発光素子およびそれを用いた発光装置
【課題】発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加の少ない発光素子を提供することを課題とする。また、膜厚の増加に伴った抵抗値の増加の少ない発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する発光素子を提供する。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。
【解決手段】対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する発光素子を提供する。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を含む層を有する発光素子に関し、特に発光素子の層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ等に利用されている発光素子の多くは、一対の電極間に発光物質を含む層が挟まれた構造を有する。このような発光素子では、一方の電極から注入された電子と他方の電極から注入された正孔とが再結合することによって形成された励起子が、基底状態に戻るときに発光する。
【０００３】
このような発光素子の多くは、発光時間が蓄積するに伴って、駆動電圧が増加するという問題を抱えている。
【０００４】
このような問題を解決する技術の一例として、例えば特許文献１では、或特定の構造を有する化合物を適用した有機ＥＬ素子とすることで、素子の駆動時の駆動電圧の上昇等を抑えた有機ＥＬ素子について開示している。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第９８／３００７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加の少ない発光素子を提供することを課題とする。また、本発明は、膜厚の増加に伴った抵抗値の増加の少ない発光素子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】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層は第２の電極に接する。第１の層は正孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００８】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層は第２の電極に接する。第１の層は芳香族アミン化合物と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００９】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は正孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【００１０】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第２の層を間に挟むように順に積層されている。第１の層は芳香族アミン化合物と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光層を含み、ｘ層（ｘは２以上の任意の正の整数）からなる層である。第３の層に含まれる層の中で、第１層目の層は、第２の層と接し、第ｘ層目の層は第２の電極と接する。ここで、第１の電極は、反射率の高い導電物から成る。第３の層のうち、発光層と第２の層との間には、ｙ層（ｙ＜ｘ、ｙは正の整数）の層を有する。また、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第１番目の層へ注入されるように、第２の層と第１層目の層とは接合されており、発光に到る。ここで、第１の層と第２の層とは、数式（１）、（２）、（３）を満たすように膜厚を調節されていることを特徴とする。
【００１２】
【数０１】
【００１３】
数式（１）、（２）、（３）において、ｎｉは第１の層の屈折率、ｄｉは第１の層の膜厚、ｎｉｉは第２の層の屈折率、ｄｉｉは第２の層の膜厚、ｎｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目の層の屈折率、ｄｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目（ｋは自然数）の層の膜厚、ｎｊは発光層の屈折率、ｄｊは発光層における第１の電極側の界面から発光領域までの距離、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。ｄｅｍｉは発光層の膜厚である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、信頼性の高い発光素子が得られる。
【００１５】
また、本発明によって、正孔を発生する層の膜厚に依存した、抵抗値の増加が少ない発光素子が得られる。その結果、電極間の距離を容易に変えられる発光素子が得られる。そして、電極間の距離を長くすることによって、電極表面の凹凸に起因した電極間の短絡を防ぐことができる。また、電極間の距離を調節することで、発光の取り出し効率が最大となるように、光学距離を調節することが容易となる。また、電極間の距離を調節することで、採光面（発光素子から光が射出される面）と見る人の視線がなす角度に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように、光学距離を調節することが容易となる。
【００１６】
また、本発明によって得られた発光素子を、発光装置に適用することによって、長時間の使用に耐える信頼性のよい発光装置を得ることができる。また、本発明によって得られた発光素子を、表示機能を有する発光装置に適用することによって、発光を効率よく外部に取り出すことができ、また光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が少ない良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一態様について説明する。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、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の一態様について図１の発光素子の断面図を用いて説明する。
【００１９】
第１の電極３０１と第２の電極３０２との間に第１の層３１１と第２の層３１２と第３の層３１３とを有する。第１の層３１１と第２の層３１２と第３の層３１３とは、順に積層している。そして、第１の層３１１は第１の電極３０１と接し、第３の層３１３は第２の電極３０２と接する。
【００２０】
また、本形態の発光素子は、次の様に動作する。先ず、第１の電極３０１よりも第２の電極３０２の電位の方が高くなるように電圧を印加すると、第１の層３１１から第１の電極３０１へは正孔が注入され、第２の層３１２から第３の層３１３へは、電子が注入される。また、第２の電極３０２から第３の層３１３へは正孔が注入される。第２の電極３０２から注入された正孔と、第２の層３１２から注入された電子とは、第３の層３１３において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は基底状態に戻るときに発光する。
【００２１】
以下、各層、電極等について具体的に説明する。
【００２２】
第１の層３１１は、正孔を発生する層である。正孔を発生する層としては、例えば、芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層を用いることが好ましい。ここで、芳香族アミン化合物とは、アリールアミン骨格を有する物質である。芳香族アミン化合物の中でも特に、トリフェニルアミンを骨格に含み、４００以上の分子量を有するものが好ましい。また、トリフェニルアミンを骨格に有する芳香族アミン化合物の中でも特にナフチル基のような縮合芳香環を骨格に含むものが好ましい。トリフェニルアミンと縮合芳香環とを骨格に含む芳香族アミン化合物を用いることによって、発光素子の耐熱性が良くなる。芳香族アミン化合物の具体例としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、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）、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，２’，３，３’−テトラキス（４−ジフェニルアミノフェニル）−６，６’−ビスキノキサリン（略称：Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。また、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質について特に限定はなく、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等を用いることができる。ここで、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質は、芳香族アミン化合物に対して、モル比の値が０．５以上２以下（＝芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質／芳香族アミン化合物）と成るように第１の層３１１含まれていることが好ましい。
【００２３】
第２の層３１２は、電子を発生する層である。このような層としては、例えば、電子輸送性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層が挙げられる。ここで、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の輸送性が高い物質である。電子輸送性物質について特に限定はなく、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−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）等の金属錯体の他、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−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（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）等を用いることができる。また、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質について特に限定はなく、例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウム等の希土類金属等を用いることができる。また、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の中から選ばれた物質を、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質として用いても構わない。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等は、反応性が低く、取り扱いが容易である。ここで、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質は、電子輸送性物質に対して、モル比の値が０．５以上２以下（＝電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質／電子輸送性物質）と成るように含まれていることが好ましい。また、第２の層３１２は、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンのようなｎ型の半導体から成る層であってもよい。
【００２４】
第３の層３１３は、発光層を含む層である。第３の層３１３の層構造について特に限定はなく、単層でも多層でも構わない。例えば、図１に示すように、第３の層３１３は、発光層３２２の他、電子輸送層３２１、正孔輸送層３２３、正孔注入層３２４を含んでいてもよいし、或いは発光層のみから成る単層であってもよい。
【００２５】
発光層３２２は発光物質を含む層である。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質である。第３の層３１３について特に限定はないが、発光物質が、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、分散して含まれた層であることが好ましい。これによって、発光物質からの発光が、発光物質自体の濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップを言う。
【００２６】
発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、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）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、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）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。
【００２７】
また、発光物質を分散状態にするために用いる物質について特に限定はなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、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）等の金属錯体等を用いることができる。
【００２８】
以上のような、発光素子において、第２の層３１２に含まれる電子輸送性物質の電子親和力と、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層に含まれる物質の電子親和力との差は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。また、第２の層３１２がｎ型の半導体から成るとき、ｎ型の半導体の仕事関数と、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層に含まれる物質の電子親和力との差は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。
【００２９】
なお、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層とは、第３の層３１３が本形態のような層構造を有するときは電子輸送層３２１がこれに該当する。そして、第３の層３１３が発光層のみから成るとき、または、電子輸送層３２１等を有しないときは発光層がこれに該当する。発光層が第２の層３１２と接する場合において、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層に含まれる物質とは、発光物質を分散状態とするための物質、または発光物質そのものである。これは、Ａｌｑ３等のように特に分散状態としなくても発光することができ、且つキャリアの輸送性の良い発光物質を用いる場合には、分散状態とすることなく発光物質それ自体から成る層そのものを発光層として機能させることができるためである。このように、第３の層３１３が第２の層３１２と第３の層３１３とを接合することによって、第２の層３１２から第３の層３１３への電子の注入が容易になる。
【００３０】
ここで、第１の電極３０１と第２の電極３０２とは、いずれか一若しくは両方が可視光を透過でき、導電性を有する物質で形成されていることが好ましい。これによって、第１の電極３０１と第２の電極３０２の少なくとも一方の電極を介して発光を外部に取り出すことができる。
【００３１】
第１の電極３０１について特に限定はなく、アルミニウムの他、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができる。
【００３２】
また、第２の電極３０２についても特に限定はないが、本形態の発光素子のように第３の層３１３へ正孔を注入する機能を担うときは、仕事関数の大きい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができる。なお、第２の電極３０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【００３３】
なお、前述のように、本形態では、第２の層３１２と発光層３２２との間に電子輸送層３２１を有する。ここで、電子輸送層３２１とは、注入された電子を発光層３２２へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層３２１を設け、第１の電極３０１および金属が含まれた第２の層３１２と、発光層３２２とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。
【００３４】
電子輸送層３２１について特に限定はなく、電子輸送性物質を用いて形成することができる。電子輸送性物質としては、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ等が挙げられる。また、電子輸送性物質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する電子輸送性物質を用いて電子輸送層３２１を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧を下げることができる。また、電子輸送層３２１は、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。
【００３５】
また、本形態では、第２の電極３０２と発光層３２２との間には、図１に示すように、正孔輸送層３２３を有する。ここで、正孔輸送層３２３とは、第２の電極３０２から注入された正孔を発光層３２２へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層３２３を設け、第２の電極３０２と発光層３２２とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。
【００３６】
正孔輸送層３２３について、特に限定はなく、正孔輸送性物質を用いて形成することができる。ここで正孔輸送性物質とは電子よりも正孔の移動度が高い物質である。正孔輸送性物質としては、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）等が挙げられる。また、正孔輸送性物質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質を用いて正孔輸送層３２３を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧を下げることができる。また、正孔輸送層３２３は、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。
【００３７】
さらに、第２の電極３０２と正孔輸送層３２３との間には、図１に示すように、正孔注入層３２４を有していてもよい。ここで、正孔注入層３２４とは、第２の電極３０２から正孔輸送層３２３へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。
【００３８】
正孔注入層３２４について特に限定はなく、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物によって形成されたものを用いることができる。この他、上述したＨ２Ｐｃ、ＣｕＰＣ、ＶＯＰｃ等のフタロシアニン系の化合物、ＤＮＴＰＤ等の芳香族アミン系の化合物、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）混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子によっても正孔注入層３２４を形成することができる。また、芳香族アミン化合物および正孔輸送性物質の中から選ばれる少なくとも一以上の物質と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを混合させて、正孔注入層３２４を形成してもよい。
【００３９】
以上に述べた本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、信頼性の高い素子である。なお、ここでは、任意の輝度を得るために印加する電圧を駆動電圧という。
【００４０】
また、本発明の発光素子は、正孔を発生する層（第１の層３１１）の膜厚に依存した、任意の電流を流すために印加する電圧の変化が少ない。その為、例えば、第１の層３１１の膜厚を厚くし、電極間の距離を長くすることによって、第１の電極３０１と第２の電極３０２との短絡を防ぐことが容易である。
【００４１】
（実施の形態２）
