア輸送層と第２のキャリア輸送層との間に上述したキャリア輸送性を有する材料よりなる領域と複数の発光領域を備えた発光層が挟まれている。また、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域に用いる材料及び発光領域のホスト材料はＣＢＰ、発光中心となる物質はＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を用いた。発光領域におけるＣＢＰとＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）は重量比で１：０．０８となるようにした。なお、ＣＢＰにＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を分散した材料については、以下ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）とし、ＴＡＺ０１にＬｉを分散した材料はＴＡＺ０１：Ｌｉと示すこととする。本実施例で用いたＴＣＴＡ及びＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の構造式を以下に示す。式（８−１）は、ＴＣＴＡを示し、式（８−２）は、（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を示す。
【０１８８】
【化８】
【０１８９】
当該素子の作製方法を示す。当該素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に有機化合物を含む層を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１９０】
次に、ＤＮＴＰＤを４０ｎｍ、ＴＣＴＡを２０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、素子ＡではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、順次積層した。ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）２ｎｍとＣＢＰ２ｎｍを１ユニットとすると、素子Ａの発光層は、ＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×２を積層した構成である。同様に、素子ＢはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×３を積層した構成、素子ＣはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×４を積層した構成、素子ＤはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×５を積層した構成、素子ＥはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×６を積層した構成、素子ＦはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×７を積層した構成、素子ＨはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×１を積層した構成である。素子ＧではＤＮＴＰＤとＴＣＴＡの積層膜上にＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を３０ｎｍ成膜した。このように各素子の発光層を形成した後、続いて、ＴＡＺ０１を２０ｎｍ、ＴＡＺ０１：Ｌｉを２０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。各素子の発光層の構成について、表２に示す。
【０１９１】
【表２】
【０１９２】
図２１（Ａ）に素子Ａ〜素子Ｈの発光スペクトル、図２１（Ｂ）に素子Ｈ単独の発光スペクトル、図２１（Ｃ）に素子Ａ〜素子Ｇの発光スペクトルを示す。いずれも５５０ｎｍ付近に発光ピークを有しているが、図２１（Ｂ）と図２１（Ｃ）とを比較するとよく分かるように、素子Ｈのみ、４３０ｎｍ付近に僅かな発光がみられている。これは発光の波長から、第１のキャリア輸送層として用いたＴＣＴＡが発光していると考えられる。これは発光領域が１層では電子をＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）がとらえきれず、突き抜けた電子と正孔がＴＣＴＡ内で再結合したことによって発光が起きたと考えられる。
【０１９３】
図２２に素子Ａ〜素子Ｈの電流―電圧曲線を示す。図２２に示したように、従来の素子構成である素子Ｇに比べ、２ｎｍの発光領域が１つ又は複数設けられた発光層を有する素子（素子Ａ〜Ｆ、Ｈ）のほうがより低い電圧でより多くの電流が流れていることが分かる。また、図２３には輝度−電圧曲線を示した。本発明の発光素子のような一対の電極間に有機化合物を含む層を挟み、電流を流すことで発光する発光素子は電流密度と輝度が比例することから、図２２の結果からも分かるように、従来の素子構成である素子Ｇに比べ、２ｎｍの発光領域が１つ又は複数設けられた発光層を有する素子（素子Ａ〜Ｆ、Ｈ）のほうがより低い電圧で大きな輝度が得られている。
【０１９４】
また、図２４に輝度−電流効率曲線、図２５に輝度−パワー効率曲線を示す。図２４および図２５に示したように、従来の素子構成である素子Ｇは２ｎｍの発光領域が１つ又は複数設けられた発光層を有する素子（素子Ａ〜Ｆ、Ｈ）に比べて、電流−電圧特性および輝度−電圧特性が悪いため、電流効率およびパワー効率も悪い。また、発光領域を一つ有する素子Ｈは、電流−電圧特性および輝度−電圧特性は良いものの、図２１に示したとおり、第１のキャリア輸送層として用いたＴＣＴＡが発光してしまうため、電流効率およびパワー効率が悪いという結果であった。また、素子Ａ〜素子Ｆを比較すると、発光領域の数が変化しても電流効率にはあまり変化がないが、パワー効率は素子によって違いが見られる。
【０１９５】
図２６は、１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率を発光領域の数に対してプロットしたグラフである。図２６に示したとおり、発光領域が一つの素子に比べて、発光領域が２〜７個の素子のパワー効率のほうが優れている。また、発光領域が２〜３個の場合をピークに、発光領域の数の増加に伴ってパワー効率が低下している。これは、発光領域の数が増えることで、駆動電圧が上昇するためである。すなわち、発光領域が２つ以上の場合、電流効率は発光領域の数にほとんど依存しないが（図２４参照）、発光領域の数が増加するにつれて駆動電圧が上昇するため、このような結果になったと言える。以上の結果から、発光領域を複数有する本発明の発光素子は、電流効率が高く、駆動電圧の低い発光素子であり、発光領域の数は２〜３個が最適であることがわかった。
【実施例４】
【０１９６】
本実施例では、実施例３の発光層に用いた発光中心となる物質（Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））およびホスト材料（ＣＢＰ）の還元特性を比較した結果を示す。還元特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお、測定には電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０１９７】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０１９８】
（Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元特性の測定）
まず、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位をＣＶ測定により測定した。測定結果を図２７に示す。測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．２７から−２．３０Ｖまで走査した後、−２．３０Ｖから−０．２７Ｖまで走査することよって行った。なお、走査速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。図２７より、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位（Ｅｐｃ）は−２．０３［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であることがわかった。
【０１９９】
ＣＢＰの還元特性については、実施例２（図２０（Ｂ））に記載したとおりである。
【０２００】
以上の結果から、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位の絶対値（＝２．０３Ｖ）は、ＣＢＰの還元ピーク電位の絶対値（＞２．６０Ｖ）よりも小さいことがわかった。換言すれば、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の方がＣＢＰよりも還元されやすいことになるので、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の電子親和力はＣＢＰの電子親和力よりも大きいと言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明の発光素子の断面模式図。
【図２】本発明の発光素子の断面模式図。
【図３】本発明の発光素子の断面模式図。
【図４】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図５】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図６】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図７】本発明の発光装置の上面模式図及び断面模式図。
【図８】画素回路の一例を表す回路図。
【図９】保護回路の一例を表す回路図。
【図１０】画素回路の一例を表す回路図。
【図１１】本発明の電子機器を表す模式図。
【図１２】発光領域の作製方法を例示する模式図。
【図１３】発光領域の作製方法を例示する模式図。
【図１４】発光領域の作製方法を例示する模式図。
【図１５】発光領域の作製装置を例示する模式図。
【図１６】素子１乃至素子５の発光スペクトル。
【図１７】素子１乃至素子５の電圧―電流曲線。
【図１８】素子１乃至素子５の電圧―輝度曲線。
【図１９】素子１乃至素子５の輝度―電流効率曲線。
【図２０】Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）及びＣＢＰのＣＶ測定データ。
【図２１】素子Ａ乃至素子Ｈの発光スペクトル。
【図２２】素子Ａ乃至素子Ｈの電圧―電流曲線。
【図２３】素子Ａ乃至素子Ｈの電圧―輝度曲線。
【図２４】素子Ａ乃至素子Ｈの輝度―電流効率曲線。
【図２５】素子Ａ乃至素子Ｈの輝度―パワー効率曲線。
【図２６】発光領域の数−１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率
【図２７】Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）のＣＶ測定データ。
【符号の説明】
【０２０２】
５０ 基板
５１ａ 下地絶縁層
５１ｂ 下地絶縁層
５２ 半導体層
５３ ゲート絶縁膜
５４ ゲート電極
５９ 絶縁膜（水素化膜）
６０ 層間絶縁層
６１ａ 接続部
６１ｂ 配線
６３ 層間絶縁層
６４ 第１の電極
６５ 隔壁
６６ 有機化合物を含む層
６７ 第２の電極
７０ 薄膜トランジスタ
８８ 樹脂
８９ 乾燥剤
９３ 発光素子
９４ 対向基板
１００ 第１の電極
１０１ キャリア輸送層
１０２ 発光層
１０２ａ 発光領域
１０２ｂ 発光領域
１０２ｃ 発光領域
１０２ｄ 発光領域
１０２ｘ 発光領域
１０３ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ａ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ｂ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ｃ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ｙ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０４ キャリア輸送層
１０５ 第２の電極
１０６ キャリア注入層
１０７ キャリア注入層
１０８ａ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０８ｂ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０９ バッファ層
１０９ａ バッファ層
１０９ｂ バッファ層
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
１４０１ スイッチング用ＴＦＴ
１４０２ 容量素子
１４０３ 駆動用ＴＦＴ
１４０４ 電流制御用ＴＦＴ
１４０５ 発光素子
１４０６ ＴＦＴ
１４１０ 信号線
１４１１ 電源線
１４１２ 電源線
１４１４ 走査線
１４１５ 走査線
１４５１ 選択ＴＦＴ
１４５２ 容量素子
１４５３ 駆動用ＴＦＴ
１４５４ 発光素子
１４５５ 信号線
１４５６ 電源線
１４５７ ゲート線
１４５８ 電源線
１４６１ 消去ダイオード
１４６７ ゲート線
１５００ 画素部
１５５４ 共通電位線
１５５５ 共通電位線
１５６１ ダイオード
１５６２ ダイオード
２００１ 筐体
２００３ 表示部
２００４ スピーカー部
２１０１ 本体
２１０２ 筐体
２１０３ 表示部
２１０４ 音声入力部
２１０５ 音声出力部
２１０６ 操作キー
２１０８ アンテナ
２２０１ 本体
２２０２ 筐体
２２０３ 表示部
２２０４ キーボード
２２０５ 外部接続ポート
２２０６ ポインティングマウス
２３０１ 本体
２３０２ 表示部
２３０３ スイッチ
２３０４ 操作キー
２３０５ 赤外線ポート
２４０１ 筐体
２４０２ 表示部
２４０３ スピーカー部
２４０４ 操作キー
２４０５ 記録媒体挿入部
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 対向基板
４００７ 充填材
４００８ 薄膜トランジスタ
４０１０ 薄膜トランジスタ
４０１１ 発光素子
４０１４ 引き回し配線
４０１５ａ 引き回し配線
４０１５ｂ 引き回し配線
４０１６ 接続端子
４０１８ フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）
４０１９ 異方性導電膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流を流すことで発光する発光素子及びそれ用いた発光装置に関する。特に高効率で且つ駆動電圧の低い発光素子及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料を含む層を一対の電極間に有し、当該電極間に電流を流すことで発光する発光素子を用いた発光装置の開発が進められている。このような発光装置は他の薄型表示装置と呼ばれる表示装置と比較して薄型軽量化に有利であり、自発光であるため視認性も良く、応答速度も速い。そのため、次世代の表示装置として盛んに開発が進められ、現在、一部実用化もなされている。
【０００３】
このような発光素子は、有機材料を含む層中に陽極として機能する電極から正孔が注入され、陰極として機能する電極から電子が注入される。そして、正孔と電子が再結合することで有機材料を含む層中の発光材料が励起され、当該発光材料が基底状態に戻る際に余分なエネルギーが光となって射出される。そのため、発光素子が発する光の大きさは発光素子内を流れる電流に比例する。
【０００４】
