発光装置、及び電子機器
【課題】電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、発光素子の色純度を向上させる。
【解決手段】発光素子は、一対の電極と、一対の電極間に、少なくとも発光層を含む発光積層体を有する。一対の電極間の少なくとも一方に接して、バッファ層を設ける。一対の電極は、一方は反射率の高い電極であり、他方は半透明電極である。半透明電極とすることで、光が透過させる事ができると共に、反射させることができる。バッファ層の厚さによって、一対の電極間の光学距離が調節され、光が電極間で共振できるようにされる。バッファ層は正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料でなるため、光学設計のためバッファ層を厚くしても、発光素子の電圧輝度効率に影響を与えることがない。
【解決手段】発光素子は、一対の電極と、一対の電極間に、少なくとも発光層を含む発光積層体を有する。一対の電極間の少なくとも一方に接して、バッファ層を設ける。一対の電極は、一方は反射率の高い電極であり、他方は半透明電極である。半透明電極とすることで、光が透過させる事ができると共に、反射させることができる。バッファ層の厚さによって、一対の電極間の光学距離が調節され、光が電極間で共振できるようにされる。バッファ層は正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料でなるため、光学設計のためバッファ層を厚くしても、発光素子の電圧輝度効率に影響を与えることがない。
【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、及びそれを用いた発光装置に関する。
【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基底状態と励起状態のエネルギー差に相当する光が射出される。
【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】
また、特にテレビやディスプレイなどに関して、画像の美しさが兼ね備えられていることは、今や消費者にとっては当然の要求であるが、画像の美しさに影響する要因の一つとして、色再現性がある。フルカラーの表示装置の場合、赤、緑、青の三色、もしくはこれらに白を加えた４色によって全ての色を再現しているが、色純度のより高い波長の光を発する材料を用いることによって、鮮やかな表示を得ることができるようになるが、高い色純度と高い信頼性を共に兼ね備える材料は非常に少ないのが現状である。
【０００６】
消費電力を低下させるためには、発光素子から発した光の外部取り出し効率を向上させることも有効である。特許文献１には、光の外部取り出し効率を向上させる為に発光層を除く有機化合物材料層の各層を発光色に対応してそれぞれ異なる膜厚に設定し、反射干渉現象を利用することで各色の取り出し効率を高めることが記載されている。また、特許文献２には、透明電極の厚さを発光色に対応してそれぞれ異なる膜厚設定することによって、反射光の干渉現象を利用し、各色の取り出し効率を高めることが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３２３２７７号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のような構成であると、有機化合物材料層各層の膜厚は、本来その機能を充分に発揮する為に設定されるべきであるところ、反射干渉現象を考慮して設定した場合には電圧輝度効率の低下を招いてしまう。また特許文献２のような構成では、電圧輝度効率の低下は小さいものの、各色に対応して透明電極を形成する為には発光素子の一方の電極を形成する為にプロセス工程が増えてしまい、生産性が非常に悪い。そこで、本発明は、電圧輝度効率、電流輝度効率を低下させることなく、発光素子の色純度を向上させることを課題とする。
【０００８】
また、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減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。
【０００９】
そこで本発明では、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上双方を実現すること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】
【００１０】
上記課題を解決する為、本発明の発光装置の一つは、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する発光素子を有している。有機化合物を含む層は、発光物質を含む発光層、及び正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層を少なくとも含み、一対の電極は、一方が反射率の高い電極であり、他方が半透明電極であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の１つは、上記発光素子のバッファ層の膜厚が、発光素子外部に射出する発光の強度が高くなるように決定されたことを特徴とする。
【００１２】
発光素子の発光強度が高められているかを検証するには、発光層または発光物質の発光スペクトルと、発光素子の発光スペクトルを対比すればよい。前者の発光スペクトルの半値幅が後者よりもせまければ、発光強度が高められていることになる。より具体的には、前者の発光スペクトルの半値幅が後者の半値幅の８０％以下、３０％以上８０％以下の範囲になれば、発光素子の発光強度が高められているとみなすことができる。
【００１３】
本発明の一つは、上記構成において、一対の電極間の光学距離が当該発光素子から発光素子外に取り出される光の極大波長の半分の整数倍であることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
本発明の他の一つは、上記構成において、一対の電極間の光学距離が当該発光素子から取り出したい光の波長の半分の整数倍であることを特徴とする。
【００１５】
当然ながら、本発明において、一対の電極間の光学距離は許容される誤差を含むものである。それは、成膜装置の膜厚制御の精度のため、一対の電極間の光学距離を、所定の波長（発光素子から放射される光の極大波長、又は発光素子から放射させたい光の波長）の半波長の整数倍に厳密に一致することは困難であるからである。よって、一対の電極間の光学距離の誤差が成膜装置で生ずる膜厚の誤差（面内分布）程度、±５％の範囲であるものは、本発明に含むものとする。
【００１６】
本発明の発光装置は、発光層から射出された光が一対の電極間で反射を繰り返すようにするため、発光素子の一方の電極は透光性を有し、かつ反射性を有する半透明電極とし、他方の電極は反射性が高い電極とする。
【００１７】
半透明電極は、発光層から発する光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲であり、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上の電極である。
【００１８】
反射率の高い電極とは、発光層から発する光に対する反射率が４０％以上、好ましくは７０％以上の電極である。
【００１９】
本発明の他の一つは、上記構成において、バッファ層は一対の電極の一方に接していることを特徴とする。バッファ層を２層設けたときは、一対の電極それぞれにバッファ層を接して設けることが好ましい。
【００２０】
本発明において、バッファ層に含まれる金属化合物は、遷移金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする。
【００２１】
また、バッファ層に含まれる金属化合物は、周期表における４〜８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする。
【００２２】
また、バッファ層に含まれる金属化合物は、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、またはルテニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の発光素子及び発光装置は電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の発光素子における一形態を表す模式図である。図１（Ａ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ａ）では第２の電極４０３側より光を取り出す構造に関して説明する。
【００２６】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は反射率の高い電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対しての半透明電極として形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【００２７】
図１（Ａ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第１の電極４００側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第１の電極４００の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第１の電極４００を陽極として機能させる場合）、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、周期表の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。
【００２８】
正孔輸送性を有する有機化合物としては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）等のアリールアミノ基を有する有機材料や、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）等も用いることができる。
【００２９】
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第１の複合材料は熱的安定性に優れ、信頼性が良い。
【００３０】
【化１】
（式中、Ｒ１及び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し、一般式（２）で示される置換基において、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。）
【００３１】
【化２】
【００３２】
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、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。
【００３３】
【化３】
式中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、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。
【００３４】
【化４】
ただし、式中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、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。
【００３５】