本形態では、正孔を発生する層の膜厚を調節することによって、発光の外部取り出し効率が高く、また採光面を見る角度（採光面とそれを見る人の視線とがなす角度）に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように反射面から採光面（若しくは発光領域）までの光学距離を調節した発光素子の態様について図２４を用いて説明する。
【００４２】
図２４の発光素子は、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に、正孔を発生する第１の層２１１と、電子を発生する第２の層２１２と、発光物質を含む第３の層２１３とを有する。第１の層２１１と第２の層２１２と第３の層２１３とは、第２の層２１２を間に挟むように順に積層し、第１の層２１１は第１の電極２０１と接し、第３の層２１３は第２の電極２０２と接する。
【００４３】
ここで、第１の電極２０１は、反射率の高い導電物から成る電極、所謂反射電極である。反射率の高い導電物としては、アルミニウム、銀の他、これら金属の合金（Ａｌ：Ｌｉ合金、Ｍｇ：Ａｇ合金など）等も用いることができる。また、反射率は、５０％以上１００％以下が好ましい。また、第２の電極２０２は、可視光を透過できる導電物から成る電極である。可視光を透過できる導電物について特に限定はなく、インジウム錫酸化物の他、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％酸化亜鉛を含む酸化インジウム等を用いることができる。
【００４４】
第１の電極２０１の電位よりも第２の電極２０２の電位の方が高くなるように電圧を印加したとき、第１の層２１１から第１の電極２０１へは正孔が注入され、第２の層２１２から第３の層２１３へは電子が注入される。また第２の電極２０２から第３の層２１３へは正孔が注入される。
【００４５】
第３の層２１３において電子と正孔とは再結合し、これによって発光物質が励起状態となる。そして、励起状態になった発光物質が基底状態に戻るときに発光する。このようにして発光が生じる領域を特に発光領域という。そして、発光領域が形成されるように、発光物質を含んだ層を発光層という。なお、発光領域は、発光層の少なくとも一部において形成される。
【００４６】
本形態の発光素子において、第３の層２１３は、発光層２２２の他、電子輸送層２２１、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２４を含む。但し、第３の層２１３の層構造は、図２４に示したものに限定されるものではなく、例えば発光層のみから成る単層構造のものであってもよい。
【００４７】
また、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３は、それぞれ、実施の形態１に記載の第１の層３１１、第２の層３１２、第３の層３１３と同様の物質を用いて形成すればよい。また、電子輸送層２２１、発光層２２２、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２４についても、それぞれ、実施の形態１に記載の電子輸送層３２１、発光層３２２、正孔輸送層３２３、正孔注入層３２４と同様の物質を用いて形成すればよい。
【００４８】
反射電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じる。これによって生じる光の干渉効果により、発光領域と反射電極との光学距離（即ち、屈折率×距離）が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、１／４、３／４、５／４・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が高くなり、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即ち、ｍ＝１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなる。
【００４９】
したがって、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と正孔輸送層２２３との界面近傍である場合は、下記数式（４）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１、発光層２２２の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う抵抗値の増加を低く抑えることができる。ここで、抵抗値とは、印加した電圧値（Ｖ）を、印加した電圧に応じて発光素子に流れる電流（ｍＡ）で割ることによって得られる値である。
【００５０】
【数０２】
【００５１】
数式（４）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００５２】
一方、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と電子輸送層２２１との界面近傍である場合は、数式（５）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う抵抗値の増加を低く抑えることができる。
【００５３】
【数０３】
【００５４】
数式（５）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００５５】
また、本形態の発光素子において、発光層２２２の全域に渡り発光領域が形成される場合は、数式（６）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。
【数０４】
【００５６】
数式（６）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００５７】
数式（４）、（５）、（６）において、ｍは１≦ｍ≦１０であることが好ましい。また、発光素子からの発光とは、発光素子外部に放射される、発光物質に由来した発光のことである。また、発光の波長とは、発光スペクトルにおいて極大値を示す波長についての理論値である。
【００５８】
また、特に、第１の層２１１を芳香族アミン化合物を用いて形成し、第２の層２１２を正孔移動度よりも電子移動度の方が高い物質を用いて形成するときは、上記数式（４）、（５）、（６）において、特にｄｉ≧ｄｉｉであることが好ましい。これによって、層の厚さの増加に伴う抵抗値の増加をさらに少なくすることができる。これは、電子よりも正孔を移動し易い芳香族アミン化合物の方が多く存在し、また、より高い電子移動度を有する芳香族アミン化合物よりも、より高い正孔移動度を有する芳香族アミン化合物を得る方が容易である為である。このように、本発明の発光素子は、芳香族アミン化合物を有効に活用することが出来るものである。そして、芳香族アミン化合物を有効に活用することが出来ることに依って、発光素子を作製する為に用いる物質の選択性が拡がり、発光素子の作製が容易になる。
【００５９】
なお、本形態では、第２の層２１２と発光層２２２との間に、電子輸送層２２１を有する構造の発光素子について説明したが、電子輸送層２２１と異なる層を他に有していてもよい。その場合、数式（６）におけるｎ１ｄ１は、ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２・・・・＋ｎｋｄｋ＋・・・のように表される。
【００６０】
（実施の形態３）
本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく信頼性の高い素子であるため、本発明の発光素子を例えば画素部に適用することで、消費電力の増加の少ない発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、電極間の短絡を防ぐことが容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用することで、短絡に起因した欠陥の少ない良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、発光の外部取り出し効率を高くすることが容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用することで、低消費電力で表示動作を行うことができる発光装置を得ることができる。
【００６１】
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を用いて説明する。
【００６２】
図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、それぞれの駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
【００６３】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００６４】
図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００６５】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれトランジスタの第１電極、トランジスタの第２電極と表記する。
【００６６】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００６７】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００６８】
次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。
【００６９】
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。
【００７０】
１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２３：２２：２１：２０＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。
【００７１】
１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
【００７２】
サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次のサブフレーム（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。
【００７３】
なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。
【００７４】
ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。
【００７５】
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、発光素子９０３は発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。
【００７６】
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
【００７７】
なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。
【００７８】
先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５とを接続させる共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。
【００７９】
以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。
【００８０】
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。
【００８１】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。
【００８２】
（実施の形態４）
本発明の発光素子を含む発光装置の断面図の一態様について、図７を用いて説明する。
【００８３】
図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に正孔を発生する層と電子を発生する層と発光物質を含む層とが積層された層１５を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板１０上に設けられている。
【００８４】
なお、図７に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層、２４はｎ型の半導体層、２５は電極、２６は保護膜である。
【００８５】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
【００８６】
なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端する為に水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。この珪化物気体をＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲、圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ、基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃、膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／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。なお、セミアモルファス半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ２／Ｖｓｅｃとなる。
【００８７】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
【００８８】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【００８９】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、水素、若しくはアルキル基等の有機基を置換基として有する化合物。）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００９０】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【００９１】
なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図７（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【００９２】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。１９ａはアクリルやシロキサン、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００９３】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。
【００９４】
また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタである。
【００９５】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図３０には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図３０において、基板９５１上の電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層及び電子を発生する層、正孔を発生する層が順に積層した層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
【００９６】
（実施の形態５）
本発明の発光装置を実装することによって、表示部等に関する消費電力の増加が少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光装置を実装することによって、画素の欠陥等が少なく良好な画像を表示できる表示装置等の電子機器を得ることができる。また、本発明の発光装置を実装することによって、消費電力の少ない電子機器を得ることが出来る。
【００９７】
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。
【００９８】
図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【００９９】
図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２、表示部５５５１、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部５５５１として組み込むことで電話機を完成できる。
【０１００】
図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。
【０１０１】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。
【０１０２】
なお、本形態に記載した電子機器の他、ナビゲイション装置、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。
【実施例１】
【０１０３】
本実施例では、正孔を発生する機能を有する層において、芳香族アミン化合物と、その物質に対し電子受容性を示す物質との混合割合が異なる四つの発光素子、発光素子（１）、発光素子（２）、発光素子（３）、発光素子（４）の作製方法と、それらの素子の特性について図２を用いて説明する。
【０１０４】
基板７０１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７０２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７０１はガラスから成るものを用いた。
【０１０５】
次に、第２の電極７０２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）を、真空蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物から成る第１１の層７０３を形成した。ここで、膜厚は５ｎｍとなるようにした。
【０１０６】
次に、第１１の層７０３上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤまたはＮＰＢ）を、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７０４を形成した。ここで、膜厚は５５ｎｍとなるようにした。
【０１０７】
次に第１２の層７０４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第１３の層７０５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００５（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３５ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１０８】
次に第１３の層７０５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層７０６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１０９】
次に、第１４の層７０６の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７０７を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１１０】
次に、第２の層７０７の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料として、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層７０８を形成した。ここで、発光素子（１）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は０．５（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、発光素子（２）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１．０（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、発光素子（３）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１．５（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、発光素子（４）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は２．０（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、膜厚は、それぞれ、２０ｎｍとなるようにした。