薄型軽量化に有利であるこのような発光装置は、特にモバイル機器用途に適している。バッテリーに限りのあるモバイル機器に搭載する発光装置の消費電力は、低ければ低いほど良く、常に省電力化が求められている。また、テレビやディスプレイなどモバイル用途以外においても、消費エネルギーの低減は環境問題、エネルギー問題などに関連し要求がますます高まっている。
【０００５】
消費電力を低下させる為の方法としては様々な方法があるが、例えば内部発光効率を改善する、外部取り出し効率を改善する、駆動電圧を低減する等の方法がある。例えば特許文献１では正孔と電子の注入バランスを概略等しくすることで内部発光効率を向上させ、消費電力を低減させることが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１１６２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、様々な方法によって消費電力の低減が図られているが、先に述べたように消費電力は低ければ低いほど良く、また、現状は充分な低消費電力化が図られているとは言い難い状態である。このため、さらなる消費電力の低下が望まれている。そこで本発明では、さらに消費電力の低下が可能な発光素子及び発光装置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】
【０００７】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、一対の電極と、一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層とを有し、有機化合物を含む層は、発光層を有し、発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、複数の発光領域の厚さは、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子である。
【０００８】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、一対の電極と、一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層とを有し、有機化合物を含む層は、発光層を有し、発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、複数の発光領域の厚さは、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子である。
【０００９】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質の還元電位の絶対値が、ホスト材料の還元電位の絶対値より小さいことを特徴とする発光素子である。また、本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質の電子親和力が、ホスト材料の電子親和力より大きいことを特徴とする発光素子である。
【００１０】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質は燐光材料であることを特徴とする発光素子である。
【００１１】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質は電子吸引基を有することを特徴とする発光素子である。
【００１２】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質は電子吸引基を有する燐光材料であることを特徴とする発光素子である。
【００１３】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、ホスト材料が４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニルであり、発光中心となる物質が（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）またはアセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）であることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域間の間隔が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域間の間隔が１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１６】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域の数が２以上５以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１７】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域の数が２もしくは３であることを特徴とする発光素子である。
【００１８】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、複数の発光領域の数が２であることを特徴とする発光素子である。
【００１９】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質がホスト材料に対して０．００１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％含まれていることを特徴とする発光素子である。
【００２０】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、発光中心となる物質がホスト材料に対して０．０３ｗｔ％乃至３０ｗｔ％含まれていることを特徴とする発光素子である。
【００２１】
上記課題を解決する為の本発明の一つは、上記構成において、有機化合物を含む層は、発光層に接してキャリア輸送層を有し、発光層は、キャリア輸送層と接する領域に、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域を有し、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域は、１ｎｍから５ｎｍの厚さで設けられ、キャリア輸送性を有する材料のバンドギャップは、キャリア輸送層に用いる物質のバンドギャップより大きいことを特徴とする発光素子である。
【００２２】
本発明の発光素子は、一対の電極と、該一対の電極の間の発光層を有する。発光層は、少なくとも第１の層（第１の発光領域とも呼ぶ）と第２の層（第２の発光領域とも呼ぶ）を有する。第１の層と第２の層は発光中心とホスト材料とを含み、発光中心はホスト材料に分散されている。第１の層と第２の層のそれぞれの厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、第１の層は、第２の層に接していない。また、第１の層と第２の層の距離は１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００２３】
本発明の発光素子は、一対の電極と、該一対の電極の間の発光層を有する。発光層は、少なくとも第１の層（第１の発光領域とも呼ぶ）、第２の層（第２の発光領域とも呼ぶ）、及び第３の層（第３の発光領域とも呼ぶ）を有する。第１の層と第２の層は発光中心とホスト材料を含み、発光中心はホスト材料に分散されている。第１の層と第２の層のそれぞれの厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。第３の層は、第１の層と第２の層の間に設けられている。また、第３の層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、第３の材料はホスト材料を含む。
【００２４】
上記構成の発光素子において、発光中心は有機材料である。また、ホスト材料は有機材料である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明を用いることによって、より低消費電力化が実現した発光素子及び発光装置を得ることが可能となる。また、発光層の厚さを薄くすることにより、低消費電力化が実現した発光素子及び発光装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の発光素子の模式図である。本発明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０５からなる一対の電極間に、有機化合物を含む層を有し、有機化合物を含む層は少なくとも発光層１０２を有している。図１（Ａ）では発光層１０２は第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３を有している。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３は、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとの間に設けられている。従って、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂは、互いに間隔をおいて形成されている。また、電極と発光層１０２との間には、キャリア注入性、輸送性を有する材料で形成された第１のキャリア輸送層１０１、第２のキャリア輸送層１０４が設けられていても良い。なお、図１（Ａ）において、第１のキャリア輸送層１０１は発光層１０２から見て第１の電極１００側に設けられ、第２のキャリア輸送層１０４は第２の電極１０５側に設けられていることとする。本発明において、発光領域は複数形成されるが、図１（Ａ）では発光領域が２層である例を示した。
【００２８】
このような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１００及び第２の電極１０５からなる一対の電極のうち、どちらか一方の電極の電圧が他方の電極の電圧よりも高くなるように電圧をかけた際、発光層１０２から発光が得られる。
【００２９】
第１の電極１００、第２の電極１０５のうち、光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。なお、発光層１０２からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極には仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また、発光を得る際に低い電圧をかける方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）導電材料を用いることが望ましいが、有機化合物を含む層にキャリアの注入性を有する材料を電極に接して設けることによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用いることができる。
【００３０】
これら電極の材料としては金属、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、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、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）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウムとシリコンからなる合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンからなる合金（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム、シリコン、銅からなる合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等の合金、または窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ）、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）等の金属化合物などを用いることができる。なお、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ等は透光性を有する導電材料であるため、発光を取り出す方の電極材料として好適に用いることができる。また、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の薄膜を、透光性を有する電極として用いることもできる。なお、アルミニウムや銀等は反射率が高いため、ある程度以上の膜厚で形成することによって反射電極として用いることもできる。これらの電極はスパッタ法、蒸着法など公知の方法によって形成することができる。
【００３１】
第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂはホストと呼ばれるキャリア輸送性を有する材料に発光中心となる物質を分散して形成する。発光領域中の発光中心となる物質はホスト材料に対して０．００１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％、好ましくは０．０３ｗｔ％乃至３０ｗｔ％含まれる。ホスト材料及び発光中心となる物質にはキャリア輸送性材料、発光性の高い材料をそれぞれ用いることができるが、本発明においては、発光中心となる物質の還元電位の絶対値がホスト材料の還元電位の絶対値より小さくなるように材料を組み合わせる。別言すると、発光中心となる物質の電子親和力が、ホスト材料の電子親和力より大きくなるように材料を組み合わせれば良い。このような組み合わせの場合、従来の素子構造では、発光中心となる物質が電子トラップとして作用するため、素子の駆動電圧が高くなってしまうが、本発明の素子構造を適用することにより、駆動電圧の上昇を解消することができる。
【００３２】
なお、還元電位は、サイクリックボルタンメトリ測定（ＣＶ測定）を行い、還元ピーク電位を検出することにより測定することができる。また、ＣＶ測定により明確な還元ピーク電位が見られない物質の還元電位の絶対値は、明確に還元ピーク電位が測定できる物質の還元電位の絶対値より大きいと言うことができる。このような関係を有する材料の組み合わせの代表例としては、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））またはアセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））を発光中心となる物質とし、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）をホスト材料として用いる組み合わせがある。
【００３３】
本発明の発光領域におけるホスト材料として用いることができる物質としては以下のものが挙げられる。すなわち、上述した４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ０１）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ））、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等である。
【００３４】