【化５】
ただし、式中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、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。
【００３６】
【化６】
ただし、式中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、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。
【００３７】
さらに、正孔輸送性を有する有機化合物として、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。
【００３８】
バッファ層４０１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との共蒸着法によって作製することができるが、湿式法やその他の公知のどの方法によって形成することもできる。なお、バッファ層４０１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、より好ましくは９０：１０〜５０：５０であることが望ましい。
【００３９】
また、発光を得る際に第１の電極４００の電位の方が低くなるように電圧をかける場合（第１の電極を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１は２層構造として形成する。具体的には電子を発生する機能を有する層を発光積層体４０２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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。
【００４０】
ドナー性の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、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）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。
【００４１】
また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も、ドナー性の化合物として用いることができる。
【００４２】
さらに、金属錯体以外にも、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）等をドナー性の化合物として用いることができる。
【００４３】
電子を発生する機能を有する層はスパッタ法や蒸着法など、公知の方法によって作製すればよい。複合材料は共蒸着法によって作製することができる。
【００４４】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【００４５】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（例えば、当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【００４６】
【数１】
【００４７】
なお、有機化合物を含む層が複数の屈折率の異なる層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【００４８】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【００４９】
また、バッファ層４０１を第１の電極４００の上面に接して設けることによって第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【００５０】
また、バッファ層４０１を第１の電極４００に接して形成することによって、仕事関数に関係なく第１の電極４００の材料を選択することができるようになる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して高い電圧をかける場合、低い電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。第１の電極４００は反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。
【００５１】
第１の電極４００を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【００５２】
第１の電極４００を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を用いれば他の層に用いる材料は電気的接触を維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、シリコンを含有するＩＴＯ（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウムに２〜２０［ｗｔ％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化錫（ＳｎＯ２）に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。なお、シリコンを含有するＩＴＯ（略称：ＩＴＳＯ）は、シリコンがＩＴＯに含まれる酸素と結合した酸化シリコンとして含まれるため、酸化シリコンを含有するＩＴＯともいう。
【００５３】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第２の電極４０３は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【００５４】
第２の電極４０３を陰極として機能させる場合、第２の電極４０３は、仕事関数の小さい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成する。第２の電極４０３の材料には、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これらの薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第２の電極４０３は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層とすることができる。このような積層にすることで、第２の電極４０３は、透明導電膜の単層よりも反射率が高くなり、光を透過するのと共に、かつ反射させることができる。
【００５５】
第２の電極４０３を陽極として機能させる場合、仕事関数の大きい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して、第２の電極４０３を形成する。第２の電極には、タンタル、クロム、モリブデン、チタン、窒化チタン、アルミニウム等の薄膜を用いることができる。膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。このように、第２の電極４０３の材料には、透光性を有すると共に吸収が小さく反射率が高い材料が特に好ましい。また、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層として形成することができる。このような積層にすることで、第２の電極４０３は、透明導電膜の単層よりも反射率が高くなり、光を透過させ、かつ反射させることができる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【００５６】
発光積層体４０２は少なくとも発光層を有する単層もしくは積層構造よりなる層である（単層の場合も便宜上「発光積層体」と称することとする）。発光層の構成としては大きく分けて２種類の構成が挙げられる。一つは発光物質（ドーパント）が当該発光物質よりバンドギャップの大きい材料（ホスト）中に分散されてなるホスト−ゲスト型、もう一つは発光物質のみで構成された型である。
【００５７】
また、発光層と陽極との間に、正孔の輸送に有利な材料を用いて形成した正孔輸送層、正孔の注入に有利な材料で形成した正孔注入層、発光層と陰極との間に、電子の輸送に有利な材料を用いて形成した電子輸送層、電子の注入に有利な材料で形成した電子注入層等の機能層を設けることができる。輸送層を設ける場合は、注入層は輸送層よりも電極側に形成する。また、これらの層の他に電子と正孔が発光層において効率よく再結合することが出来るようにする為のブロッキング層等、他の機能を有する層が形成されていてもよい。これら機能層は設けられていても設けられていなくともよく、また、その機能を複数有する層として形成されていてもよい。また、各層の境界は必ずしも明確でなくともよい。
【００５８】
なお、バッファ層４０１と発光積層体４０２中の発光層は離れて形成されていることが望ましく、発光層とバッファ層４０１との間には、電子や正孔の輸送層が形成されていることが望ましい。
【００５９】
発光層を形成する発光物質については特に限定はなく、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。
【００６０】
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−９−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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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（略称：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性の物質として用いることができる。
【００６４】
また、発光性の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’−ジ（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：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。
【００６５】
正孔注入層を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（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／略称：ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。また、正孔注入層に接して形成されている機能層よりもイオン化ポテンシャルが相対的に小さくなるような物質を、正孔輸送性を有する物質の中から選択することによって、正孔注入層を形成することができる。
【００６６】
正孔輸送層を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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）、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、正孔輸送層は、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。
【００６７】