【０１１１】
次に、第１の層７０８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７０９を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１１２】
以上のようにして作製した発光素子において、第１の電極７０９の電位よりも第２の電極７０２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層７０８において発生した正孔は第１の電極７０９へ注入され、第２の層７０７において発生した電子は第１４の層７０６へ注入され、第２の電極７０２から第１１の層７０３へは正孔が注入される。そして、第２の電極７０２から注入された正孔と、第２の層７０７から注入された電子とは、第１３の層７０５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層７０５は発光層として機能する。なお、第１１の層７０３は、正孔注入層として機能し、第１２の層７０４は正孔輸送層として機能し、第１４の層７０６は電子輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１４の層７０６を形成している物質と第２の層７０７に含まれる電子輸送性物質は、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１１３】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図９に、電流密度−輝度特性を図１０に、電圧−電流特性を図１１に示す。図９において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図１０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図１１において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図９〜１１において、▲印は発光素子（１）、●印は発光素子（２）、○印は発光素子（３）、■印は発光素子（４）の特性を表す。
【０１１４】
図９〜１１、から、いずれの発光素子についても、良好に動作していることが分かる。また、特に、第１の層７０８におけるＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）が１〜２である発光素子（２）〜（４）では、任意の電圧を印加したときに得られる輝度が高く、また電流値も大きいことが分かる。このように、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）が１〜２になるように調節することで、低い駆動電圧で動作する発光素子を得られる。
【０１１５】
次に、本実施例の発光素子について、連続点灯試験を行った結果について説明する。連続点灯試験は、上記のようにして作製した発光素子を、窒素雰囲気で封止した後、常温下で、次のようにして行った。
【０１１６】
図１０からも分かるように、初期状態の本発明の発光素子において、３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光するために必要な電流密度は２６．７５ｍＡ／ｃｍ２である。本実施例では、２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流を一定時間を流し続け、２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流を流すのに必要な電圧の経時変化、並びに輝度の経時変化について調べた。測定結果を図１２、１３に示す。図１２において、横軸は経過した時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流を流すのに必要な電圧（Ｖ）を表す。また、図１３において、横軸は経過した時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は輝度（任意単位）を表す。なお、輝度（任意単位）は、初期状態の輝度を１００として表した、初期輝度に対する相対値（任意時間における輝度を初期輝度で割り、さらに１００倍して求めた値。）である。
【０１１７】
図１２より、いずれの発光素子においても２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流を流すのに必要な電圧は、１００時間経過後において、初期状態よりも約１Ｖしか高くなっていないことが分かる。このことから、本発明の発光素子が、経時変化に伴った電圧の上昇の少ない良好な素子であることが分かる。
【実施例２】
【０１１８】
本発明の発光素子の作製方法について図１４を用いて説明する。
【０１１９】
基板７３１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７３２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７３１はガラスから成るものを用いた。
【０１２０】
次に、第２の電極７３２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）とＮＰＢとを原料として、共蒸着法によって、モリブデン酸化物とＮＰＢとを含む第１１の層７３３を形成した。ここで、膜厚は５０ｎｍとなるようにした。なお、モリブデン酸化物とＮＰＢとの重量比は０．２対１（＝モリブデン酸化物：ＮＰＢ）となるように調節した。
【０１２１】
次に、第１１の層７３３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７３４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１２２】
次に第１２の層７３４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第１３の層７３５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００５（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３５ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１２３】
次に第１３の層７３５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層７３６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１２４】
次に、第１４の層７３６の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７３７を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１２５】
次に、第２の層７３７の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料として、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層７３８を形成した。
ここで、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１．０（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、膜厚は、２０ｎｍとなるようにした。
【０１２６】
次に、第１の層７３８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７３９を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１２７】
以上のようにして作製した発光素子において第１の電極７３９の電位よりも第２の電極７３２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層７３８において発生した正孔は第１の電極７３９へ注入され、第２の層７３７において発生した電子は第１４の層７３６へ注入され、第２の電極７３２から第１１の層７３３へは正孔が注入される。そして、第２の電極７３２から注入された正孔と、第２の層７３７から注入された電子とは、第１３の層７３５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層７３５は発光層として機能する。なお、第１１の層７３３は、正孔注入層として機能し、第１２の層７３４は正孔輸送層として機能し、第１４の層７３６は電子輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１４の層７３６を形成している物質と第２の層７３７に含まれる電子輸送性物質は、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１２８】
（比較例）
次に比較例の発光素子の作製方法について図１５を用いて説明する。
【０１２９】
基板７５１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７５２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７５１はガラスから成るものを用いた。
【０１３０】
次に、第２の電極７５２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）とＮＰＢとを原料として、共蒸着法によって、モリブデン酸化物とＮＰＢとを含む第１１の層７５３を形成した。ここで、膜厚は５０ｎｍとなるようにした。なお、モリブデン酸化物とＮＰＢとの重量比は０．２対１（＝モリブデン酸化物：ＮＰＢ）となるように調節した。
【０１３１】
次に、第１１の層７５３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７５４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１３２】
次に第１２の層７５４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とクマリン６とを含む第１３の層７５５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００５（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３５ｎｍとなるようにした。
【０１３３】
次に第１３の層７５５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層７５６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１３４】
次に、第１４の層７５６の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７５７を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１３５】
次に、第２の層７５７の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７５８を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１３６】
以上のようにして、実施例２の本発明の発光素子に対する比較例の発光素子を作製した。以上のことから分かるように、比較例の発光素子においては、実施例２の第１の層７３８に相当する層が含まれていない。
【０１３７】
実施例２の発光素子と、比較例の発光素子の電圧−輝度特性を図１６に電圧−電流特性を図１７に示す。図１６おいて横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図１７において横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図１６、１７において、●印は実施例２（本発明）の発光素子の特性を表し、▲印は比較例の発光素子の特性を表す。
【０１３８】
図１６から、任意の電圧を印加したときに得られる輝度は、本発明の発光素子の方が比較例の発光素子よりも高いことが分かる。また、図１７から、任意の電圧を印加したときに発光素子に流れる電流は、本発明の発光素子の方が比較例の発光素子よりも多いことが分かる。以上のことから、本発明の発光素子は、低い駆動電圧で動作することができる良好な素子であることが分かる。
【０１３９】
なお、実施例１および実施例２のいずれの発光素子についても、発光層として機能する層の他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層等として機能する層を形成しているが、必ずしもこれらの層を設けなくてもよい。また、実施例１、実施例２では、共に、発光層として機能する層を形成した後、電子を発生する層を形成し、さらにその後正孔を発生する層を形成しているが、本発明の発光素子の作製方法はこれに限定されるものではない。例えば、正孔を発生する層を形成した後、電子を発生する層を形成し、さらにその後発光層として機能する層を含む層を形成しても構わない。
【実施例３】
【０１４０】
本実施例では、正孔を発生する層の膜厚が異なる七つの発光素子、発光素子（５）、発光素子（６）、発光素子（７）、発光素子（８）、発光素子（９）発光素子（１０）、発光素子（１１）の作製方法と、それらの素子の特性について図１８を用いて説明する。
【０１４１】
基板７７１上に、インジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７７２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７７１はガラスから成るものを用いた。
【０１４２】
次に、第２の電極７７２の上に、ＣｕＰＣを、真空蒸着法によって成膜し、ＣｕＰＣから成る第１１の層７７３を形成した。ここで、膜厚は２０ｎｍとなるようにした。
【０１４３】
次に、第１１の層７７３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７７４を形成した。ここで、膜厚は４０ｎｍとなるようにした。
【０１４４】
次に第１２の層７７４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とクマリン６とを含む第１３の層７７５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００３（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、４０ｎｍとなるようにした。
【０１４５】
次に、第１３の層７７５の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７７６を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は３０ｎｍとなるようにした。
【０１４６】
次に、第２の層７７６の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料とし、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層７７７を形成した。ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）は１．２５となるようにした。ここで、発光素子（５）については、膜厚は０ｎｍとなるようにした。つまり発光素子（５）については第１の層７７７は形成していない。また、発光素子（６）については、膜厚は１００ｎｍとなるようにした。また、発光素子（７）については、膜厚は１２０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（８）については、膜厚は１４０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（９）については、膜厚は１６０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（１０）については、膜厚は１８０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（１１）については、膜厚は２００ｎｍとなるようにした。
【０１４７】
次に、第１の層７７７の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７７８を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１４８】
以上のようにして作製した発光素子において第１の電極７７８の電位よりも第２の電極７７２の電位の方が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層７７７において発生した正孔は第１の電極７７８へ注入され、第２の層７７６において発生した電子は第１３の層７７５へ注入され、第２の電極７７２から第１１の層７７３へは正孔が注入される。そして、第２の電極７７２から注入された正孔と、第２の層７７６から注入された電子とは、第１３の層７７５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層７７５は発光層として機能する。なお、第１１の層７７３は、正孔注入層として機能し、第１２の層７７４は正孔輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１３の層７７５を形成している物質と第２の層７７６に含まれる電子輸送性物質とは、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１４９】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図１９に、電圧−電流特性を図２０に、輝度−電流効率特性を図２１に示す。図１９において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図２０において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図２１において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。図１９、２０、２１において、●印は発光素子（５）、▲印は発光素子（６）、△印は発光素子（７）、■印は発光素子（８）、□印は発光素子（９）、◇印は発光素子（１０）、○印は発光素子（１１）の特性を表す。
【０１５０】
図２０より、任意の電圧を印加したときに発光素子に流れる電流の大きさは、正孔を発生する機能を有する第１の層７７７の膜厚を変えても、殆ど変化しないことが分かる。一方、図１９より、任意の電圧を印加したときの輝度の大きさは、第１の層７７７の膜厚によって大きく異なることが分かる。
【０１５１】
また、図２２は、発光素子（５）〜（１１）における第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離（ｎｍ）に対し、電流効率（ｃｄ／Ａ）をプロット（●印）した図である。曲線は、発光効率の変化を表す近似曲線である。なお、電流効率は、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させたときの値である。図２２において、横軸は距離（ｎｍ）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。図２２より、電流効率は、第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離（第１３の層７７５と第２の層７７６と第１の層７７７のそれぞれの膜厚の和）に依存して変化し、第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離が２００ｎｍを超えると徐々に増加することが分かる。これは、発光領域と第１の電極との光学距離（即ち、屈折率×距離）が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（すなわち１／４、３／４、５／４・・・倍）の時には発光の外部取り出し効率が高くなり、ｍ／２倍（即ち１／２、１、３／２・・・倍）の時には発光の外部取り出し効率が低くなる干渉効果のためと考えられる。このように、本実施例では、第１の層７７７の膜厚を１６０ｎｍよりも大きくとすることで、効率よく発光を外部に取り出せると共に、電極間の短絡を防ぐことができ、また、膜厚の増加による抵抗値の増加が殆どみられない発光素子を得ることができた。
【０１５２】
また、発光素子（５）、発光素子（７）、発光素子（１１）について、採光面を見る角度（採光面と、測定面の法線（採光面を見る人の視線に相当）とがなす角度に依存した発光スペクトルの変化を調べた結果を図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。
【０１５３】
測定は、採光面を観察する角度、つまり、採光面の法線と測定面の法線とのなす角度を０〜７０度の範囲で１０度毎に変えて発光スペクトルを測定することによって行った。
【０１５４】