また、発光中心となる物質（発光中心ともいう）として用いることができる物質として以下のものが挙げられる。すなわち、上述した（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））及びアセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３−ジフェニルキノキサリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（４−フルオロフェニル）−３−メチルキノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））、ビス［２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリナト］（ピコリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）のような燐光材料や、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称；ＤＰＡｎｔｈ）、ナイルレッド、クマリン６、クマリン５４５Ｔのような蛍光材料等である。
【００３５】
なお、従来は、発光中心となる物質に燐光材料を用いた場合、電流効率は高いが、駆動電圧が高いという欠点があった。本発明の形態に燐光材料を適用すると、電流効率が高く、かつ駆動電圧が低くなる。したがって、消費電力を大幅に低減できる。
【００３６】
また、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（４−フルオロフェニル）−３−メチルキノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）はフルオロ基を、ビス［２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリナト］（ピコリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ｐｉｃ））はトリフルオロメチル基を、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）はシアノ基を、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称；ＤＰＡｎｔｈ）、ナイルレッド、クマリン６、クマリン５４５Ｔはカルボニル基を有している。このように、フルオロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基、カルボニル基のような電子吸引基を有している物質は電子トラップ性が高い（電子親和力が大きい）傾向にあるため、従来の形態では駆動電圧が高くなる。しかし、本発明の形態に適用すると、駆動電圧を低減することができる。
【００３７】
なお、電子吸引基を有する燐光材料を本発明の形態に適用すると、電流効率が高く、より駆動電圧を低減することができる。
【００３８】
また、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂの厚さは、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが望ましい。発光領域はホスト材料と発光中心とする物質を共蒸着することによって形成することができる。また、湿式法やその他の方法で形成しても良い。
【００３９】
第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３を形成することによって間隔をあけて設けられている。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３はキャリア輸送性を有し、発光領域からの発光を消光しなければどのような材料を用いて形成してもよいが、本発明ではそれぞれの発光領域の膜厚は１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下とする。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３としては、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＣＴＡ、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩ、ＢｚＯｓ等の材料を用いることができる。また、これらを組み合わせて用いても良い。このキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と発光層１０２のホスト材料を同じ材料で形成しても良く、この場合、作製工程が簡略化でき、有利である。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３は蒸着法などの方法で作製すればよい。なお、作製上の理由でキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３中に発光中心となる物質が微量に含まれている場合があるが、それも問題なく動作することから本発明に含めることとする。
【００４０】
第１のキャリア輸送層１０１と第２のキャリア輸送層１０４は一方が正孔輸送性が高い材料、もう一方が電子輸送性が高い材料で形成される。発光層を基準として、発光層から発光を得る際、高い電圧をかける方の電極側に形成された方の層を正孔輸送性が高い材料で形成し、低い電圧をかける方の電極側に形成された方の層を電子輸送性が高い材料で形成する。これにより効率的にキャリアを発光層１０２まで輸送することができる。正孔輸送性が高い材料としては、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＣＴＡ、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）、酸化モリブデン、酸化バナジウム等が挙げられる。また、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。電子輸送性が高い材料としては、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩ、ＢｚＯｓ等が挙げられる。また、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。これらキャリア輸送層は蒸着法などの方法によって形成すればよい。材料によっては湿式法などを用いて形成しても良い。
【００４１】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３がキャリアの突抜を緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。また、本発明の発光素子は、発光層の厚さを、従来の発光素子の発光層の厚さよりも薄くすることができることから、消費電力の低い発光素子とすることができる。
【００４２】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）の構成に、第１のキャリア輸送層１０１、第２のキャリア輸送層１０４よりさらにキャリアの注入性に優れたキャリア注入層である第１のキャリア注入層１０６、第２のキャリア注入層１０７を設けた構成である。キャリア注入層はキャリア輸送層より電極側に設ける。また、発光層から発光を得る際、発光層の位置を基準として高い電圧をかける電極側に設ける方のキャリア注入層は正孔注入性に優れた材料で形成し、低い電圧をかける方の電極側に設けるキャリア注入層は電子注入性に優れた材料で形成する。なお、キャリア注入層にはキャリア輸送層に用いた材料より、相対的にキャリア注入性に優れた材料を用いれば良いが、具体的にはフタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。電子注入性に優れた材料としてはアルカリ金属またはアルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。また、無機物の他、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＡＺ、ＢｚＯｓ等が挙げられる。この構成とすることによってより効率的に電極からキャリアを注入することができるようになる。キャリア注入層は蒸着法などの方法によって形成することができる。
【００４３】
図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の構成において、発光層１０２の両電極側にキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａ、１０８ｂを設けた構成である。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａ、１０８ｂはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様の材料で形成すればよい。キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａ、１０８ｂはどちらか片方のみ設けても良い。本発明の発光素子はこのような構成であっても良い。
【００４４】
なお、発光層から励起した発光中心となる物質のエネルギーが他の層（キャリア輸送層やキャリア注入層などの機能層）に移ってしまう恐れがある場合、当該エネルギーが移ってしまう恐れのある層と発光層との間にキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａもしくは１０８ｂを設けると良い。この際、キャリア輸送性を有する材料のバンドギャップを当該エネルギーが移ってしまう恐れのある層（例えば、キャリア輸送層１０１や１０４）に用いる物質のバンドギャップより大きくする。また、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａもしくは１０８ｂは１ｎｍから５ｎｍの厚さとすると良い。このような構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質の励起エネルギーが他の層に移ってしまうことを効果的に抑制することができ、発光効率の向上に繋がる。また、この構成はキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０８ａもしくは１０８ｂの厚さが１ｎｍから５ｎｍと薄いことから、駆動電圧の上昇もほとんど無く当該効果を得ることができる有利な構成である。
【００４５】
図２（Ａ）では、発光層１０２は、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃ、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂで構成されている。この場合、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとの間に第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａが、第２の発光領域１０２ｂと第３の発光領域１０２ｃとの間に第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂが設けられる。従って、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃは、互いに間隔をおいて形成されている。第３の発光領域１０２ｃに用いる材料等は図１における第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂと同様であり、また、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂに用いる材料等は図１におけるキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。該当の記載を参照されたい。なお、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に記載の構成も組み合わせて用いることができる。
【００４６】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、１０３ｂがキャリアが再結合せずに発光層１０２を突抜けてしまうことを緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。また、本発明の発光素子は、発光層の厚さを、従来の発光素子の発光層の厚さよりも薄くすることができることから、消費電力の低い発光素子とすることができる。
【００４７】
図２（Ｂ）では、発光層１０２は、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃ、第４の発光領域１０２ｄ、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂ、第３のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｃで構成されている。この場合、第１の発光領域１０２ａと第２の発光領域１０２ｂとの間に第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２の発光領域１０２ｂと第３の発光領域１０２ｃとの間に第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂ、第３の発光領域１０２ｃと第４の発光領域１０２ｄとの間に第３のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｃが設けられる。従って、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、第３の発光領域１０２ｃ、第４の発光領域１０２ｄは、互いに間隔をおいて形成されている。第３の発光領域１０２ｃ、第４の発光領域１０２ｄに用いる材料等は図１における第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂと同様であり、また、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、第２のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｂ、第３のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｃに用いる材料等は図１におけるキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。該当の記載を参照されたい。なお、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に記載の構成も組み合わせて用いることができる。
【００４８】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがキャリアが再結合せずに発光層１０２を突抜けてしまうことを緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。また、本発明の発光素子は、発光層の厚さを、従来の発光素子の発光層の厚さよりも薄くすることができることから、消費電力の低い発光素子とすることができる。
【００４９】
図２（Ｃ）は発光層１０２を第１の発光領域１０２ａ〜第ｎの発光領域１０２ｘのｎ層（但しｎは２以上の自然数）及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ〜キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｙのｍ層（但し、ｍ＝ｎ−１を満たす）で構成した例である。この場合、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ〜キャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｙのｍ層（但し、ｍ＝ｎ−１を満たす）は、各々発光領域と発光領域との間に形成される。第１の発光領域１０２ａ〜第ｎの発光領域１０２ｘに用いる材料等は図１における第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂと同様であり、また、第１のキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ〜第ｍのキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ｙに用いる材料等は図１におけるキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。該当の記載を参照されたい。なお、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に記載の構成も組み合わせて用いることができる。