電子輸送層を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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−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：ＴＡＺ）、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）等が挙げられる。また、電子輸送層は、以上に述べた物質からな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。
【００６８】
電子注入層を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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。
【００６９】
また、無機物の他、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＡＺ、ＢｚＯｓ等の電子輸送層を形成するのに用いることのできる物質も、これらの物質の中から、電子輸送層の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層を形成する物質として用いることができる。
【００７０】
つまり、電子注入層における電子親和力が電子輸送層における電子親和力よりも相対的に大きくなるような物質を電子輸送性を有する物質の中から選択することによって、電子注入層を形成することもできる。なお、陰極として機能する電極として、電子注入性のあまり大きくない材料を用いた場合は、リチウム、カルシウム、バリウムなどの低仕事関数の金属を電極に積層するか電子輸送層にドープすることによって、電子注入層を形成することが望ましい。
【００７１】
これら発光積層体４０２は蒸着法や湿式法などに代表される公知の方法によって作製することができる。
【００７２】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。また、第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【００７３】
図１（Ｂ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｂ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｂ）では第１の電極４００側より光を取り出す構造に関して説明する。
【００７４】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は半透明電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【００７５】
図１（Ｂ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第２の電極４０３側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第２の電極４０３を陽極として機能させる場合）、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。
【００７６】
また、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が低くなるように電圧をかける場合（第２の電極４０３を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１は２層構造として形成する。具体的には、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の層と電子を発生する機能を有する層の２層構造とし、電子を発生する機能を有する層を発光積層体４０２側に設ける。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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。
【００７７】
これらバッファ層４０１の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。ただし、図１（Ｂ）の構成において、バッファ層４０１は先に形成する電極、すなわち第１の電極４００上に形成していないため、第１の電極４００の凹凸を緩和する効果は得られないことが異なる。
【００７８】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節し、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【００７９】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【００８０】
【数２】
【００８１】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【００８２】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【００８３】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第１の電極４００は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【００８４】
第１の電極４００を陰極として機能させる場合、第１の電極４００は、仕事関数の小さい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成する。第１の電極４００材料としては、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これらの薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、膜厚を２５ｎｍ程度まで厚くすることも可能である。また、第１の電極４００は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層とすることができる。
【００８５】
第１の電極４００を陽極として機能させる場合、仕事関数の大きい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して、第１の電極４００を形成する。第１の電極４００には、タンタル、クロム、モリブデン、チタン、窒化チタン、アルミニウム等の薄膜を用いることができる。膜厚は１ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。第１の電極４００は透光性を有すると共に吸収が小さく反射率が高い電極とするため、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層として形成することができる。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【００８６】
第２の電極４０３に接してバッファ層４０１が形成されていることによって、第２の電極４０３は、仕事関数に関係なく材料を選択することができる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して高い電圧をかける場合、低い電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。
【００８７】
第２の電極４０３は反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。第２の電極４０３を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【００８８】
第２の電極４０３を多層で形成する場合は、上記した材料を発光積層体４０２側に用いれば他の層に用いる材料は、電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【００８９】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２の記載を参照されたい。
【００９０】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を共に実現することが可能である。
【００９１】
図１（Ｃ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｃ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１−１、発光積層体４０２、バッファ層４０１−２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｃ）では第２の電極４０３側より光を取り出す構造に関して説明する。
【００９２】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【００９３】
図１（Ｃ）ではバッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２は有機化合物を含む層における第１の電極４００側及び第２の電極４０３側の双方に設ける。バッファ層４０１−１及び４０１−２のうち、発光を得る際に電位が高くなるように電圧をかける電極側（陽極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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。
【００９４】
他方、発光を得る際に低い電圧をかける電極側（陰極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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でなる層と、電子を発生する機能を有する層の２層構造として形成し、後者を発光積層体４０２側に形成する。
【００９５】
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ドナー性の化合物との複合材料で形成すればよい。これらバッファ層４０１−１、４０１−２の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。
【００９６】
バッファ層４０１−１及び４０１−２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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１−１、４０１−２の一方または双方の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【００９７】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１−１及びバッファ層４０１−２の一方または双方の厚みを調節する。
【００９８】
【数３】
【００９９】
なお、有機化合物を含む層が複数の屈折率の異なる層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１００】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１０１】
また、第１の電極４００に接してバッファ層４０１−１を設けることによって第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１０２】