図２３（Ａ）は発光素子（５）の発光スペクトルの変化を調べた結果であり、図２３（Ｂ）は発光素子（７）の発光スペクトルの変化を調べた結果であり、図２３（Ｃ）は発光素子（１１）の発光スペクトルの変化を調べた結果である。
【０１５５】
図２３（Ｂ）において、発光スペクトルは、角度が３０度よりも小さいときは約５０７ｎｍにおいて発光強度の最大値を有するのに対し、角度が４０度よりも大きいときに約５５５ｎｍにおいて発光強度の最大値を有するように、角度に依存して変化している。このように、発光素子（７）は、角度が変わると共に発光スペクトルの形状も大きく変化し、採光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が大きいことが分かる。一方、図２３（Ａ）、（Ｃ）では、角度が大きくなるに伴って発光強度は小さくなるものの、発光強度の最大値を示す波長は変わらない。このように、発光素子（５）、発光素子（１１）については、角度の変化に伴った発光スペクトルの形状の変化が少なく、採光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が少ないことが分かる。
【実施例４】
【０１５６】
本実施例では、リチウム酸化物を用いて作製した二つの本発明の発光素子、発光素子（１２）、発光素子（１３）の作製方法と、それらの素子の特性について図２５〜２８を用いて説明する。
【０１５７】
基板５５１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極５５２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板５５１はガラスから成るものを用いた。
【０１５８】
次に、第２の電極５５２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）とＮＰＢとを原料とし、共蒸着法によって、モリブデン酸化物とＮＰＢとを含む第１１の層５５３を形成した。ここで、第１１の層５５３におけるモリブデン酸化物とＴＰＡＱｎとの重量比は、１対４（＝モリブデン酸化物：ＮＰＢ）となるように調節した。ここで、膜厚は、それぞれの発光素子につき、５０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、真空蒸着法のひとつであり、ひとつの処理室内に設けられた複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１５９】
次に、第１１の層５５３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層５５４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１６０】
次に第１２の層５５４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第１３の層５５５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．０１（Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、４０ｎｍとなるようにした。
【０１６１】
次に第１３の層５５５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層５５６を形成した。ここで、膜厚は２０ｎｍと成るようにした。
【０１６２】
次に、第１４の層５５６の上に、Ａｌｑ３とリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）とを原料とし、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とリチウム酸化物とを含む第２の層５５７を形成した。ここで、発光素子（１２）においては、Ａｌｑ３とリチウム酸化物との重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：リチウム酸化物）となるように調節した。また、発光素子（１３）においては、Ａｌｑ３とリチウム酸化物との重量比は１対０．０５（＝Ａｌｑ３：リチウム酸化物）、モル比に換算すると１．３（＝Ａｌｑ３／リチウム酸化物）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１６３】
次に、第２の層５５７の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料とし、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層５５８を形成した。ここで、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）、重量比では４：１（＝ＮＰＢ：モリブデン酸化物）となるように調節した。また、膜厚は、１０ｎｍとなるようにした。
【０１６４】
次に、第１の層５５８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極５５９を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１６５】
以上のようにして作製した発光素子において、第１の電極５５９の電位よりも第２の電極５５２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層５５８において発生した正孔は第１の電極５５９へ注入され、第２の層５５７において発生した電子は第１４の層５５６へ注入され、第２の電極５５２から第１１の層５５３へは正孔が注入される。そして、第２の電極５５２から注入された正孔と、第２の層５５７から注入された電子とは、第１３の層５５５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層５５５は発光層として機能する。なお、第１１の層５５３は、正孔注入層として機能し、第１２の層５５４は正孔輸送層として機能し、第１４の層５５６は電子輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１４の層５５６を形成している物質と第２の層５５７に含まれる電子輸送性物質とは、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１６６】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図２６に、電流密度−輝度特性を図２７に、電圧−電流特性を図２８に示す。図２６において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図２７において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図２８において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図２６〜２８において、●印は発光素子（１２）、○印は発光素子（１３）の特性を表す。
【０１６７】
図２６〜２８から、いずれの発光素子についても、良好に動作していることが分かる。本実施例のようにリチウム酸化物を用いて第２の層５５７を用いても本発明の発光素子を作製できることが分かる。
【実施例５】
【０１６８】
本実施例では、芳香族アミン化合物と、その化合物に対し電子受容性を示す物質とを含む層が正孔を発生していることを確認した実験、及びその結果について説明する。
【０１６９】
本実施例では、芳香族アミン化合物のみを用いて作製した三つの試料、試料１、試料２、試料３と、芳香族アミン化合物と、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質とを用いて作製した三つの試料、試料４、試料５、試料６と、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質のみを用いて作製した試料７との合計７つの試料を用意した。
【０１７０】
試料１〜試料３は、ガラス基板上に、芳香族アミン化合物を含む層を、真空蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さとなるように形成することによって作製した。また、試料４〜試料６は、ガラス基板上に、芳香族アミン化合物と、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層を、共蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さとなるように形成することによって作製した。試料４〜試料６において、芳香族アミン化合物と、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質とのモル比は、芳香族アミン化合物：芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質＝１：１となるようにした。試料７は、ガラス基板上に、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質を含む層を、真空蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さとなるように形成することによって作製した。
【０１７１】
各試料に含まれる、芳香族アミン化合物（Ａ）、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質（Ｂ）とを表１に示す。
【０１７２】
【表０１】
【０１７３】
試料１〜試料７のそれぞれに対し、３００ｎｍから８００ｎｍ迄波長を変えながら光を照射し、それぞれの波長において各試料に設けられた層を透過する光の透過率（％）を調べた。これによって得られた透過スペクトルを図２９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
【０１７４】
図２９（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は照射した光の波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を表す。図２９（Ａ）は試料１、試料４、試料７についての透過スペクトルを示した図であり、図２９（Ｂ）は試料２、試料５、試料７についての透過スペクトルを示した図であり、図２９（Ｃ）は試料３、試料６、試料７についての透過スペクトルを示した図である。図２９（Ａ）〜（Ｃ）から、試料４〜試料６の透過スペクトルと、試料１〜試料３及び試料７の透過スペクトルとを比較すると、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長域において、試料４〜試料６では透過率が下がった後再び上がるような傾向を示すのに対し（破線で囲んだ部分）、試料１〜試料３及び試料７では透過率が下がる若しくは上がるのみで、極大値を有しないことが分かる。この結果は、試料４〜試料６では、芳香族アミン化合物と、その化合物に対し電子受容性を示す物質との間で電子の授受が行われていることを表す。従って、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質は芳香族アミン化合物から電子を受け取り、芳香族アミン化合物は正に帯電している、つまり試料４〜試料６には正孔が発生していると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図２】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図３】本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。
【図４】本発明を適用した発光装置に含まれる回路の一態様について説明する図。
【図５】本発明を適用した発光装置の上面図。
【図６】本発明を適用した発光装置のフレーム動作の一態様について説明する図。
【図７】本発明を適用した発光装置の断面図。
【図８】本発明を適用した電子機器の図。
【図９】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図１０】本発明の発光素子の電流密度−輝度特性の図。
【図１１】本発明の発光素子の電圧−電流特性の図。
【図１２】本発明の発光素子について経時変化に伴った電圧の変化を測定した結果の図。
【図１３】本発明の発光素子について経時変化に伴った輝度の変化を測定した結果の図。
【図１４】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図１５】比較例の発光素子の積層構造を表した図。
【図１６】本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図１７】本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−電流特性の図。
【図１８】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図１９】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図２０】本発明の発光素子の電流−電圧特性の図。
【図２１】本発明の発光素子の輝度−電流効率特性の図。
【図２２】第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離（ｎｍ）に対する電流効率（ｃｄ／Ａ）の変化について調べた図。
【図２３】採光面を観察する角度に依存した発光スペクトルの形状の変化について調べた図。
【図２４】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図２５】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図２６】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図２７】本発明の発光素子の電流密度−輝度特性の図。
【図２８】本発明の発光素子の輝度−電流特性の図。
【図２９】試料１〜試料７の透過スペクトルを表す図。
【図３０】本発明を適用した発光装置の斜視図。
【符号の説明】
【０１７６】
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 第３の層
３２１ 電子輸送層
３２２ 発光層
３２３ 正孔輸送層
３２４ 正孔注入層
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２２２ 発光層
２２１ 電子輸送層
２２３ 正孔輸送層
２２４ 正孔注入層
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９０１ 第１のトランジスタ
９０２ 第２のトランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
１００１ 第１のトランジスタ
１００２ 第２のトランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 電極
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
５０１ａ 期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ａ 期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ａ 期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ａ 期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 層
１６ 層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 層間絶縁膜
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
７０１ 基板
７０２ 第２の電極
７０３ 第１１の層
７０４ 第１２の層
７０５ 第１３の層
７０６ 第１４の層
７０７ 第２の層
７０８ 第１の層
７０９ 第１の電極
７３１ 基板
７３２ 第２の電極
７３３ 第１１の層
７３４ 第１２の層
７３５ 第１３の層
７３６ 第１４の層
７３７ 第２の層
７３８ 第１の層
７３９ 第１の電極
７５１ 基板
７５２ 第２の電極
７５３ 第１１の層
７５４ 第１２の層
７５５ 第１３の層
７５６ 第１４の層
７５７ 第２の層
７５８ 第１の電極
７７１ 基板
７７２ 第２の電極
７７３ 第１１の層
７７４ 第１２の層
７７５ 第１３の層
７７６ 第２の層
７７７ 第１の層
７７８ 第１の電極
５５１ 基板
５５２ 第２の電極
５５３ 第１１の層
５５４ 第１２の層
５５５ 第１３の層
５５６ 第１４の層
５５７ 第２の層
５５８ 第１の層
５５９ 第１の電極
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を含む層を有する発光素子に関し、特に発光素子の層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ等に利用されている発光素子の多くは、一対の電極間に発光物質を含む層が挟まれた構造を有する。このような発光素子では、一方の電極から注入された電子と他方の電極から注入された正孔とが再結合することによって形成された励起子が、基底状態に戻るときに発光する。
【０００３】
このような発光素子の多くは、発光時間が蓄積するに伴って、駆動電圧が増加するという問題を抱えている。
【０００４】
このような問題を解決する技術の一例として、例えば特許文献１では、或特定の構造を有する化合物を適用した有機ＥＬ素子とすることで、素子の駆動時の駆動電圧の上昇等を抑えた有機ＥＬ素子について開示している。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第９８／３００７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加の少ない発光素子を提供することを課題とする。また、本発明は、膜厚の増加に伴った抵抗値の増加の少ない発光素子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】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層は第２の電極に接する。第１の層は正孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００８】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層は第２の電極に接する。第１の層は芳香族アミン化合物と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００９】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は正孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【００１０】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第２の層を間に挟むように順に積層されている。第１の層は芳香族アミン化合物と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層は正孔よりも電子の輸送性が高い物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光層を含み、ｘ層（ｘは２以上の任意の正の整数）からなる層である。第３の層に含まれる層の中で、第１層目の層は、第２の層と接し、第ｘ層目の層は第２の電極と接する。ここで、第１の電極は、反射率の高い導電物から成る。第３の層のうち、発光層と第２の層との間には、ｙ層（ｙ＜ｘ、ｙは正の整数）の層を有する。また、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第１番目の層へ注入されるように、第２の層と第１層目の層とは接合されており、発光に到る。ここで、第１の層と第２の層とは、数式（１）、（２）、（３）を満たすように膜厚を調節されていることを特徴とする。
【００１２】
【数０１】
【００１３】
数式（１）、（２）、（３）において、ｎｉは第１の層の屈折率、ｄｉは第１の層の膜厚、ｎｉｉは第２の層の屈折率、ｄｉｉは第２の層の膜厚、ｎｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目の層の屈折率、ｄｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目（ｋは自然数）の層の膜厚、ｎｊは発光層の屈折率、ｄｊは発光層における第１の電極側の界面から発光領域までの距離、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。ｄｅｍｉは発光層の膜厚である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、信頼性の高い発光素子が得られる。
【００１５】