【００５０】
上記構成を有する本発明の発光素子は、発光中心となる物質が電子をトラップすること及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがキャリアが再結合せずに発光層１０２を突抜けてしまうことを緩和することで、電子と正孔の各キャリアの再結合効率が良く、一層の厚い発光層を有する従来の発光素子と同程度の電流効率（電流密度と輝度との関係で表される）を得ることができる。また、本発明の発光素子は一層の厚い発光層を有する従来の発光素子より駆動電圧が低いことから、消費電力の低い発光素子とすることができる。なお、ｎの数はあまり大きいと駆動電圧が高くなってしまうと考えられ、２以上５以下が好ましく、さらに好ましくは２以上３以下であることが望ましい。
【００５１】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、図１（Ａ）にバッファ層１０９（第１のバッファ層１０９ａ、第２のバッファ層１０９ｂ）を設けた構成である。発光層を基準として発光を得る際、高い電圧をかける方の電極側に設けるバッファ層１０９は正孔輸送性を有する有機化合物と金属化合物との複合材料によって形成される。金属化合物としては、遷移金属の酸化物や窒化物が望ましく、４〜８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物がさらに望ましい。その中でもバナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物及びルテニウム酸化物は好適である。正孔輸送性を有する有機化合物としては、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＣＴＡ等のアリールアミノ基を有する有機材料の他、Ｈ２Ｐｃ、ＣｕＰｃ、ＶＯＰｃ等も用いることができる。
【００５２】
また、下記一般式（１）で表されるような有機材料も正孔輸送性を有する有機化合物として好適に用いることができ、その具体例としては３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）等を挙げることができる。この構造を有する有機化合物を用いた複合材料は熱的安定性に優れ、信頼性が良い。
【００５３】
【化１】
（一般式（１）中、Ｒ１およびＲ３は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ１は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ２は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表し、Ｒ４は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基、一般式（２）で示される置換基のいずれかを表す。）
【００５４】
【化２】
（一般式（２）中、Ｒ５は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数１〜７のアシル基のいずれかを表し、Ａｒ２は、炭素数６〜２５のアリール基、炭素数５〜９のヘテロアリール基のいずれかを表し、Ｒ６は、水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基のいずれかを表す。）
【００５５】
また、下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで示されるような有機材料も好適に用いることができる。下記一般式（３）乃至（６）のいずれかで表される有機化合物の具体例としては、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）等を挙げることができる。
【００５６】
【化３】
（一般式（３）中、Ａｒは炭素数６〜４２の芳香族炭化水素基を表し、ｎは１〜３の自然数を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５７】
【化４】
（一般式（４）中、Ａｒは炭素数６〜４２の１価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１、Ｒ２は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５８】
【化５】
（一般式（５）中、Ａｒは炭素数６〜４２の２価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ４は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００５９】
【化６】
（一般式（６）中、Ａｒは炭素数６〜４２の３価の芳香族炭化水素基を表し、Ｒ１〜Ｒ６は水素、または炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数６〜１２のアリール基を表す。）
【００６０】
さらに、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、テトラセン、ルブレン、ペンタセン等の芳香族炭化水素も用いることができる。また、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称；ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称；ＤＰＶＰＡ）等のビニル基を有する芳香族炭化水素も用いることができる。
【００６１】
バッファ層１０９は上述した金属化合物と正孔輸送性を有する有機化合物を共蒸着することによって作製することができるが、湿式法やその他のどの方法によって形成されていても良い。なお、バッファ層１０９において有機化合物と金属化合物とは質量比で９５：５〜２０：８０、さらには９０：１０〜５０：５０であることが望ましい。
【００６２】
なお、発光層１０２を基準として、発光を得る際に低い電圧をかける方の電極側にバッファ層１０９を設ける場合は、バッファ層１０９を２層構造として形成することが好ましい。具体的には電子を発生する機能を有する層をバッファ層１０９内の発光層１０２側にさらに設ける。電子を発生する機能を有する層は、透明導電材料や、電子輸送性を有する有機化合物と無機化合物との複合材料で形成すればよい。無機化合物としてはアルカリ金属及びアルカリ土類金属、もしくはそれらを含む酸化物や窒化物が望ましく、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リチウム酸化物、マグネシウム窒化物、カルシウム窒化物であることが好ましい。また、電子輸送性を有する有機化合物としては、例えば、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ等を用いることができる。
【００６３】
バッファ層１０９は、その厚みを調節することにより光の光路長を調節する役割を有する。電極で反射され、戻ってきた光は直接発光素子外部に射出する光と干渉を起こす。バッファ層の１０９の厚みを調節し、直接発光素子外部に射出する光と反射電極で反射され戻ってくる光の位相を合わせることによって発光を増幅し、同じ電流を流した場合により大きな輝度を得ることができるようになる。すなわち、発光効率を向上させることができるようになる。また、光の位相を合わせることはある特定の波長においてなされるため、色純度も向上する。上述したような材料は波長の長さ程度に厚く形成しても駆動電圧の上昇をほとんど招かず上記のような光学設計を行うことが可能となる。
【００６４】
また、先に形成する電極（第１の電極１００）上に上記バッファ層１０９を設けることによって、電極上に形成されてしまった凹凸を緩和することができ、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３などが当該凹凸によって途切れてしまう不良を大幅に低減することも可能となる。本発明の発光素子において、第１の発光領域１０２ａ、第２の発光領域１０２ｂ、及びキャリア輸送性を有する材料よりなる領域１０３は非常に薄く形成されるため、僅かな凹凸でも層が途切れてしまう可能性があり、バッファ層１０９を設けることは有効であると考えられる。
【００６５】
なお、バッファ層１０９は第１の電極１００側、第２の電極１０５側、もしくはその両方に設けることができる。
【００６６】
なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）の構成は図１、図２の構成いずれにも適宜組み合わせて用いることが可能である。
【００６７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の発光装置の作製方法について図４〜図６を参照しながら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型で対向基板側に光を射出する発光装置を作製する例を示したが、もちろんパッシブマトリクス型の発光装置にも適用することができる。
【００６８】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図４（Ａ））
【００６９】
基板５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【００７０】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【００７１】
下地絶縁層は基板５０の表面を高密度プラズマによって処理することによって形成しても良い。高密度プラズマは例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いることによって生成され、電子密度が１０１１〜１０１３／ｃｍ３且つ電子温度が２ｅＶ以下、イオンエネルギーが５ｅＶ以下であるものとする。このような高密度プラズマは活性種の運動エネルギーが低く、従来のプラズマ処理と比較してプラズマによるダメージが少ないため、欠陥の少ない膜を形成することができる。マイクロ波を発生するアンテナから基板５０までの距離は２０〜８０ｍｍ、好ましくは２０〜６０ｍｍとすると良い。
【００７２】
窒素雰囲気、例えば、窒素と希ガスとを含む雰囲気下、または窒素と水素と希ガスを含む雰囲気下、またはアンモニアと希ガスを含む雰囲気下において、上記高密度プラズマ処理を行うことによって基板５０の表面を窒化することができる。基板５０としてガラス基板、石英基板またはシリコンウエハなどを用いた場合、上記高密度プラズマによる窒化処理を行った場合、基板５０表面に形成される窒化膜は窒化ケイ素を主成分とするため、第１の下地絶縁層５１ａとして利用することができる。この窒化物層の上に酸化ケイ素または酸化窒化ケイ素をプラズマＣＶＤ法により第２の下地絶縁層５１ｂを形成しても良い。
【００７３】
また、酸化ケイ素や酸化窒化ケイ素などからなる下地絶縁層の表面に同様の高密度プラズマによる窒化処理を行うことによって、その表面に窒化膜を形成することができる。この窒化膜は基板５０からの不純物の拡散を抑制することができるが、きわめて薄く形成することができる為、その上に形成する半導体層への応力の影響が少ないので好ましい。
【００７４】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザ結晶化して得る。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法などがある。その後、５００℃で１時間の加熱処理を行い、水素出しをする。
【００７５】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケイ素膜とし、半導体層として用いる。
【００７６】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【００７７】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【００７８】
その後、図４（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状に加工し、島状の半導体層５２を得る。この工程は半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行われる。
【００７９】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁膜５３を形成する。ゲート絶縁膜５３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。この場合、ゲート絶縁膜５３の表面を酸素雰囲気もしくは窒素雰囲気で高密度プラズマにより処理し、酸化または窒化処理を行い緻密化しても良い。
【００８０】
なお、ゲート絶縁膜５３を形成する前に、半導体層５２の表面に対し、高密度プラズマ処理を行って、半導体層の表面を酸化または窒化処理しても良い。このとき、基板５０の温度を３００〜４５０℃とし、酸素雰囲気または窒素雰囲気で処理することにより、その上に形成するゲート絶縁膜５３と良好な界面を形成することができる。
【００８１】
次いで、ゲート絶縁膜５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００８２】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わせも適宜選択すればよい。ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行う。
【００８３】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層５２、ゲート絶縁膜５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジスタ７０が形成される。
【００８４】
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジスタを作製できるように適宜変更すればよい。
【００８５】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【００８６】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶半導体膜は、いわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている。
【００８７】
セミアモルファス半導体であるセミアモルファスシリコン（ＳＡＳとも表記する）は、ケイ素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的なケイ素を含む気体としては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。このケイ素を含む気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用いることでＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は１０倍〜１０００倍の範囲でケイ素を含む気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適である。