第１の電極４００及び第２の電極４０３はバッファ層４０１−１及び４０１−２が接して形成されていることによって、仕事関数に関係なく材料を選択することができる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して電位が高くなるように電圧をかける場合、電位が低くなるように電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。
【０１０３】
第１の電極４００の材料には反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いるとよい。第１の電極４００を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【０１０４】
第１の電極４００を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を用いれば他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１０５】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第２の電極４０３は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは、２０％以上となるように形成される。
【０１０６】
バッファ層４０１−２が接して設けられていることから、第２の電極４０３には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して、第２の電極４０３を形成すればよい。第２の電極４０３の材料には透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これら材料の薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第２の電極４０３は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層とすることができる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１０７】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１０８】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。また、バッファ層４０１−１を第１の電極４００上面に接して形成することにより、第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１０９】
図１（Ｄ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｄ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１−１、発光積層体４０２、バッファ層４０１−２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｄ）では第１の電極４００側より光を取り出す構造に関して説明する。
【０１１０】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１１１】
図１（Ｄ）ではバッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２は有機化合物を含む層における第１の電極４００側及び第２の電極４０３側の双方に設ける。バッファ層４０１−１及び４０１−２のうち、発光を得る際に電圧が高くなるように電圧をかける電極側（陽極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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。
【０１１２】
他方、発光を得る際に低い電圧をかける電極側（陰極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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でなる層と、電子を発生する機能を有する層との２層構造として形成し、後者を発光積層体４０２側に形成する。
【０１１３】
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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。これらバッファ層４０１−１、４０１−２の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。
【０１１４】
バッファ層４０１−１及び４０１−２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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１−１、４０１−２の一方または双方の厚みを調節し、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【０１１５】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１−１及びバッファ層４０１−２の一方、または双方の厚みを調節する。
【０１１６】
【数４】
【０１１７】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１１８】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１１９】
また、第１の電極４００上面に接してバッファ層４０１−１を設けることによって第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１２０】
第１の電極４００及び第２の電極４０３は、それぞれ、バッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２が接して形成されていることによって、仕事関数に関係なく材料を選択することができる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して高い電圧をかける場合、低い電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。
【０１２１】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第１の電極４００は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【０１２２】
バッファ層４０１−１が接して設けられていることから、第１の電極４００には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成することができる。第１の電極４００の材料として、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等を用いることができる。これら材料の薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第１の電極４００は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層とすることができる。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１２３】
第２の電極４０３はバッファ層４０１−２が接して設けられていることから仕事関数の制約は無く、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いるとよい。
【０１２４】
第２の電極４０３を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【０１２５】
第２の電極４０３を多層で形成する場合は、バッファ層４０１−２側に上記した材料を用いれば、他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも有機化合物を含む層側に設けてもよい。例えば、第２の電極４０３は、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１２６】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１２７】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。また、第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１２８】
図１（Ｅ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｅ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｅ）では第２の電極４０３側より光を取り出す構造に関して説明する。
【０１２９】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１３０】
図１（Ｅ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第２の電極４０３側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第２の電極４０３を陽極として機能させる場合）、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。
【０１３１】
また、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が低くなるように電圧をかける場合（第２の電極４０３を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１は２層構造として形成する。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４０１内の発光積層体４０２側にさらに設ける。
【０１３２】
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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。これらバッファ層４０１の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので、繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。なお、図１（Ｅ）の構成では、バッファ層４０１は先に形成する電極、すなわち第１の電極４００上に形成していないため、第１の電極４００の凹凸を緩和する効果は得られないことが異なる。
【０１３３】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【０１３４】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【０１３５】
【数５】