また、本発明によって、正孔を発生する層の膜厚に依存した、抵抗値の増加が少ない発光素子が得られる。その結果、電極間の距離を容易に変えられる発光素子が得られる。そして、電極間の距離を長くすることによって、電極表面の凹凸に起因した電極間の短絡を防ぐことができる。また、電極間の距離を調節することで、発光の取り出し効率が最大となるように、光学距離を調節することが容易となる。また、電極間の距離を調節することで、採光面（発光素子から光が射出される面）と見る人の視線がなす角度に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように、光学距離を調節することが容易となる。
【００１６】
また、本発明によって得られた発光素子を、発光装置に適用することによって、長時間の使用に耐える信頼性のよい発光装置を得ることができる。また、本発明によって得られた発光素子を、表示機能を有する発光装置に適用することによって、発光を効率よく外部に取り出すことができ、また光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が少ない良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一態様について説明する。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、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の一態様について図１の発光素子の断面図を用いて説明する。
【００１９】
第１の電極３０１と第２の電極３０２との間に第１の層３１１と第２の層３１２と第３の層３１３とを有する。第１の層３１１と第２の層３１２と第３の層３１３とは、順に積層している。そして、第１の層３１１は第１の電極３０１と接し、第３の層３１３は第２の電極３０２と接する。
【００２０】
また、本形態の発光素子は、次の様に動作する。先ず、第１の電極３０１よりも第２の電極３０２の電位の方が高くなるように電圧を印加すると、第１の層３１１から第１の電極３０１へは正孔が注入され、第２の層３１２から第３の層３１３へは、電子が注入される。また、第２の電極３０２から第３の層３１３へは正孔が注入される。第２の電極３０２から注入された正孔と、第２の層３１２から注入された電子とは、第３の層３１３において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は基底状態に戻るときに発光する。
【００２１】
以下、各層、電極等について具体的に説明する。
【００２２】
第１の層３１１は、正孔を発生する層である。正孔を発生する層としては、例えば、芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層を用いることが好ましい。ここで、芳香族アミン化合物とは、アリールアミン骨格を有する物質である。芳香族アミン化合物の中でも特に、トリフェニルアミンを骨格に含み、４００以上の分子量を有するものが好ましい。また、トリフェニルアミンを骨格に有する芳香族アミン化合物の中でも特にナフチル基のような縮合芳香環を骨格に含むものが好ましい。トリフェニルアミンと縮合芳香環とを骨格に含む芳香族アミン化合物を用いることによって、発光素子の耐熱性が良くなる。芳香族アミン化合物の具体例としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、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）、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，２’，３，３’−テトラキス（４−ジフェニルアミノフェニル）−６，６’−ビスキノキサリン（略称：Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。また、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質について特に限定はなく、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等を用いることができる。ここで、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質は、芳香族アミン化合物に対して、モル比の値が０．５以上２以下（＝芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質／芳香族アミン化合物）と成るように第１の層３１１含まれていることが好ましい。
【００２３】
第２の層３１２は、電子を発生する層である。このような層としては、例えば、電子輸送性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層が挙げられる。ここで、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の輸送性が高い物質である。電子輸送性物質について特に限定はなく、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−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）等の金属錯体の他、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−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（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）等を用いることができる。また、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質について特に限定はなく、例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウム等の希土類金属等を用いることができる。また、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の中から選ばれた物質を、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質として用いても構わない。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等は、反応性が低く、取り扱いが容易である。ここで、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質は、電子輸送性物質に対して、モル比の値が０．５以上２以下（＝電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質／電子輸送性物質）と成るように含まれていることが好ましい。また、第２の層３１２は、酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンのようなｎ型の半導体から成る層であってもよい。
【００２４】
第３の層３１３は、発光層を含む層である。第３の層３１３の層構造について特に限定はなく、単層でも多層でも構わない。例えば、図１に示すように、第３の層３１３は、発光層３２２の他、電子輸送層３２１、正孔輸送層３２３、正孔注入層３２４を含んでいてもよいし、或いは発光層のみから成る単層であってもよい。
【００２５】
発光層３２２は発光物質を含む層である。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質である。第３の層３１３について特に限定はないが、発光物質が、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、分散して含まれた層であることが好ましい。これによって、発光物質からの発光が、発光物質自体の濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップを言う。
【００２６】
発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、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）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、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）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。
【００２７】
また、発光物質を分散状態にするために用いる物質について特に限定はなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、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）等の金属錯体等を用いることができる。
【００２８】
以上のような、発光素子において、第２の層３１２に含まれる電子輸送性物質の電子親和力と、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層に含まれる物質の電子親和力との差は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。また、第２の層３１２がｎ型の半導体から成るとき、ｎ型の半導体の仕事関数と、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層に含まれる物質の電子親和力との差は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。
【００２９】
なお、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層とは、第３の層３１３が本形態のような層構造を有するときは電子輸送層３２１がこれに該当する。そして、第３の層３１３が発光層のみから成るとき、または、電子輸送層３２１等を有しないときは発光層がこれに該当する。発光層が第２の層３１２と接する場合において、第３の層３１３に含まれる層のうち第２の層３１２と接する層に含まれる物質とは、発光物質を分散状態とするための物質、または発光物質そのものである。これは、Ａｌｑ３等のように特に分散状態としなくても発光することができ、且つキャリアの輸送性の良い発光物質を用いる場合には、分散状態とすることなく発光物質それ自体から成る層そのものを発光層として機能させることができるためである。このように、第３の層３１３が第２の層３１２と第３の層３１３とを接合することによって、第２の層３１２から第３の層３１３への電子の注入が容易になる。
【００３０】
ここで、第１の電極３０１と第２の電極３０２とは、いずれか一若しくは両方が可視光を透過でき、導電性を有する物質で形成されていることが好ましい。これによって、第１の電極３０１と第２の電極３０２の少なくとも一方の電極を介して発光を外部に取り出すことができる。
【００３１】
第１の電極３０１について特に限定はなく、アルミニウムの他、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができる。
【００３２】
また、第２の電極３０２についても特に限定はないが、本形態の発光素子のように第３の層３１３へ正孔を注入する機能を担うときは、仕事関数の大きい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができる。なお、第２の電極３０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法等を用いて形成することができる。
【００３３】
なお、前述のように、本形態では、第２の層３１２と発光層３２２との間に電子輸送層３２１を有する。ここで、電子輸送層３２１とは、注入された電子を発光層３２２へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層３２１を設け、第１の電極３０１および金属が含まれた第２の層３１２と、発光層３２２とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。
【００３４】
電子輸送層３２１について特に限定はなく、電子輸送性物質を用いて形成することができる。電子輸送性物質としては、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ等が挙げられる。また、電子輸送性物質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する電子輸送性物質を用いて電子輸送層３２１を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧を下げることができる。また、電子輸送層３２１は、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。
【００３５】
また、本形態では、第２の電極３０２と発光層３２２との間には、図１に示すように、正孔輸送層３２３を有する。ここで、正孔輸送層３２３とは、第２の電極３０２から注入された正孔を発光層３２２へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層３２３を設け、第２の電極３０２と発光層３２２とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。
【００３６】
正孔輸送層３２３について、特に限定はなく、正孔輸送性物質を用いて形成することができる。ここで正孔輸送性物質とは電子よりも正孔の移動度が高い物質である。正孔輸送性物質としては、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）等が挙げられる。また、正孔輸送性物質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質を用いて正孔輸送層３２３を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧を下げることができる。また、正孔輸送層３２３は、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。
【００３７】
さらに、第２の電極３０２と正孔輸送層３２３との間には、図１に示すように、正孔注入層３２４を有していてもよい。ここで、正孔注入層３２４とは、第２の電極３０２から正孔輸送層３２３へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。
【００３８】
正孔注入層３２４について特に限定はなく、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物によって形成されたものを用いることができる。この他、上述したＨ２Ｐｃ、ＣｕＰＣ、ＶＯＰｃ等のフタロシアニン系の化合物、ＤＮＴＰＤ等の芳香族アミン系の化合物、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）混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子によっても正孔注入層３２４を形成することができる。また、芳香族アミン化合物および正孔輸送性物質の中から選ばれる少なくとも一以上の物質と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを混合させて、正孔注入層３２４を形成してもよい。
【００３９】
以上に述べた本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、信頼性の高い素子である。なお、ここでは、任意の輝度を得るために印加する電圧を駆動電圧という。
【００４０】
また、本発明の発光素子は、正孔を発生する層（第１の層３１１）の膜厚に依存した、任意の電流を流すために印加する電圧の変化が少ない。その為、例えば、第１の層３１１の膜厚を厚くし、電極間の距離を長くすることによって、第１の電極３０１と第２の電極３０２との短絡を防ぐことが容易である。
【００４１】
（実施の形態２）
本形態では、正孔を発生する層の膜厚を調節することによって、発光の外部取り出し効率が高く、また採光面を見る角度（採光面とそれを見る人の視線とがなす角度）に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように反射面から採光面（若しくは発光領域）までの光学距離を調節した発光素子の態様について図２４を用いて説明する。
【００４２】
図２４の発光素子は、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に、正孔を発生する第１の層２１１と、電子を発生する第２の層２１２と、発光物質を含む第３の層２１３とを有する。第１の層２１１と第２の層２１２と第３の層２１３とは、第２の層２１２を間に挟むように順に積層し、第１の層２１１は第１の電極２０１と接し、第３の層２１３は第２の電極２０２と接する。
【００４３】
ここで、第１の電極２０１は、反射率の高い導電物から成る電極、所謂反射電極である。反射率の高い導電物としては、アルミニウム、銀の他、これら金属の合金（Ａｌ：Ｌｉ合金、Ｍｇ：Ａｇ合金など）等も用いることができる。また、反射率は、５０％以上１００％以下が好ましい。また、第２の電極２０２は、可視光を透過できる導電物から成る電極である。可視光を透過できる導電物について特に限定はなく、インジウム錫酸化物の他、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％酸化亜鉛を含む酸化インジウム等を用いることができる。
【００４４】
第１の電極２０１の電位よりも第２の電極２０２の電位の方が高くなるように電圧を印加したとき、第１の層２１１から第１の電極２０１へは正孔が注入され、第２の層２１２から第３の層２１３へは電子が注入される。また第２の電極２０２から第３の層２１３へは正孔が注入される。
【００４５】
第３の層２１３において電子と正孔とは再結合し、これによって発光物質が励起状態となる。そして、励起状態になった発光物質が基底状態に戻るときに発光する。このようにして発光が生じる領域を特に発光領域という。そして、発光領域が形成されるように、発光物質を含んだ層を発光層という。なお、発光領域は、発光層の少なくとも一部において形成される。
【００４６】
本形態の発光素子において、第３の層２１３は、発光層２２２の他、電子輸送層２２１、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２４を含む。但し、第３の層２１３の層構造は、図２４に示したものに限定されるものではなく、例えば発光層のみから成る単層構造のものであってもよい。
【００４７】
また、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３は、それぞれ、実施の形態１に記載の第１の層３１１、第２の層３１２、第３の層３１３と同様の物質を用いて形成すればよい。また、電子輸送層２２１、発光層２２２、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２４についても、それぞれ、実施の形態１に記載の電子輸送層３２１、発光層３２２、正孔輸送層３２３、正孔注入層３２４と同様の物質を用いて形成すればよい。
【００４８】
反射電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じる。これによって生じる光の干渉効果により、発光領域と反射電極との光学距離（即ち、屈折率×距離）が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、１／４、３／４、５／４・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が高くなり、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即ち、ｍ＝１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなる。
【００４９】
したがって、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と正孔輸送層２２３との界面近傍である場合は、下記数式（４）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１、発光層２２２の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う抵抗値の増加を低く抑えることができる。ここで、抵抗値とは、印加した電圧値（Ｖ）を、印加した電圧に応じて発光素子に流れる電流（ｍＡ）で割ることによって得られる値である。
【００５０】
【数０２】
【００５１】
数式（４）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００５２】
一方、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と電子輸送層２２１との界面近傍である場合は、数式（５）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う抵抗値の増加を低く抑えることができる。