【００８８】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしており、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の終端化のため、水素又はハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。セミアモルファスシリコンを用いたＴＦＴの移動度（μ）は１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる。
【００８９】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【００９０】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁膜５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化ケイ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。絶縁膜（水素化膜）５９を形成した後に、水素ガスを導入して高密度プラズマ処理をすることで絶縁膜（水素化膜）５９の水素化を行っても良い。これにより当該層を緻密化することができる。また、その後４００〜４５０度の熱処理を行って水素を放出させ、半導体層５２の水素化をすることができる。
【００９１】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間絶縁層６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、低誘電率材料等を用いるとよい。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層として形成した（図４（Ｂ））。
【００９２】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジストマスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い（図４（Ｃ））。
【００９３】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデンの合金等の単層でも良いが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造やチタン、アルミニウム、チタンの積層構造やチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンの積層構造でも良い（図４（Ｄ））。
【００９４】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポリイミド、シロキサンなどが好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを第２の層間絶縁層６３として用いる（図４（Ｅ））。
【００９５】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通して接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【００９６】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子の第１の電極６４を形成する。ここで第１の電極６４は接続部６１ａと電気的に接触している。
【００９７】
第１の電極６４の材料としてはアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、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）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウムとシリコンからなる合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンからなる合金（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム、シリコン、銅からなる合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等の合金、または窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ）、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）等の金属化合物など実施の形態１に示したような導電膜により形成することができる。
【００９８】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素を含有するＩＴＯ（ＩＴＳＯ）、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）などの金属化合物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。本実施の形態では、対向基板側（第２の電極側）から発光を取り出すため、第１の電極は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることが好ましい。本実施の形態ではアルミニウムを第１の電極６４として用いた（図５（Ａ））。
【００９９】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び第１の電極６４を覆って有機材料もしくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層を第１の電極６４の一部が露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料としては、感光性を有する有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁６５の材料にチタンブラックやカーボンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁６５を黒くすることでブラックマトリクスのように用いても良い。隔壁６５の第１の電極に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい（図５（Ｂ））。
【０１００】
次に、有機化合物を含む層６６を形成し、続いて有機化合物を含む層６６を覆う第２の電極６７を形成する。これによって第１の電極６４と第２の電極６７との間に有機化合物を含む層６６を挟んでなる発光素子９３を作製することができる。対向基板側から光を射出する発光装置では第２の電極６７は透光性を有する導電材料を用い、本実施の形態ではＩＴＳＯにより第２の電極６７を形成する。これで第１の電極６４、第２の電極６７の間に有機化合物を含む層６６を挟んでなる発光素子が形成された。発光素子は実施の形態１に示したような構成を有する。
【０１０１】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜をパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ４、Ｎ２ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【０１０２】
また、パッシベーション膜としてＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第１のパッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに形成してもよい。
【０１０３】
続いて発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止を行う。対向基板を封止に用いる場合は、図示しない絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、発光装置が完成する（図６）。本実施の形態では対向基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止を行う。これにより発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥剤８９を分散させるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【０１０４】
なお、表示機能を有する本発明の発光装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光装置及びその駆動方法には、上記したどの駆動方法を用いてもよい。
【０１０５】
上記構成を有する本発明の発光装置は消費電力の小さい発光装置である。
【０１０６】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と組み合わせて用いることが可能である。
【０１０７】
（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本発明の発光素子を形成する方法の一つについて、図１２〜１５を用いて説明する。本実施の形態では、発光領域のホスト材料とキャリア輸送性を有する層を形成する材料が同じである場合に特に有効である。なお、この方法で作製された発光素子におけるキャリア輸送性を有する層には発光中心となる物質がごく微量混入してしまう場合もある。
【０１０８】
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）。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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昇華させる。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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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、発光中心となる物質とホスト材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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の材料として発光中心となる物質を用い、第２の材料としてホスト材料を用いることにより、本発明の発光素子を簡便に作製することが可能となる。
【０１１７】
また、本発明の発光素子を形成する場合、他に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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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ようなれば、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。
【０１２２】
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、発光中心となる物質とホスト材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【０１２３】
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開口部が設けられた回転板を有する構成であってもよい。この回転板は開口部の位置が変わるとマスクとして機能する。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、発光中心となる物質とホスト材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。
【０１２６】
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、本発明の発光素子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、本発明の発光素子を形成することもできる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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、ホスト材料の蒸着速度と発光中心となる物質の蒸着速度をほぼ同じとすることで、ホスト材料の濃度が高い領域と、発光中心となる物質の濃度の高い領域とが交互に積層した構造とすることができる。
【０１２９】
また、ホスト材料の蒸着速度を高くし、発光中心となる物質の蒸着速度を低くした場合、ホスト材料の濃度が高い領域と、ホスト材料に発光中心となる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。
【０１３０】
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、本発明の発光素子を形成することができる。
【０１３１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明のアクティブマトリクス型発光装置のパネルの外観について図７を用いて説明する。図７（Ａ）は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４００６との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルの発光素子が有する構造は、実施の形態１に示したような構成である。
【０１３２】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上に対向基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とは基板４００１とシール材４００５と対向基板４００６とによって充填材４００７と共に密封されている。
【０１３３】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図７（Ｂ）では信号線駆動回路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トランジスタ４０１０とを示す。
【０１３４】
また、発光素子４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
【０１３５】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し配線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び４０１５ｂを介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１３６】
なお、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテートを用いる事ができる。
【０１３７】
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルにＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【０１３８】
以上の様な構成を有する本発明の発光装置は、消費電力が小さい発光装置とすることができる。
【０１３９】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１４０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護回路及びそれらの動作について説明する。
【０１４１】
図８（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。
【０１４２】