【０１３６】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１３７】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１３８】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して反射率の高い電極になるように形成する。第１の電極４００を陰極として機能させる場合、第１の電極４００材料としては、仕事関数が小さく、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的にはアルミニウムとリチウムの合金、マグネシウムと銀の合金などを用いることができる。
【０１３９】
第１の電極４００を陽極として機能させる場合、第１の電極４００材料としては、仕事関数が大きく、反射率が高く、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的には、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。第１の電極４００を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を側に用いれば他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。
【０１４０】
また、第１の電極４００を陽極として機能させる場合、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯといったような積層構造を有する電極であってもよい。これら透明導電膜は仕事関数が大きいものが多い為、発光積層体４０２側に透明導電膜を設け、その下部に仕事関数の小さい、反射率の高い材料を設けることによって反射率の高い電極を形成することができる。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１４１】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第２の電極４０３は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【０１４２】
バッファ層４０１が接して設けられていることから、第２の電極４０３には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成することができる。第２の電極４０３の材料は、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これらの薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第２の電極４０３は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層とすることもできる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１４３】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１４４】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。
【０１４５】
図１（Ｆ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｆ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｆ）では第１の電極４００側より光を取り出す構造に関して説明する。
【０１４６】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１４７】
図１（Ｆ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第１の電極４００側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第１の電極４００の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第１の電極４００を陽極として機能させる場合）、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。また、発光を得る際に第１の電極４００の電位方が低くなるように電圧をかける場合（第１の電極４００を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１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でなる層と、電子を発生する機能を有する層との２層構造として形成し、電子を発生する機能を有する層を発光積層体４０２側に設ける。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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。これらバッファ層４０１の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。
【０１４８】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【０１４９】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【０１５０】
【数６】
【０１５１】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１５２】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１５３】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第１の電極４００は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【０１５４】
バッファ層４０１が接して設けられていることから、第１の電極４００には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成することができる。第１の電極４００の材料としては、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これら材料の薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることができる。また、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層であってもよい。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１５５】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して反射率の高い電極になるように形成する。第２の電極４０３を陰極として機能させる場合、材料としては、仕事関数が小さく、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的にはアルミニウムとリチウムの合金、マグネシウムと銀の合金などを用いることができる。
【０１５６】
第２の電極４０３を陽極として機能させる場合、材料としては、仕事関数が大きく、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的には、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。第２の電極４０３を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を用いれば、他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。
【０１５７】
また、第２の電極４０３を陽極として機能させる場合、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。これら透明導電膜は仕事関数が大きいものが多い為、発光積層体４０２側に透明導電膜を設け、その下部に仕事関数の小さい、反射率の高い材料を設けることによって反射率の高い電極を形成することができる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１５８】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１５９】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。
【０１６０】
（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２〜図４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第２の電極側に光を射出する発光装置を作製する例を示した。なお、発光波長の異なる発光素子を用いるフルカラー表示の場合、各色の画素の配置は特に限定されない。ストライプ配置やデルタ配置など所望の配置を適用することが可能である。特に赤、緑、青などの３種類の発光色を呈する発光素子を用いた場合は、３種類の画素をデルタ型に配列したデルタ配置を好適に用いることができる。デルタ配置の画素はテレビなどの映像を表示する発光装置に最適である。
【０１６１】
もちろん、第１の電極側に光を射出する発光装置や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。
【０１６２】
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２（Ａ））
【０１６３】
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よい。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【０１６４】
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。材料としては酸化シリコン、窒化シリコン、窒素を含む酸化シリコン、酸素を含む窒化シリコン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を窒化シリコンで、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化シリコンで形成する。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問題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。
【０１６５】
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よい。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無く、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とするとよい。
【０１６６】
窒化性雰囲気、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シリコン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シリコンまたは酸化窒化シリコンをプラズマＣＶＤ法により第２の下地絶縁層５１ｂを形成してもよい。
【０１６７】
また、酸化シリコンや酸化窒化シリコン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。