【００５３】
【数０３】
【００５４】
数式（５）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００５５】
また、本形態の発光素子において、発光層２２２の全域に渡り発光領域が形成される場合は、数式（６）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。
【数０４】
【００５６】
数式（６）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００５７】
数式（４）、（５）、（６）において、ｍは１≦ｍ≦１０であることが好ましい。また、発光素子からの発光とは、発光素子外部に放射される、発光物質に由来した発光のことである。また、発光の波長とは、発光スペクトルにおいて極大値を示す波長についての理論値である。
【００５８】
また、特に、第１の層２１１を芳香族アミン化合物を用いて形成し、第２の層２１２を正孔移動度よりも電子移動度の方が高い物質を用いて形成するときは、上記数式（４）、（５）、（６）において、特にｄｉ≧ｄｉｉであることが好ましい。これによって、層の厚さの増加に伴う抵抗値の増加をさらに少なくすることができる。これは、電子よりも正孔を移動し易い芳香族アミン化合物の方が多く存在し、また、より高い電子移動度を有する芳香族アミン化合物よりも、より高い正孔移動度を有する芳香族アミン化合物を得る方が容易である為である。このように、本発明の発光素子は、芳香族アミン化合物を有効に活用することが出来るものである。そして、芳香族アミン化合物を有効に活用することが出来ることに依って、発光素子を作製する為に用いる物質の選択性が拡がり、発光素子の作製が容易になる。
【００５９】
なお、本形態では、第２の層２１２と発光層２２２との間に、電子輸送層２２１を有する構造の発光素子について説明したが、電子輸送層２２１と異なる層を他に有していてもよい。その場合、数式（６）におけるｎ１ｄ１は、ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２・・・・＋ｎｋｄｋ＋・・・のように表される。
【００６０】
（実施の形態３）
本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく信頼性の高い素子であるため、本発明の発光素子を例えば画素部に適用することで、消費電力の増加の少ない発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、電極間の短絡を防ぐことが容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用することで、短絡に起因した欠陥の少ない良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、発光の外部取り出し効率を高くすることが容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用することで、低消費電力で表示動作を行うことができる発光装置を得ることができる。
【００６１】
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を用いて説明する。
【００６２】
図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、それぞれの駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
【００６３】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００６４】
図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００６５】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれトランジスタの第１電極、トランジスタの第２電極と表記する。
【００６６】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００６７】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００６８】
次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。
【００６９】
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。
【００７０】
１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２３：２２：２１：２０＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。
【００７１】
１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
【００７２】
サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次のサブフレーム（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。
【００７３】
なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。
【００７４】
ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。
【００７５】
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、発光素子９０３は発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。
【００７６】
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
【００７７】
なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。
【００７８】
先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５とを接続させる共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。
【００７９】
以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。
【００８０】
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。
【００８１】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。
【００８２】
（実施の形態４）
本発明の発光素子を含む発光装置の断面図の一態様について、図７を用いて説明する。
【００８３】
図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に正孔を発生する層と電子を発生する層と発光物質を含む層とが積層された層１５を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板１０上に設けられている。
【００８４】
なお、図７に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層、２４はｎ型の半導体層、２５は電極、２６は保護膜である。
【００８５】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
【００８６】
なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端する為に水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。この珪化物気体をＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲、圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ、基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃、膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／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。なお、セミアモルファス半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ２／Ｖｓｅｃとなる。
【００８７】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
【００８８】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【００８９】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、水素、若しくはアルキル基等の有機基を置換基として有する化合物。）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００９０】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【００９１】
なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図７（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【００９２】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。１９ａはアクリルやシロキサン、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００９３】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。
【００９４】
また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタである。
【００９５】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図３０には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図３０において、基板９５１上の電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層及び電子を発生する層、正孔を発生する層が順に積層した層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
【００９６】
（実施の形態５）
本発明の発光装置を実装することによって、表示部等に関する消費電力の増加が少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光装置を実装することによって、画素の欠陥等が少なく良好な画像を表示できる表示装置等の電子機器を得ることができる。また、本発明の発光装置を実装することによって、消費電力の少ない電子機器を得ることが出来る。
【００９７】
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。
【００９８】
図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【００９９】
図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２、表示部５５５１、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部５５５１として組み込むことで電話機を完成できる。
【０１００】
図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。
【０１０１】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。
【０１０２】
なお、本形態に記載した電子機器の他、ナビゲイション装置、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。
【実施例１】
【０１０３】
本実施例では、正孔を発生する機能を有する層において、芳香族アミン化合物と、その物質に対し電子受容性を示す物質との混合割合が異なる四つの発光素子、発光素子（１）、発光素子（２）、発光素子（３）、発光素子（４）の作製方法と、それらの素子の特性について図２を用いて説明する。
【０１０４】
基板７０１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７０２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７０１はガラスから成るものを用いた。
【０１０５】
次に、第２の電極７０２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）を、真空蒸着法によって成膜し、モリブデン酸化物から成る第１１の層７０３を形成した。ここで、膜厚は５ｎｍとなるようにした。
【０１０６】
次に、第１１の層７０３上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤまたはＮＰＢ）を、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７０４を形成した。ここで、膜厚は５５ｎｍとなるようにした。
【０１０７】
次に第１２の層７０４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第１３の層７０５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００５（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３５ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１０８】
次に第１３の層７０５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層７０６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１０９】
次に、第１４の層７０６の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７０７を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１１０】
次に、第２の層７０７の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料として、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層７０８を形成した。ここで、発光素子（１）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は０．５（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、発光素子（２）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１．０（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、発光素子（３）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１．５（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、発光素子（４）については、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は２．０（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、膜厚は、それぞれ、２０ｎｍとなるようにした。
【０１１１】
次に、第１の層７０８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７０９を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１１２】
以上のようにして作製した発光素子において、第１の電極７０９の電位よりも第２の電極７０２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層７０８において発生した正孔は第１の電極７０９へ注入され、第２の層７０７において発生した電子は第１４の層７０６へ注入され、第２の電極７０２から第１１の層７０３へは正孔が注入される。そして、第２の電極７０２から注入された正孔と、第２の層７０７から注入された電子とは、第１３の層７０５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層７０５は発光層として機能する。なお、第１１の層７０３は、正孔注入層として機能し、第１２の層７０４は正孔輸送層として機能し、第１４の層７０６は電子輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１４の層７０６を形成している物質と第２の層７０７に含まれる電子輸送性物質は、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１１３】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図９に、電流密度−輝度特性を図１０に、電圧−電流特性を図１１に示す。図９において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図１０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図１１において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図９〜１１において、▲印は発光素子（１）、●印は発光素子（２）、○印は発光素子（３）、■印は発光素子（４）の特性を表す。
【０１１４】
図９〜１１、から、いずれの発光素子についても、良好に動作していることが分かる。また、特に、第１の層７０８におけるＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）が１〜２である発光素子（２）〜（４）では、任意の電圧を印加したときに得られる輝度が高く、また電流値も大きいことが分かる。このように、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）が１〜２になるように調節することで、低い駆動電圧で動作する発光素子を得られる。
【０１１５】
次に、本実施例の発光素子について、連続点灯試験を行った結果について説明する。連続点灯試験は、上記のようにして作製した発光素子を、窒素雰囲気で封止した後、常温下で、次のようにして行った。
【０１１６】
図１０からも分かるように、初期状態の本発明の発光素子において、３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光するために必要な電流密度は２６．７５ｍＡ／ｃｍ２である。本実施例では、２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流を一定時間を流し続け、２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流を流すのに必要な電圧の経時変化、並びに輝度の経時変化について調べた。測定結果を図１２、１３に示す。図１２において、横軸は経過した時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流を流すのに必要な電圧（Ｖ）を表す。また、図１３において、横軸は経過した時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は輝度（任意単位）を表す。なお、輝度（任意単位）は、初期状態の輝度を１００として表した、初期輝度に対する相対値（任意時間における輝度を初期輝度で割り、さらに１００倍して求めた値。）である。
【０１１７】
図１２より、いずれの発光素子においても２６．７５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流を流すのに必要な電圧は、１００時間経過後において、初期状態よりも約１Ｖしか高くなっていないことが分かる。このことから、本発明の発光素子が、経時変化に伴った電圧の上昇の少ない良好な素子であることが分かる。
【実施例２】
【０１１８】
本発明の発光素子の作製方法について図１４を用いて説明する。
【０１１９】
基板７３１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７３２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７３１はガラスから成るものを用いた。