図８（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置された電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図８（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図８（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図８（Ａ））と、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図８（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図８（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０１４３】
図８（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０１４４】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。上記構成を有する本発明の発光装置は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するために、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた発光装置を提供することができる。
【０１４５】
図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図８（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０１４６】
図８（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図８（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図８（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図８（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０１４７】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図８（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１４８】
図８（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図８（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図８（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図８（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１４９】
駆動用ＴＦＴ１４０３を強制的にオフにする場合の画素構成の例を図１０に示す。選択ＴＦＴ１４５１、駆動用ＴＦＴ１４５３、消去ダイオード１４６１、発光素子１４５４が配置されている。選択ＴＦＴ１４５１のソースとドレインは各々、信号線１４５５と駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートに接続されている。選択ＴＦＴ１４５１のゲートは、第１ゲート線１４５７に接続されている。駆動用ＴＦＴ１４５３のソースとドレインは各々、第１電源線１４５６と発光素子１４５４に接続されている。消去ダイオード１４６１は、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートと第２ゲート線１４６７に接続されている。
【０１５０】
容量素子１４５２は、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持する役目をしている。よって、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートと電源線１４５６の間に接続されているが、これに限定されない。駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持できるように配置されていればよい。また、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート容量などを用いて、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持できる場合は、容量素子１４５２を省いても良い。
【０１５１】
動作方法としては、第１ゲート線１４５７を選択して、選択ＴＦＴ１４５１をオン状態にして、信号線１４５５から信号を容量素子１４５２に入力する。すると、その信号に応じて、駆動用ＴＦＴ１４５３の電流が制御され、第１電源線１４５６から、発光素子１４５４を通って、第２電源線１４５８に電流が流れる。
【０１５２】
信号を消去したい場合は、第２ゲート線１４６７を選択（ここでは、高い電位にする）して、消去ダイオード１４６１がオンして、第２ゲート線１４６７から駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートへ電流が流れるようにする。その結果、駆動用ＴＦＴ１４５３がオフ状態になる。すると、第１電源線１４５６から、発光素子１４５４を通って、第２電源線１４５８には、電流が流れないようになる。その結果、非点灯期間を作ることができ、点灯期間の長さを自由に制御できるようになる。
【０１５３】
信号を保持しておきたい場合は、第２ゲート線１４６７を非選択（ここでは、低い電位にする）しておく。すると、消去ダイオード１４６１がオフするので、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位は保持される。
【０１５４】
なお、消去ダイオード１４６１は、整流性がある素子であれば、なんでもよい。ＰＮ型ダイオードでもよいし、ＰＩＮ型ダイオードでもよいし、ショットキー型ダイオードでもよいし、ツェナー型ダイオードでもよい。
【０１５５】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３、１４５３の半導体膜を大きくすると好ましい。そのため、上記画素回路において、発光積層体からの光が対向基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
【０１５６】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０１５７】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置にも適用可能である。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。発光が発光積層体の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の発光装置を用いる透過率が高まる。
【０１５８】
続いて、図８（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオードを設ける場合について説明する。
【０１５９】
図９には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させている。
【０１６０】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０１６１】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０１６２】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【０１６３】
このような保護回路を有する本発明の発光装置は、当該発光装置は消費電力が低く、また、上記構成を有することで、発光装置としての信頼性をさらに高めることが可能となる。
【０１６４】
（実施の形態６）
本発明の発光装置（モジュール）を搭載した本発明の電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、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ディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１１に示す。
【０１６５】
図１１（Ａ）は発光装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなどがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発明の発光装置は消費電力が小さい発光装置である。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、対向基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【０１６６】
図１１（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本発明の携帯電話は消費電力が小さい携帯電話である。
【０１６７】
図１１（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明のコンピュータは消費電力が小さいコンピュータである。図１１（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、デスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【０１６８】
図１１（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明のモバイルコンピュータは消費電力が小さいモバイルコンピュータである。
【０１６９】
図１１（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は消費電力が小さい携帯型ゲーム機である。
【０１７０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
【０１７１】
本実施の形態は他の適当な実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１７２】
本実施例では、５種類の素子構造の異なる発光素子を作製し、素子特性を測定した結果を示す。素子２及び素子３が本発明の発光素子であり、それぞれ２層、３層の発光領域を備えた発光層を有する。それぞれ発光領域の厚さは２ｎｍとし、発光領域の間には２ｎｍのキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が設けられている。素子１は発光層の発光領域が１層で形成され、その厚さは２ｎｍである。素子４及び素子５は３０ｎｍの発光領域を１層備えた発光層を有する。また、素子１乃至素子４の発光層の両電極側にはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が２ｎｍの厚さで設けられており、素子５には設けられていない。その他の発光素子における構成はいずれの素子も同一であり、第１の電極としてＩＴＳＯ、第１のキャリア注入層としてＤＮＴＰＤ（膜厚４０ｎｍ）、第１のキャリア輸送層としてＮＰＢ（膜厚２０ｎｍ）、第２のキャリア輸送層としてＴＡＺ０１（膜厚２０ｎｍ）、第２のキャリア注入層としてＴＡＺ０１とＬｉとからなる複合材料（重量比でＴＡＺ０１：Ｌｉ＝１：０．０１、膜厚４０ｎｍ）とを用いた。なお、発光層からの発光を得る際、第１の電極の方が電圧が高くなるように電圧をかける構成とし、第１のキャリア輸送層と第２のキャリア輸送層との間に上述したキャリア輸送性を有する材料よりなる領域と発光領域を備えた発光層が挟まれている。また、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域に用いる材料及び発光領域のホスト材料はＣＢＰ、発光中心となる物質はＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を用いた。発光領域におけるＣＢＰとＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の割合は重量比で１：０．０８となるようにした。なお、発光領域を構成するＣＢＰにＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を分散した材料については以下便宜上ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）、ＴＡＺ０１にＬｉを分散した材料はＴＡＺ０１：Ｌｉと示すこととする。また、本実施例で用いた材料を以下に示す。式（７−１）は、ＤＮＴＰＤを示し、式（７−２）は、ＮＰＢを示し、式（７−３）は、ＴＡＺ０１を示し、式（７−４）は、ＣＢＰを示し、式（７−５）は、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を示す。
【０１７３】
【化７】
【０１７４】
当該素子の作製方法を示す。当該素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に有機化合物を含む層を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７５】
次に、ＤＮＴＰＤを４０ｎｍ、ＮＰＢを２０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、素子１ではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子２では、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子３ではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子４ではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を３０ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ積層し、素子５ではＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を３０ｎｍ成膜した。その後続いて、ＴＡＺ０１を２０ｎｍ、ＴＡＺ０１：Ｌｉを４０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７６】
表１に各々の素子の概ね１０００ｃｄ／ｍ２時の電圧と色度、発光効率をまとめた。
【０１７７】
【表１】
【０１７８】
図１６（Ａ）に素子１乃至素子５の発光スペクトル、図１６（Ｂ）に素子１単独の発光スペクトル、図１６（Ｃ）に素子２乃至素子５の発光スペクトルを示す。いずれも６４０ｎｍ付近に発光ピークを有しているが、図１６（Ｂ）と図１６（Ｃ）とを比較するとよく分かるように、素子１のみ、４３０ｎｍ付近に僅かな発光がみられている。これは発光の波長から、第１のキャリア輸送層として用いたＮＰＢが発光していると考えられる。これは発光領域が１層では電子をＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）がとらえきれず、突き抜けた電子と正孔がＮＰＢ内で再結合したことによって発光が起きたと考えられる。Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）は色純度の良い赤い発光を示すが、表１から分かるように素子１はＮＰＢからの発光が現れることによって他の素子と比較して色度が悪くなってしまっている。
【０１７９】