【０１６８】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質シリコン膜をレーザ結晶化して得る。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質シリコン膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法などが使用できる。その後、５００℃で１時間の加熱処理を行い、水素出しをする。
【０１６９】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質シリコン膜を結晶化して結晶質シリコン膜を形成する。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シリコン膜に照射することで結晶質シリコン膜とし、半導体層として用いる。
【０１７０】
非晶質シリコン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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
その後、図２（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導体層５２を得る。パターニング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。
【０１７３】
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としてシリコンを含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化シリコンを用いて形成する。この場合、ゲート絶縁膜５３の表面を酸化雰囲気もしくは窒化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よい。
【０１７４】
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よい。このとき、基板５０の温度を３００〜４５０℃とし、酸化雰囲気または窒化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。
【０１７５】
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シリコン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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。非晶質半導体はシリコン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。
【０１８０】
また非晶質半導体中に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（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はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている。
【０１８１】
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、シリコンの化合物の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。これらの気体から選ばれた気体を水素、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倍の範囲であることが好ましい。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よい。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よい。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。
【０１８２】
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）を終端するため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。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１×１０２０ｃｍ−１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。ＴＦＴにしたときのμ＝１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる。また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いてもよい。
【０１８３】
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を窒化シリコンにより形成する。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よい。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。
【０１８４】
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シリコン、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Ｌｏｗ−ｋ材料（低誘電材料）等を用いるとよい。本実施の形態では酸化シリコン膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図２（Ｂ））
【０１８５】
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よいし、複数回に分けてエッチングを行ってもよい。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よい。（図２（Ｃ））
【０１８６】
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よいが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンを順次積層した構造や、チタン、アルミニウム、チタンを順次積層した構造や、チタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンを順次積層した構造といった積層構造でもよい。（図２（Ｄ））
【０１８７】
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、シロキサンなどの塗布膜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２（Ｅ））
【０１８８】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化シリコン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よい。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。
【０１８９】
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。第１の電極６４の材料に関しては実施の形態１を参照されたい（図３（Ａ））。
【０１９０】
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様に用いてもよい。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３（Ｂ））。
【０１９１】
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（図３（Ｃ））。本実施の形態における発光素子は、本実施の形態における本発明の発光装置が第２の電極側に発光を取り出す構造であるため、実施の形態１における図１（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）のいずれかに示したような構成を有する。
【０１９２】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化シリコン膜をパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化シリコン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シリコン膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜、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シリコン膜を形成すればよい。
【０１９３】
また、パッシベーション膜として、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用してもよい。もちろん、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、他のシリコン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よい。また、窒化炭素膜と窒化シリコン膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化シリコン膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化シリコン膜の代わりに形成してもよい。
【０１９４】
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よいし、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よい。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よい。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４）。
【０１９５】
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ことができる。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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
上記構成を有する本発明の発光装置は電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置である。
【０１９８】
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。