【０１２０】
次に、第２の電極７３２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）とＮＰＢとを原料として、共蒸着法によって、モリブデン酸化物とＮＰＢとを含む第１１の層７３３を形成した。ここで、膜厚は５０ｎｍとなるようにした。なお、モリブデン酸化物とＮＰＢとの重量比は０．２対１（＝モリブデン酸化物：ＮＰＢ）となるように調節した。
【０１２１】
次に、第１１の層７３３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７３４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１２２】
次に第１２の層７３４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第１３の層７３５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００５（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３５ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１２３】
次に第１３の層７３５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層７３６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１２４】
次に、第１４の層７３６の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７３７を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１２５】
次に、第２の層７３７の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料として、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層７３８を形成した。
ここで、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１．０（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）となるように調節した。また、膜厚は、２０ｎｍとなるようにした。
【０１２６】
次に、第１の層７３８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７３９を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１２７】
以上のようにして作製した発光素子において第１の電極７３９の電位よりも第２の電極７３２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層７３８において発生した正孔は第１の電極７３９へ注入され、第２の層７３７において発生した電子は第１４の層７３６へ注入され、第２の電極７３２から第１１の層７３３へは正孔が注入される。そして、第２の電極７３２から注入された正孔と、第２の層７３７から注入された電子とは、第１３の層７３５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層７３５は発光層として機能する。なお、第１１の層７３３は、正孔注入層として機能し、第１２の層７３４は正孔輸送層として機能し、第１４の層７３６は電子輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１４の層７３６を形成している物質と第２の層７３７に含まれる電子輸送性物質は、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１２８】
（比較例）
次に比較例の発光素子の作製方法について図１５を用いて説明する。
【０１２９】
基板７５１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７５２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７５１はガラスから成るものを用いた。
【０１３０】
次に、第２の電極７５２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）とＮＰＢとを原料として、共蒸着法によって、モリブデン酸化物とＮＰＢとを含む第１１の層７５３を形成した。ここで、膜厚は５０ｎｍとなるようにした。なお、モリブデン酸化物とＮＰＢとの重量比は０．２対１（＝モリブデン酸化物：ＮＰＢ）となるように調節した。
【０１３１】
次に、第１１の層７５３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７５４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１３２】
次に第１２の層７５４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とクマリン６とを含む第１３の層７５５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００５（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３５ｎｍとなるようにした。
【０１３３】
次に第１３の層７５５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層７５６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１３４】
次に、第１４の層７５６の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７５７を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１３５】
次に、第２の層７５７の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７５８を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１３６】
以上のようにして、実施例２の本発明の発光素子に対する比較例の発光素子を作製した。以上のことから分かるように、比較例の発光素子においては、実施例２の第１の層７３８に相当する層が含まれていない。
【０１３７】
実施例２の発光素子と、比較例の発光素子の電圧−輝度特性を図１６に電圧−電流特性を図１７に示す。図１６おいて横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図１７において横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図１６、１７において、●印は実施例２（本発明）の発光素子の特性を表し、▲印は比較例の発光素子の特性を表す。
【０１３８】
図１６から、任意の電圧を印加したときに得られる輝度は、本発明の発光素子の方が比較例の発光素子よりも高いことが分かる。また、図１７から、任意の電圧を印加したときに発光素子に流れる電流は、本発明の発光素子の方が比較例の発光素子よりも多いことが分かる。以上のことから、本発明の発光素子は、低い駆動電圧で動作することができる良好な素子であることが分かる。
【０１３９】
なお、実施例１および実施例２のいずれの発光素子についても、発光層として機能する層の他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層等として機能する層を形成しているが、必ずしもこれらの層を設けなくてもよい。また、実施例１、実施例２では、共に、発光層として機能する層を形成した後、電子を発生する層を形成し、さらにその後正孔を発生する層を形成しているが、本発明の発光素子の作製方法はこれに限定されるものではない。例えば、正孔を発生する層を形成した後、電子を発生する層を形成し、さらにその後発光層として機能する層を含む層を形成しても構わない。
【実施例３】
【０１４０】
本実施例では、正孔を発生する層の膜厚が異なる七つの発光素子、発光素子（５）、発光素子（６）、発光素子（７）、発光素子（８）、発光素子（９）発光素子（１０）、発光素子（１１）の作製方法と、それらの素子の特性について図１８を用いて説明する。
【０１４１】
基板７７１上に、インジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極７７２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７７１はガラスから成るものを用いた。
【０１４２】
次に、第２の電極７７２の上に、ＣｕＰＣを、真空蒸着法によって成膜し、ＣｕＰＣから成る第１１の層７７３を形成した。ここで、膜厚は２０ｎｍとなるようにした。
【０１４３】
次に、第１１の層７７３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層７７４を形成した。ここで、膜厚は４０ｎｍとなるようにした。
【０１４４】
次に第１２の層７７４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とクマリン６とを含む第１３の層７７５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．００３（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、４０ｎｍとなるようにした。
【０１４５】
次に、第１３の層７７５の上に、Ａｌｑ３とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３とリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層７７６を形成した。ここで、Ａｌｑ３とリチウムとの重量比は１対０．０１、モル比に換算すると１．５（＝Ａｌｑ３／Ｌｉ）となるように調節した。また、膜厚は３０ｎｍとなるようにした。
【０１４６】
次に、第２の層７７６の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料とし、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層７７７を形成した。ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）は１．２５となるようにした。ここで、発光素子（５）については、膜厚は０ｎｍとなるようにした。つまり発光素子（５）については第１の層７７７は形成していない。また、発光素子（６）については、膜厚は１００ｎｍとなるようにした。また、発光素子（７）については、膜厚は１２０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（８）については、膜厚は１４０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（９）については、膜厚は１６０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（１０）については、膜厚は１８０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（１１）については、膜厚は２００ｎｍとなるようにした。
【０１４７】
次に、第１の層７７７の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極７７８を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１４８】
以上のようにして作製した発光素子において第１の電極７７８の電位よりも第２の電極７７２の電位の方が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層７７７において発生した正孔は第１の電極７７８へ注入され、第２の層７７６において発生した電子は第１３の層７７５へ注入され、第２の電極７７２から第１１の層７７３へは正孔が注入される。そして、第２の電極７７２から注入された正孔と、第２の層７７６から注入された電子とは、第１３の層７７５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層７７５は発光層として機能する。なお、第１１の層７７３は、正孔注入層として機能し、第１２の層７７４は正孔輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１３の層７７５を形成している物質と第２の層７７６に含まれる電子輸送性物質とは、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１４９】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図１９に、電圧−電流特性を図２０に、輝度−電流効率特性を図２１に示す。図１９において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図２０において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図２１において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。図１９、２０、２１において、●印は発光素子（５）、▲印は発光素子（６）、△印は発光素子（７）、■印は発光素子（８）、□印は発光素子（９）、◇印は発光素子（１０）、○印は発光素子（１１）の特性を表す。
【０１５０】
図２０より、任意の電圧を印加したときに発光素子に流れる電流の大きさは、正孔を発生する機能を有する第１の層７７７の膜厚を変えても、殆ど変化しないことが分かる。一方、図１９より、任意の電圧を印加したときの輝度の大きさは、第１の層７７７の膜厚によって大きく異なることが分かる。
【０１５１】
また、図２２は、発光素子（５）〜（１１）における第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離（ｎｍ）に対し、電流効率（ｃｄ／Ａ）をプロット（●印）した図である。曲線は、発光効率の変化を表す近似曲線である。なお、電流効率は、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させたときの値である。図２２において、横軸は距離（ｎｍ）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。図２２より、電流効率は、第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離（第１３の層７７５と第２の層７７６と第１の層７７７のそれぞれの膜厚の和）に依存して変化し、第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離が２００ｎｍを超えると徐々に増加することが分かる。これは、発光領域と第１の電極との光学距離（即ち、屈折率×距離）が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（すなわち１／４、３／４、５／４・・・倍）の時には発光の外部取り出し効率が高くなり、ｍ／２倍（即ち１／２、１、３／２・・・倍）の時には発光の外部取り出し効率が低くなる干渉効果のためと考えられる。このように、本実施例では、第１の層７７７の膜厚を１６０ｎｍよりも大きくとすることで、効率よく発光を外部に取り出せると共に、電極間の短絡を防ぐことができ、また、膜厚の増加による抵抗値の増加が殆どみられない発光素子を得ることができた。
【０１５２】
また、発光素子（５）、発光素子（７）、発光素子（１１）について、採光面を見る角度（採光面と、測定面の法線（採光面を見る人の視線に相当）とがなす角度に依存した発光スペクトルの変化を調べた結果を図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。
【０１５３】
測定は、採光面を観察する角度、つまり、採光面の法線と測定面の法線とのなす角度を０〜７０度の範囲で１０度毎に変えて発光スペクトルを測定することによって行った。
【０１５４】
図２３（Ａ）は発光素子（５）の発光スペクトルの変化を調べた結果であり、図２３（Ｂ）は発光素子（７）の発光スペクトルの変化を調べた結果であり、図２３（Ｃ）は発光素子（１１）の発光スペクトルの変化を調べた結果である。
【０１５５】
図２３（Ｂ）において、発光スペクトルは、角度が３０度よりも小さいときは約５０７ｎｍにおいて発光強度の最大値を有するのに対し、角度が４０度よりも大きいときに約５５５ｎｍにおいて発光強度の最大値を有するように、角度に依存して変化している。このように、発光素子（７）は、角度が変わると共に発光スペクトルの形状も大きく変化し、採光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が大きいことが分かる。一方、図２３（Ａ）、（Ｃ）では、角度が大きくなるに伴って発光強度は小さくなるものの、発光強度の最大値を示す波長は変わらない。このように、発光素子（５）、発光素子（１１）については、角度の変化に伴った発光スペクトルの形状の変化が少なく、採光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が少ないことが分かる。
【実施例４】
【０１５６】
本実施例では、リチウム酸化物を用いて作製した二つの本発明の発光素子、発光素子（１２）、発光素子（１３）の作製方法と、それらの素子の特性について図２５〜２８を用いて説明する。
【０１５７】
基板５５１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第２の電極５５２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板５５１はガラスから成るものを用いた。
【０１５８】
次に、第２の電極５５２の上に、モリブデン酸化物（ＶＩ）とＮＰＢとを原料とし、共蒸着法によって、モリブデン酸化物とＮＰＢとを含む第１１の層５５３を形成した。ここで、第１１の層５５３におけるモリブデン酸化物とＴＰＡＱｎとの重量比は、１対４（＝モリブデン酸化物：ＮＰＢ）となるように調節した。ここで、膜厚は、それぞれの発光素子につき、５０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、真空蒸着法のひとつであり、ひとつの処理室内に設けられた複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１５９】
次に、第１１の層５５３上に、ＮＰＢを、真空蒸着法によって成膜し、ＮＰＢから成る第１２の層５５４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１６０】
次に第１２の層５５４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第１３の層５５５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１対０．０１（Ａｌｑ３：クマリン６）となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる。また、膜厚は、４０ｎｍとなるようにした。
【０１６１】
次に第１３の層５５５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から成る第１４の層５５６を形成した。ここで、膜厚は２０ｎｍと成るようにした。
【０１６２】
次に、第１４の層５５６の上に、Ａｌｑ３とリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）とを原料とし、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とリチウム酸化物とを含む第２の層５５７を形成した。ここで、発光素子（１２）においては、Ａｌｑ３とリチウム酸化物との重量比は１対０．０１（＝Ａｌｑ３：リチウム酸化物）となるように調節した。また、発光素子（１３）においては、Ａｌｑ３とリチウム酸化物との重量比は１対０．０５（＝Ａｌｑ３：リチウム酸化物）、モル比に換算すると１．３（＝Ａｌｑ３／リチウム酸化物）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。
【０１６３】
次に、第２の層５５７の上に、ＮＰＢとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料とし、共蒸着法によって、ＮＰＢとモリブデン酸化物とを含む第１の層５５８を形成した。ここで、ＮＰＢとモリブデン酸化物とのモル比は１（＝ＮＰＢ／モリブデン酸化物）、重量比では４：１（＝ＮＰＢ：モリブデン酸化物）となるように調節した。また、膜厚は、１０ｎｍとなるようにした。
【０１６４】