図１７に素子１乃至素子５の電流―電圧曲線を示す。図１７に示したように、素子１と本発明の発光素子である素子２、素子３は素子４及び従来の素子構成である素子５より低い電圧でより多くの電流が流れていることが分かる。また、図１８には輝度―電圧曲線を示した。本発明の発光素子のような一対の電極間に有機化合物を含む層を挟み電流を流すことで発光する発光素子は電流密度と輝度が比例することから、図１７の結果からも分かるように、素子１と本発明の発光素子である素子２、素子３は素子４及び従来の素子構成である素子５より低い電圧でより大きな輝度が得られている。すなわち、本発明の発光素子である素子２、素子３は駆動電圧が低く、消費電力が小さい発光素子である。
【０１８０】
また、図１９に輝度−電流効率曲線を示す。従来の素子構成である素子５に比べ、本発明の素子２および３はいずれも電流効率が高くなっていることがわかる。また、素子４も電流効率が高くなっていることから、発光層のうち、キャリア輸送層に接する領域にＣＢＰを２ｎｍ設けたことによって電流効率が向上したと考えられる。すなわち、励起した発光中心となる物質のエネルギーが他の層（キャリア輸送層やキャリア注入層などの機能層）に移ってしまっていたことによって起こっていた効率低下が、発光層と当該層との間に当該機能層に用いた材料よりバンドギャップの大きい物質が挟まれたことによって低減され、電流効率が向上したと考えられる。そのため、本実施例では発光層のうち、キャリア輸送層に接する領域の両方に２ｎｍのＣＢＰ層を設けているが、電流効率向上の効果を得る為には励起子からのエネルギー移動の恐れのある機能層が形成されている側、片方だけに形成されていても同様の効果を得ることができる。また、非常に薄い膜厚で効果を発揮することから、駆動電圧の上昇もほとんど無く電流効率向上の効果を得ることができる。なお、膜厚は１ｎｍ〜５ｎｍであれば駆動電圧の上昇がほとんど無く、電流効率向上の効果を得ることができる。したがって、本発明を適用し、さらに発光層の励起子からのエネルギー移動の恐れのある層が形成されている側に、当該励起子からのエネルギー移動の恐れのある機能層に用いた材料よりバンドギャップの広い材料の薄膜を形成することにより、駆動電圧を低減できるだけでなく、電流効率も向上させることができる。そのため、消費電力をさらに大きく低減できることがわかる。具体的には、輝度が約１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率は、本発明の素子２が０．８８ｌｍ／Ｗ、素子３が０．９２ｌｍ／Ｗであるのに対し、従来の素子５は０．５４ｌｍ／Ｗであり、本発明の素子は従来に比べて消費電力を半分近く抑えることができる。
【０１８１】
以上のように本発明の発光素子は色純度の悪化がなく、消費電力が小さい発光素子であることがわかる。
【実施例２】
【０１８２】
本実施例では、実施例１の発光層に用いた発光中心となる物質（Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））およびホスト材料（ＣＢＰ）の還元特性を比較した結果を例示する。還元特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお、測定には電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０１８３】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０１８４】
（Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元特性の測定）
まず、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位をＣＶ測定により測定した。測定結果を図２０（Ａ）に示す。測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４０から−２．４０Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖから−０．４０Ｖまで走査することによって行った。なお、走査速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。図２０（Ａ）より、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位（Ｅｐｃ）は−１．５８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であることがわかった。
【０１８５】
（ＣＢＰの還元特性の測定）
次に、ＣＢＰの還元ピーク電位をＣＶ測定により測定した。測定結果を図２０（Ｂ）に示す。測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．７０から−２．６０Ｖまで走査した後、−２．６０Ｖから−０．７０Ｖまで走査することによって行った。なお、走査速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。図２０（Ｂ）より、ＣＢＰの還元ピーク電位（Ｅｐｃ）は、−０．７０〜−２．６０［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の間には観測されなかった。したがって、ＣＢＰの還元電位は、少なくとも−２．６０［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］より負の方向に大きいと考えられる。
【０１８６】
以上の結果から、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位の絶対値（＝１．５８Ｖ）は、ＣＢＰの還元ピーク電位の絶対値（＞２．６０Ｖ）よりも小さいことがわかった。換言すれば、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の方がＣＢＰよりも還元されやすいことになるので、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の電子親和力はＣＢＰの電子親和力よりも大きいと言うことができる。
【実施例３】
【０１８７】
本実施例では、８種類の素子構造の異なる発光素子を作製し、素子特性を測定した結果を示す。素子Ａ〜素子Ｆが本発明の発光素子であり、それぞれ２〜７層の発光領域を備えた発光層を有する。それぞれ発光領域の厚さは２ｎｍとし、発光領域の間には２ｎｍのキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が設けられている。素子Ｈは発光層の発光領域が１層で形成され、その厚さは２ｎｍである。素子Ｇは３０ｎｍの発光領域を１層備えた発光層を有する。また、素子Ａ〜素子Ｆ、素子Ｈの発光層の両電極側にはキャリア輸送性を有する材料よりなる領域が２ｎｍの厚さで設けられており、素子Ｇには設けられていない。その他の発光素子における構成はいずれの素子も同一であり、第１の電極としてＩＴＳＯ、第１のキャリア注入層としてＤＮＴＰＤ（膜厚４０ｎｍ）、第１のキャリア輸送層としてＴＣＴＡ（膜厚２０ｎｍ）、第２のキャリア輸送層としてＴＡＺ０１（膜厚２０ｎｍ）、第２の注入層としてＴＡＺ０１とＬｉからなる複合材料（重量比でＴＡＺ０１：Ｌｉ＝１：０．０１、膜厚２０ｎｍ）とを用いた。なお、発光層からの発光を得る際、第１の電極の方が電圧が高くなるように電圧をかける構成とし、第１のキャリア輸送層と第２のキャリア輸送層との間に上述したキャリア輸送性を有する材料よりなる領域と複数の発光領域を備えた発光層が挟まれている。また、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域に用いる材料及び発光領域のホスト材料はＣＢＰ、発光中心となる物質はＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を用いた。発光領域におけるＣＢＰとＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）は重量比で１：０．０８となるようにした。なお、ＣＢＰにＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を分散した材料については、以下ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）とし、ＴＡＺ０１にＬｉを分散した材料はＴＡＺ０１：Ｌｉと示すこととする。本実施例で用いたＴＣＴＡ及びＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の構造式を以下に示す。式（８−１）は、ＴＣＴＡを示し、式（８−２）は、（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を示す。
【０１８８】
【化８】
【０１８９】
当該素子の作製方法を示す。当該素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に有機化合物を含む層を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１９０】
次に、ＤＮＴＰＤを４０ｎｍ、ＴＣＴＡを２０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、素子ＡではＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を２ｎｍ、ＣＢＰを２ｎｍ、順次積層した。ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）２ｎｍとＣＢＰ２ｎｍを１ユニットとすると、素子Ａの発光層は、ＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×２を積層した構成である。同様に、素子ＢはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×３を積層した構成、素子ＣはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×４を積層した構成、素子ＤはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×５を積層した構成、素子ＥはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×６を積層した構成、素子ＦはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×７を積層した構成、素子ＨはＣＢＰ２ｎｍの上にユニット×１を積層した構成である。素子ＧではＤＮＴＰＤとＴＣＴＡの積層膜上にＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を３０ｎｍ成膜した。このように各素子の発光層を形成した後、続いて、ＴＡＺ０１を２０ｎｍ、ＴＡＺ０１：Ｌｉを２０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。各素子の発光層の構成について、表２に示す。
【０１９１】
【表２】
【０１９２】
図２１（Ａ）に素子Ａ〜素子Ｈの発光スペクトル、図２１（Ｂ）に素子Ｈ単独の発光スペクトル、図２１（Ｃ）に素子Ａ〜素子Ｇの発光スペクトルを示す。いずれも５５０ｎｍ付近に発光ピークを有しているが、図２１（Ｂ）と図２１（Ｃ）とを比較するとよく分かるように、素子Ｈのみ、４３０ｎｍ付近に僅かな発光がみられている。これは発光の波長から、第１のキャリア輸送層として用いたＴＣＴＡが発光していると考えられる。これは発光領域が１層では電子をＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）がとらえきれず、突き抜けた電子と正孔がＴＣＴＡ内で再結合したことによって発光が起きたと考えられる。
【０１９３】
図２２に素子Ａ〜素子Ｈの電流―電圧曲線を示す。図２２に示したように、従来の素子構成である素子Ｇに比べ、２ｎｍの発光領域が１つ又は複数設けられた発光層を有する素子（素子Ａ〜Ｆ、Ｈ）のほうがより低い電圧でより多くの電流が流れていることが分かる。また、図２３には輝度−電圧曲線を示した。本発明の発光素子のような一対の電極間に有機化合物を含む層を挟み、電流を流すことで発光する発光素子は電流密度と輝度が比例することから、図２２の結果からも分かるように、従来の素子構成である素子Ｇに比べ、２ｎｍの発光領域が１つ又は複数設けられた発光層を有する素子（素子Ａ〜Ｆ、Ｈ）のほうがより低い電圧で大きな輝度が得られている。
【０１９４】
また、図２４に輝度−電流効率曲線、図２５に輝度−パワー効率曲線を示す。図２４および図２５に示したように、従来の素子構成である素子Ｇは２ｎｍの発光領域が１つ又は複数設けられた発光層を有する素子（素子Ａ〜Ｆ、Ｈ）に比べて、電流−電圧特性および輝度−電圧特性が悪いため、電流効率およびパワー効率も悪い。また、発光領域を一つ有する素子Ｈは、電流−電圧特性および輝度−電圧特性は良いものの、図２１に示したとおり、第１のキャリア輸送層として用いたＴＣＴＡが発光してしまうため、電流効率およびパワー効率が悪いという結果であった。また、素子Ａ〜素子Ｆを比較すると、発光領域の数が変化しても電流効率にはあまり変化がないが、パワー効率は素子によって違いが見られる。
【０１９５】
図２６は、１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率を発光領域の数に対してプロットしたグラフである。図２６に示したとおり、発光領域が一つの素子に比べて、発光領域が２〜７個の素子のパワー効率のほうが優れている。また、発光領域が２〜３個の場合をピークに、発光領域の数の増加に伴ってパワー効率が低下している。これは、発光領域の数が増えることで、駆動電圧が上昇するためである。すなわち、発光領域が２つ以上の場合、電流効率は発光領域の数にほとんど依存しないが（図２４参照）、発光領域の数が増加するにつれて駆動電圧が上昇するため、このような結果になったと言える。以上の結果から、発光領域を複数有する本発明の発光素子は、電流効率が高く、駆動電圧の低い発光素子であり、発光領域の数は２〜３個が最適であることがわかった。
【実施例４】
【０１９６】
本実施例では、実施例３の発光層に用いた発光中心となる物質（Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））およびホスト材料（ＣＢＰ）の還元特性を比較した結果を示す。還元特性は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお、測定には電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ）を用いた。
【０１９７】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【０１９８】
（Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元特性の測定）
まず、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位をＣＶ測定により測定した。測定結果を図２７に示す。測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．２７から−２．３０Ｖまで走査した後、−２．３０Ｖから−０．２７Ｖまで走査することよって行った。なお、走査速度は０．１Ｖ／ｓに設定した。図２７より、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位（Ｅｐｃ）は−２．０３［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であることがわかった。
【０１９９】
ＣＢＰの還元特性については、実施例２（図２０（Ｂ））に記載したとおりである。
【０２００】