【０１９９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の表示装置である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５を用いて説明する。図５は基板上に形成されたトランジスタ及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５（Ｂ）は図５（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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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５（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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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４０１５ｂ、引き回し配線４０１５ａを介して２層構造の接続端子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。なお、引き回し配線４０１５ａと、接続端子４０１６の下層及び薄膜トランジスタ４００８、４０１０のソース配線またはドレイン配線とは、同じ導電層から形成されている。
【０２０４】
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ことができる。
【０２０５】
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。
【０２０６】
以上の様な構成を有する本発明の発光装置は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置である。
【０２０７】
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。
【０２０８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３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。なお、実施の形態３に示してきた断面図は駆動用ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０２０９】
図６（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。
【０２１０】
図６（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６（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図６（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、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図６（Ａ））と、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図６（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６（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０２１１】
図６（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いる。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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
図６（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６（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。
【０２１５】
図６（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図６（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図６（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図６（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０２１６】
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６（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。
【０２１７】
図６（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６（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図６（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図６（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。
【０２１８】
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７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。
【０２１９】
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を省いてもよい。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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を形成することもできる。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。
【０２２７】
続いて、図６（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。
【０２２８】
図８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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０２３１】
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。
【０２３２】
このような保護回路を有する本発明の発光装置は、当該発光装置は電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置であり、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。
【０２３３】
（実施の形態５）
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９に示す。
【０２３４】
図９（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く表示品質の高い発光装置である。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。
【０２３５】
図９（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く表示品質の高い携帯電話である。
【０２３６】
図９（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く表示品質の高いコンピュータである。図９（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、１つの筐体にハードディスクと表示部が組み込まれた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。
【０２３７】
図９（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く表示品質の高いモバイルコンピュータである。
【０２３８】
図９（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く表示品質の高い携帯型ゲーム機である。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、発光層の発光色に応じてバッファ層の膜厚を変える形態について図１０を参照しながら説明する。
【０２４２】
図１０（Ａ）は本発明の発光装置の一部における断面図である。図示された３つの発光素子はそれぞれ赤の発光を発する発光素子、緑の発光を発する発光素子、青の発光を発する発光素子である。赤の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｒ、バッファ層１０３Ｒ、共通の正孔輸送層１０４、発光層１０５Ｒ、共通の電子輸送層１０６、共通の第２の電極１０７からなる。緑の発光を発する発光素子は、基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｇ、バッファ層１０３Ｇ、共通の正孔輸送層１０４、発光層１０５Ｇ、共通の電子輸送層１０６、共通の第２の電極１０７からなる。青の発光を発する発光素子は、基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｂ、バッファ層１０３Ｂ、共通の正孔輸送層１０４、発光層１０５Ｂ、共通の電子輸送層１０６、共通の第２の電極１０７からなる。各々の発光素子における第１の電極１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂはその端部が隔壁１０２でおおわれており、素子毎に絶縁されている。また、バッファ層１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂはそれぞれの発光素子より取り出す光の極大波長に合わせてその厚みが設定されている。
【０２４３】
図１０（Ａ）では第１の電極、バッファ層、発光層以外の層が各色の発光素子で共通である構成の例を示した。図１（Ａ）では正孔輸送層１０４、電子輸送層１０６のみ用いる例を示したが、もちろん、他の機能を有する層を有していてもよいし、正孔輸送層１０４、電子輸送層１０６は設けられていなくともよい。
【０２４４】
図１０（Ｂ）では第２の電極以外の層が各々の発光素子で分離している構成を示している。すなわち、赤の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｒ、バッファ層１０３Ｒ、正孔輸送層１０４Ｒ、発光層１０５Ｒ、電子輸送層１０６Ｒ、共通の第２の電極１０７からなる。緑の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｇ、バッファ層１０３Ｇ、正孔輸送層１０４Ｇ、発光層１０５Ｇ、電子輸送層１０６Ｇ、共通の第２の電極１０７からなる。青の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｂ、バッファ層１０３Ｂ、正孔輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、電子輸送層１０６Ｂ、共通の第２の電極１０７からなる。各々の発光素子における第１の電極１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂはその端部が隔壁１０２でおおわれており、素子毎に絶縁されている。また、バッファ層１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂはそれぞれの発光素子より取り出す光の極大波長に合わせてその厚みが設定されている。