次に、第１の層５５８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電極５５９を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。
【０１６５】
以上のようにして作製した発光素子において、第１の電極５５９の電位よりも第２の電極５５２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層５５８において発生した正孔は第１の電極５５９へ注入され、第２の層５５７において発生した電子は第１４の層５５６へ注入され、第２の電極５５２から第１１の層５５３へは正孔が注入される。そして、第２の電極５５２から注入された正孔と、第２の層５５７から注入された電子とは、第１３の層５５５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１３の層５５５は発光層として機能する。なお、第１１の層５５３は、正孔注入層として機能し、第１２の層５５４は正孔輸送層として機能し、第１４の層５５６は電子輸送層として機能する。また、本実施例の発光素子では、第１４の層５５６を形成している物質と第２の層５５７に含まれる電子輸送性物質とは、いずれもＡｌｑ３であり、電子親和力は同等である。
【０１６６】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図２６に、電流密度−輝度特性を図２７に、電圧−電流特性を図２８に示す。図２６において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図２７において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図２８において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図２６〜２８において、●印は発光素子（１２）、○印は発光素子（１３）の特性を表す。
【０１６７】
図２６〜２８から、いずれの発光素子についても、良好に動作していることが分かる。本実施例のようにリチウム酸化物を用いて第２の層５５７を用いても本発明の発光素子を作製できることが分かる。
【実施例５】
【０１６８】
本実施例では、芳香族アミン化合物と、その化合物に対し電子受容性を示す物質とを含む層が正孔を発生していることを確認した実験、及びその結果について説明する。
【０１６９】
本実施例では、芳香族アミン化合物のみを用いて作製した三つの試料、試料１、試料２、試料３と、芳香族アミン化合物と、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質とを用いて作製した三つの試料、試料４、試料５、試料６と、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質のみを用いて作製した試料７との合計７つの試料を用意した。
【０１７０】
試料１〜試料３は、ガラス基板上に、芳香族アミン化合物を含む層を、真空蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さとなるように形成することによって作製した。また、試料４〜試料６は、ガラス基板上に、芳香族アミン化合物と、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層を、共蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さとなるように形成することによって作製した。試料４〜試料６において、芳香族アミン化合物と、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質とのモル比は、芳香族アミン化合物：芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質＝１：１となるようにした。試料７は、ガラス基板上に、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質を含む層を、真空蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さとなるように形成することによって作製した。
【０１７１】
各試料に含まれる、芳香族アミン化合物（Ａ）、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質（Ｂ）とを表１に示す。
【０１７２】
【表０１】
【０１７３】
試料１〜試料７のそれぞれに対し、３００ｎｍから８００ｎｍ迄波長を変えながら光を照射し、それぞれの波長において各試料に設けられた層を透過する光の透過率（％）を調べた。これによって得られた透過スペクトルを図２９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
【０１７４】
図２９（Ａ）〜（Ｃ）において、横軸は照射した光の波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を表す。図２９（Ａ）は試料１、試料４、試料７についての透過スペクトルを示した図であり、図２９（Ｂ）は試料２、試料５、試料７についての透過スペクトルを示した図であり、図２９（Ｃ）は試料３、試料６、試料７についての透過スペクトルを示した図である。図２９（Ａ）〜（Ｃ）から、試料４〜試料６の透過スペクトルと、試料１〜試料３及び試料７の透過スペクトルとを比較すると、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長域において、試料４〜試料６では透過率が下がった後再び上がるような傾向を示すのに対し（破線で囲んだ部分）、試料１〜試料３及び試料７では透過率が下がる若しくは上がるのみで、極大値を有しないことが分かる。この結果は、試料４〜試料６では、芳香族アミン化合物と、その化合物に対し電子受容性を示す物質との間で電子の授受が行われていることを表す。従って、芳香族アミン化合物に対し電子受容性を示す物質は芳香族アミン化合物から電子を受け取り、芳香族アミン化合物は正に帯電している、つまり試料４〜試料６には正孔が発生していると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図２】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図３】本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。
【図４】本発明を適用した発光装置に含まれる回路の一態様について説明する図。
【図５】本発明を適用した発光装置の上面図。
【図６】本発明を適用した発光装置のフレーム動作の一態様について説明する図。
【図７】本発明を適用した発光装置の断面図。
【図８】本発明を適用した電子機器の図。
【図９】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図１０】本発明の発光素子の電流密度−輝度特性の図。
【図１１】本発明の発光素子の電圧−電流特性の図。
【図１２】本発明の発光素子について経時変化に伴った電圧の変化を測定した結果の図。
【図１３】本発明の発光素子について経時変化に伴った輝度の変化を測定した結果の図。
【図１４】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図１５】比較例の発光素子の積層構造を表した図。
【図１６】本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図１７】本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−電流特性の図。
【図１８】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図１９】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図２０】本発明の発光素子の電流−電圧特性の図。
【図２１】本発明の発光素子の輝度−電流効率特性の図。
【図２２】第１３の層７７５から第１の電極７７８までの距離（ｎｍ）に対する電流効率（ｃｄ／Ａ）の変化について調べた図。
【図２３】採光面を観察する角度に依存した発光スペクトルの形状の変化について調べた図。
【図２４】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図２５】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図２６】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図２７】本発明の発光素子の電流密度−輝度特性の図。
【図２８】本発明の発光素子の輝度−電流特性の図。
【図２９】試料１〜試料７の透過スペクトルを表す図。
【図３０】本発明を適用した発光装置の斜視図。
【符号の説明】
【０１７６】
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 第３の層
３２１ 電子輸送層
３２２ 発光層
３２３ 正孔輸送層
３２４ 正孔注入層
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２２２ 発光層
２２１ 電子輸送層
２２３ 正孔輸送層
２２４ 正孔注入層
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９０１ 第１のトランジスタ
９０２ 第２のトランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
１００１ 第１のトランジスタ
１００２ 第２のトランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 電極
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
５０１ａ 期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ａ 期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ａ 期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ａ 期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 層
１６ 層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 層間絶縁膜
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
７０１ 基板
７０２ 第２の電極
７０３ 第１１の層
７０４ 第１２の層
７０５ 第１３の層
７０６ 第１４の層
７０７ 第２の層
７０８ 第１の層
７０９ 第１の電極
７３１ 基板
７３２ 第２の電極
７３３ 第１１の層
７３４ 第１２の層
７３５ 第１３の層
７３６ 第１４の層
７３７ 第２の層
７３８ 第１の層
７３９ 第１の電極
７５１ 基板
７５２ 第２の電極
７５３ 第１１の層
７５４ 第１２の層
７５５ 第１３の層
７５６ 第１４の層
７５７ 第２の層
７５８ 第１の電極
７７１ 基板
７７２ 第２の電極
７７３ 第１１の層
７７４ 第１２の層
７７５ 第１３の層
７７６ 第２の層
７７７ 第１の層
７７８ 第１の電極
５５１ 基板
５５２ 第２の電極
５５３ 第１１の層
５５４ 第１２の層
５５５ 第１３の層
５５６ 第１４の層
５５７ 第２の層
５５８ 第１の層
５５９ 第１の電極
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、
を有し、
前記第１の層は、芳香族アミン化合物と、前記芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は、正孔よりも電子の輸送性が高い第２の物質と、前記第２の物質に対して電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、発光物質を含み、
前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、
前記第１の層は、前記第１の電極と接し、
前記第３の層は、前記第２の電極と接し、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光する
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、
を有し、
前記第１の層は、芳香族アミン化合物と、前記芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は、正孔よりも電子の輸送性が高い第２の物質と、前記第２の物質に対して電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、発光物質を含み、
前記第１の層は、前記第２の層よりも前記第１の電極側に設けられ、
前記第３の層は、前記第２の層よりも前記第２の電極側に設けられ、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光する
ことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光素子において、前記第１の物質は、前記芳香族アミン化合物に対し、０．５以上２以下のモル比の値となるように含まれていることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第３の物質は、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の中から選ばれる一の物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、
を有し、
前記第１の電極は、５０％以上１００％以下の反射率を有する導電物から成り、
前記第２の電極は、可視光を透過できる導電物から成り、
前記第１の層は、芳香族アミン化合物と、前記芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は、正孔よりも電子の輸送性が高い第２の物質と、前記第２の物質に対して電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、発光層を含みｘ層（ｘは２以上の任意の正の整数）から成る層であり、
前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、
前記第１の層は、前記第１の電極と接し、
前記第３の層における第１層目の層は、前記第２の層と接し、
前記第３の層における第ｘ層目の層は、前記第２の電極と接し、
前記発光層と前記第２の層との間には、ｙ層（ｙ≦ｘ、ｙは正の整数）の層を有し、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光し、
前記第１の層の膜厚と前記第２の層の膜厚は、数式（１）、数式（２）、数式（３）を満たすように調節されている
ことを特徴とする発光素子。
【数０１】
（数式（１）、数式（２）、数式（３）において、ｎｉは第１の層の屈折率、ｄｉは第１の層の膜厚、ｎｉｉは第２の層の屈折率、ｄｉｉは第２の層の膜厚、ｎｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目（ｋは自然数）の層の屈折率、ｄｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目の層の膜厚、ｎｊは発光層の屈折率、ｄｊは発光層における第１の電極側の膜面から発光領域までの距離、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数、ｄｅｍｉは発光層の膜厚を表す。）
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置を表示部として用いていることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、
を有し、
前記第１の層は、芳香族アミン化合物と、前記芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は、正孔よりも電子の輸送性が高い第２の物質と、前記第２の物質に対して電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、発光物質を含み、
前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、
前記第１の層は、前記第１の電極と接し、
前記第３の層は、前記第２の電極と接し、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光する
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、
を有し、
前記第１の層は、芳香族アミン化合物と、前記芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は、正孔よりも電子の輸送性が高い第２の物質と、前記第２の物質に対して電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、発光物質を含み、
前記第１の層は、前記第２の層よりも前記第１の電極側に設けられ、
前記第３の層は、前記第２の層よりも前記第２の電極側に設けられ、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光する
ことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光素子において、前記第１の物質は、前記芳香族アミン化合物に対し、０．５以上２以下のモル比の値となるように含まれていることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子において、前記第３の物質は、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の中から選ばれる一の物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、
を有し、
前記第１の電極は、５０％以上１００％以下の反射率を有する導電物から成り、
前記第２の電極は、可視光を透過できる導電物から成り、
前記第１の層は、芳香族アミン化合物と、前記芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は、正孔よりも電子の輸送性が高い第２の物質と、前記第２の物質に対して電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、発光層を含みｘ層（ｘは２以上の任意の正の整数）から成る層であり、
前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、
前記第１の層は、前記第１の電極と接し、
前記第３の層における第１層目の層は、前記第２の層と接し、
前記第３の層における第ｘ層目の層は、前記第２の電極と接し、
前記発光層と前記第２の層との間には、ｙ層（ｙ≦ｘ、ｙは正の整数）の層を有し、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光し、
前記第１の層の膜厚と前記第２の層の膜厚は、数式（１）、数式（２）、数式（３）を満たすように調節されている
ことを特徴とする発光素子。
【数０１】
（数式（１）、数式（２）、数式（３）において、ｎｉは第１の層の屈折率、ｄｉは第１の層の膜厚、ｎｉｉは第２の層の屈折率、ｄｉｉは第２の層の膜厚、ｎｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目（ｋは自然数）の層の屈折率、ｄｋは発光層と第２の層との間に含まれる層の中の第ｋ番目の層の膜厚、ｎｊは発光層の屈折率、ｄｊは発光層における第１の電極側の膜面から発光領域までの距離、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数、ｄｅｍｉは発光層の膜厚を表す。）
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置を表示部として用いていることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【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２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００６−１５６９９７（Ｐ２００６−１５６９９７Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２１０４１（Ｐ２００５−３２１０４１）
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【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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