以上の結果から、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の還元ピーク電位の絶対値（＝２．０３Ｖ）は、ＣＢＰの還元ピーク電位の絶対値（＞２．６０Ｖ）よりも小さいことがわかった。換言すれば、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の方がＣＢＰよりも還元されやすいことになるので、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の電子親和力はＣＢＰの電子親和力よりも大きいと言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明の発光素子の断面模式図。
【図２】本発明の発光素子の断面模式図。
【図３】本発明の発光素子の断面模式図。
【図４】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図５】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図６】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図７】本発明の発光装置の上面模式図及び断面模式図。
【図８】画素回路の一例を表す回路図。
【図９】保護回路の一例を表す回路図。
【図１０】画素回路の一例を表す回路図。
【図１１】本発明の電子機器を表す模式図。
【図１２】発光領域の作製方法を例示する模式図。
【図１３】発光領域の作製方法を例示する模式図。
【図１４】発光領域の作製方法を例示する模式図。
【図１５】発光領域の作製装置を例示する模式図。
【図１６】素子１乃至素子５の発光スペクトル。
【図１７】素子１乃至素子５の電圧―電流曲線。
【図１８】素子１乃至素子５の電圧―輝度曲線。
【図１９】素子１乃至素子５の輝度―電流効率曲線。
【図２０】Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）及びＣＢＰのＣＶ測定データ。
【図２１】素子Ａ乃至素子Ｈの発光スペクトル。
【図２２】素子Ａ乃至素子Ｈの電圧―電流曲線。
【図２３】素子Ａ乃至素子Ｈの電圧―輝度曲線。
【図２４】素子Ａ乃至素子Ｈの輝度―電流効率曲線。
【図２５】素子Ａ乃至素子Ｈの輝度―パワー効率曲線。
【図２６】発光領域の数−１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率
【図２７】Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）のＣＶ測定データ。
【符号の説明】
【０２０２】
５０ 基板
５１ａ 下地絶縁層
５１ｂ 下地絶縁層
５２ 半導体層
５３ ゲート絶縁膜
５４ ゲート電極
５９ 絶縁膜（水素化膜）
６０ 層間絶縁層
６１ａ 接続部
６１ｂ 配線
６３ 層間絶縁層
６４ 第１の電極
６５ 隔壁
６６ 有機化合物を含む層
６７ 第２の電極
７０ 薄膜トランジスタ
８８ 樹脂
８９ 乾燥剤
９３ 発光素子
９４ 対向基板
１００ 第１の電極
１０１ キャリア輸送層
１０２ 発光層
１０２ａ 発光領域
１０２ｂ 発光領域
１０２ｃ 発光領域
１０２ｄ 発光領域
１０２ｘ 発光領域
１０３ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ａ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ｂ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ｃ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０３ｙ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０４ キャリア輸送層
１０５ 第２の電極
１０６ キャリア注入層
１０７ キャリア注入層
１０８ａ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０８ｂ キャリア輸送性を有する材料よりなる領域
１０９ バッファ層
１０９ａ バッファ層
１０９ｂ バッファ層
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
１４０１ スイッチング用ＴＦＴ
１４０２ 容量素子
１４０３ 駆動用ＴＦＴ
１４０４ 電流制御用ＴＦＴ
１４０５ 発光素子
１４０６ ＴＦＴ
１４１０ 信号線
１４１１ 電源線
１４１２ 電源線
１４１４ 走査線
１４１５ 走査線
１４５１ 選択ＴＦＴ
１４５２ 容量素子
１４５３ 駆動用ＴＦＴ
１４５４ 発光素子
１４５５ 信号線
１４５６ 電源線
１４５７ ゲート線
１４５８ 電源線
１４６１ 消去ダイオード
１４６７ ゲート線
１５００ 画素部
１５５４ 共通電位線
１５５５ 共通電位線
１５６１ ダイオード
１５６２ ダイオード
２００１ 筐体
２００３ 表示部
２００４ スピーカー部
２１０１ 本体
２１０２ 筐体
２１０３ 表示部
２１０４ 音声入力部
２１０５ 音声出力部
２１０６ 操作キー
２１０８ アンテナ
２２０１ 本体
２２０２ 筐体
２２０３ 表示部
２２０４ キーボード
２２０５ 外部接続ポート
２２０６ ポインティングマウス
２３０１ 本体
２３０２ 表示部
２３０３ スイッチ
２３０４ 操作キー
２３０５ 赤外線ポート
２４０１ 筐体
２４０２ 表示部
２４０３ スピーカー部
２４０４ 操作キー
２４０５ 記録媒体挿入部
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 対向基板
４００７ 充填材
４００８ 薄膜トランジスタ
４０１０ 薄膜トランジスタ
４０１１ 発光素子
４０１４ 引き回し配線
４０１５ａ 引き回し配線
４０１５ｂ 引き回し配線
４０１６ 接続端子
４０１８ フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）
４０１９ 異方性導電膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の還元電位の絶対値が前記ホスト材料の還元電位の絶対値より小さいことを特徴とする発光素子。
【請求項４】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の還元電位の絶対値が前記ホスト材料の還元電位の絶対値より小さいことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の電子親和力が前記ホスト材料の電子親和力より大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の電子親和力が前記ホスト材料の電子親和力より大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は燐光材料であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は電子吸引基を有することを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は電子吸引基を有する燐光材料であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記ホスト材料は４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニルであり、前記発光中心となる物質は（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）または（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）であることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記複数の発光領域間の間隔は１０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記複数の発光領域間の間隔は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１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記複数の発光領域の数は２以上５以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記複数の発光領域の数は２もしくは３である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１２のいずれか一項において、
前記複数の発光領域の数は２であ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１５のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は前記ホスト材料に対して０．００１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％含まれていることを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は前記ホスト材料に対して０．０３ｗｔ％乃至３０ｗｔ％含まれている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、
前記有機化合物を含む層は、前記発光層に接してキャリア輸送層を有し、
前記発光層は、前記キャリア輸送層と接する領域に、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域を有し、
前記キャリア輸送性を有する材料よりなる領域は、１ｎｍから５ｎｍの厚さで設けられ、
前記キャリア輸送性を有する材料のバンドギャップは、前記キャリア輸送層に用いる物質のバンドギャップより大きい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１８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手段を有する発光装置。
【請求項２０】
表示部を有し、
前記表示部は請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光素子を有し、
前記発光素子を制御する手段を備えた電子機器。
【請求項１】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の還元電位の絶対値が前記ホスト材料の還元電位の絶対値より小さいことを特徴とする発光素子。
【請求項４】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の還元電位の絶対値が前記ホスト材料の還元電位の絶対値より小さいことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の電子親和力が前記ホスト材料の電子親和力より大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層は、発光層を有し、
前記発光層はホスト材料中に発光中心となる物質を分散した発光領域を複数有し、
前記複数の発光領域の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、
前記複数の発光領域は互いに間隔をおいて形成され、
前記発光中心となる物質の電子親和力が前記ホスト材料の電子親和力より大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は燐光材料であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は電子吸引基を有することを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は電子吸引基を有する燐光材料であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記ホスト材料は４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニルであり、前記発光中心となる物質は（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）または（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）であることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記複数の発光領域間の間隔は１０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記複数の発光領域間の間隔は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１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記複数の発光領域の数は２以上５以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記複数の発光領域の数は２もしくは３である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１２のいずれか一項において、
前記複数の発光領域の数は２であ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１５のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は前記ホスト材料に対して０．００１ｗｔ％乃至５０ｗｔ％含まれていることを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項において、
前記発光中心となる物質は前記ホスト材料に対して０．０３ｗｔ％乃至３０ｗｔ％含まれている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、
前記有機化合物を含む層は、前記発光層に接してキャリア輸送層を有し、
前記発光層は、前記キャリア輸送層と接する領域に、キャリア輸送性を有する材料よりなる領域を有し、
前記キャリア輸送性を有する材料よりなる領域は、１ｎｍから５ｎｍの厚さで設けられ、
前記キャリア輸送性を有する材料のバンドギャップは、前記キャリア輸送層に用いる物質のバンドギャップより大きい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１８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手段を有する発光装置。
【請求項２０】
表示部を有し、
前記表示部は請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光素子を有し、
前記発光素子を制御する手段を備えた電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００７−４２６２４（Ｐ２００７−４２６２４Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８６３１６（Ｐ２００６−１８６３１６）
【出願日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【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２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【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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