【０２４５】
図１０（Ｂ）では正孔輸送層、電子輸送層のみ用いる例を示したが、もちろん、他の機能層を有していてもよいし、正孔輸送層、電子輸送層は設けられていなくともよい。また、発光素子によって正孔輸送層や電子輸送層などの機能層の材料が異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【０２４６】
また、機能層毎に発光素子毎に分離されず全ての素子で共通なものがあってもよいし、素子毎に分離されていてもよい。さらに、機能層は発光素子によって設けられているものと設けられていないものがあってもよい。
【０２４７】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置である。
【０２４８】
また、発光素子の発光色毎にバッファ層の厚さを変え、その波長に対して最適化することができるため、さらに色純度向上や低消費電力化を実現できる。
【実施例１】
【０２４９】
図１（Ｆ）に示す構成の発光素子をガラス基板上に作製し、その特性を測定した。本実施例では、作製された発光素子を「発光素子１」という。まず、発光素子１の構成とその作製方法を説明する。
【０２５０】
＜第１の電極４００（半透明電極）＞
第１の電極４００（半透明電極）として、ガラス基板上に、厚さ１１０ｎｍのシリコンを含むＩＴＯ（以下、「ＩＴＳＯ」と記す。）をスパッタ装置で形成した。ＩＴＳＯ上に、厚さ１５ｎｍのＡｇを蒸着した。ＩＴＳＯとごく薄いＡｇを積層して形成することで、反射性も備えた半透明電極が形成できた。
【０２５１】
＜バッファ層４０１＞
バッファ層４０１として、Ａｇ上に、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（以下、「ＤＮＴＰＤ」と記す。）と酸化モリブデンとの複合材料を厚さ１２５ｎｍ形成した。ＤＮＴＰＤは正孔輸送性を示す有機化合物である。
複合材料はＤＮＴＰＤと酸化モリブデンを共蒸着することで形成し、酸化モリブデン（以下、「ＭｏＯｘ」と記す。）の蒸着源にはＭｏＯ３を用いた。質量比はＤＮＴＰＤ：ＭｏＯｘ＝４：２となるようにした。
【０２５２】
＜発光積層体４０２＞
発光積層体４０２を４層の機能層で形成した。まず、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（以下、「ＮＰＢ」と記す。）を厚さ１０ｎｍ蒸着した。
【０２５３】
ＮＰＢの上に、クマリン６（ｃｏｕｍａｒｉｎ６）とトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、「Ａｌｑ３」と記す。）を共蒸着して、厚さ４０ｎｍの複合材料を形成した。質量比はクマリン６：Ａｌｑ３＝１：０．０１となるようにした。クマリン６とＡｌｑ３の複合材料層が発光層として機能する。
【０２５４】
クマリン６とＡｌｑ３の複合材料上に、Ａｌｑ３を厚さ３０ｎｍ蒸着した。Ａｌｑ３上にＬｉＦを厚さ１ｎｍ蒸着した。
【０２５５】
＜第２の電極４０３（反射電極）＞
第２の電極４０３として、スパッタ装置で、ＬｉＦ上にＡｌを２００ｎｍの厚さに成膜した。Ａｌは反射電極として機能する。
【０２５６】
発光素子１では、波長５１５ｎｍの光が共振するように光学設計を行った。第１の電極４００と第２の電極４０３間の距離が最適になるように、バッファ層４０１の膜厚を決めた。第１の電極４００と第２の電極４０３間の物理的な距離は２０６ｎｍである。
【０２５７】
＜比較素子＞
本実施例では、発光素子１の特性を評価するため、比較となる発光素子（以下、「比較素子」という。）を作製した。比較素子は、第１の電極４００を半透明電極ではなく、透明電極とした素子である。発光素子１との違いは、第１の電極４００にＡｇを設けず、厚さ１１０ｎｍのＩＴＳＯの単層でなる点である。他は、発光素子１と同じ条件で作製した。表１に、発光素子１及び比較素子を構成する層の材料及び膜厚を示す。
【０２５８】
【表１】
【０２５９】
図１１（ａ）は、発光素子１及び比較素子の電流密度−輝度特性であり、図１１（ｂ）は電圧−輝度特性である。図１１に示すように発光素子１も比較素子もほぼ同等の特性を示すことがわかった。輝度が３０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は、発光素子１が１０．６ｃｄ／Ａ、比較素子が１１．３ｃｄ／Ａである。
【０２６０】
一方、輝度が３０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は、発光素子１が（ｘ，ｙ）＝（０．１８，０．７３）であり、比較素子が（ｘ，ｙ）＝（０．２８，０．６６）である。発光素子１、比較素子は緑色で発光するが、発光素子１の方が色純度が高いことが確認できた。
【０２６１】
図１２に発光素子１及び比較素子の発光スペクトルを示す。図１２に示すように、発光素子１の方が、発光スペクトルが鋭い。発光スペクトルの半値幅は、発光素子１が３５ｎｍに対して比較素子が６０ｎｍである。このことが色純度の向上に繋がっている。
【０２６２】
本実施例で示したように、半透明電極及びバッファ層を発光素子に設けることで、電流密度−輝度特性や電圧−輝度特性にほとんど影響を変えることなく、色純度を向上できることがわかった。
【実施例２】
【０２６３】
図１（Ｃ）に示す構成の発光素子をガラス基板上に作製し、その特性を測定した。本実施例では、作製された発光素子を「発光素子２」という。まず、発光素子２の構成とその作製方法を説明する。
【０２６４】
＜第１の電極４００（反射電極）＞
第１の電極４００を反射電極として形成した。ガラス基板上に、厚さ４０ｎｍのアルミニウムとチタンの合金（以下、「Ａｌ−Ｔｉ」と記す。）と、Ａｌ−Ｔｉ上に厚さ６ｎｍのＴｉを積層した導電膜を形成した。
【０２６５】
＜バッファ層４０１−１＞
Ｔｉ上にバッファ層４０１−１として、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料を厚さ４０ｎｍ形成した。発光素子１同様に、複合材料は、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘとを共蒸着することで形成し、ＭｏＯｘの蒸着源にはＭｏＯ３を用いた。質量比はＤＮＴＰＤ：ＭｏＯｘ＝４：２となるようにした。
【０２６６】
＜発光積層体４０２＞
発光積層体４０２として３層の機能層を形成した。
【０２６７】
まず、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料上に、ＮＰＢを厚さ１０ｎｍ蒸着した。ＮＰＢの上に、クマリン６とＡｌｑ３を厚さ４０ｎｍに共蒸着した。質量比はクマリン６：Ａｌｑ３＝１：０．０１となるようにした。クマリン６とＡｌｑ３の複合材料が発光層として機能する。クマリン６とＡｌｑ３の混合材料上に、厚さ１０ｎｍのＡｌｑ３を蒸着した。
【０２６８】
＜バッファ層４０１−２＞
バッファ層４０１−２は、電子を発生する機能を有する層と、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層との２層構造とした。電子を発生する機能を有する層として、Ａｌｑ３とＬｉを厚さ１０ｎｍ共蒸着し、ＬｉをドープしたＡｌｑ３を形成した。質量比は、Ａｌｑ３：Ｌｉ＝１：０．０１となるようにした。有機化合物と金属化合物の複合材料は、バッファ層４０１−１と同様に、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料とし、厚さは１１０ｎｍとした。
【０２６９】
＜第２の電極４０３（半透明電極）＞
ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料上に、第２の電極４０３として、Ａｇを厚さ２５ｎｍ蒸着した。ごく薄く形成したため、Ａｇを半透明電極として機能させることができた。
【０２７０】
発光素子２も発光素子１と同様、緑色の光が共振するようにした。発光素子２では、波長５１３ｎｍの光が共振するように光学設計を行った。第１の電極４００と第２の電極４０３間の距離が最適になるように、バッファ層４０１−１、４０１−２の膜厚、特にＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料の膜厚を決定した。第１の電極４００と第２の電極４０３の物理的な距離は２２０ｎｍである。表２に、発光素子２を構成する層の材料及び膜厚を示す。
【０２７１】
【表２】
【０２７２】
図１３（ａ）は発光素子２の電流密度−輝度特性であり、図１３（ｂ）は電圧−輝度特性である。輝度が３０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１０．４ｃｄ／Ａであり、良好な電流効率を示した。
【０２７３】
また、輝度が３０００ｃｄ／ｍ２ときのＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２０，０．７２）であり、発光素子２から色純度の高い緑色の光が得られた。
【０２７４】
図１４に発光素子２の発光スペクトルを示す。図１４に示すように、発光スペクトルは鋭いピークを示し、発光スペクトルの半値幅は４５ｎｍである。このことが色純度の向上に繋がっている。
【０２７５】
表３に、発光素子２と共に、実施例１で示した発光素子１及び比較素子について、電流効率、ＣＩＥ色度座標、及び発光スペクトルの半値幅を示す。表３の電流効率及びＣＩＥ色座標は輝度が３０００ｃｄ／ｍ２ときの値である。
【０２７６】
【表３】
【０２７７】
本実施例で示したように、発光素子にバッファ層と半透明電極を設けることで、電流密度−輝度特性や電圧−輝度特性にほとんど影響を変えることなく、色純度を向上させることができる。発光素子２は、バッファ層を２つ設けたため、発光素子１、比較素子よりも第１の電極と第２の電極間の距離が長くなっているが、電流密度−輝度特性や電圧−輝度特性を低下させることなく、共振効果により比較素子よりも色純度が向上し、発光素子１と同程度の色純度の向上がみられた。
【０２７８】
また、発光素子２では、反射電極（第２の電極４０３）として、反射率がＡｇ程高くないチタンまたはチタン合金の電極を用いているが、本実施例により共振効果による色純度の向上を確認することができた。チタンや、チタン合金は、アクティブマトリクス型の発光装置（実施形態２、３参照）に好ましく用いられる配線材料、電極材料である。そのため、画素部に形成される配線や電極をチタンやチタン合金で形成した場合、これらの配線や電極をそのまま発光素子の一方の電極に用いつつ、共振効果を得られることがわかった。例えば、実施の形態２で示したアクティブマトリクス型の発光装置において、薄膜トランジスタの接続部６１ａをそのまま、発光素子の第１の電極６４に用いることができる（図２、図４参照）。
【０２７９】
したがって、本実施例のような上面射出構造において、プロセスの簡略の観点からも、本発明の適用は非常に有効であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０２８０】
【図１】本発明の発光素子の断面模式図。
【図２】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図３】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【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上面模式図及び断面模式図。
【図６】画素回路の一例を表す回路図。
【図７】画素回路の一例を表す回路図。
【図８】保護回路の一例を表す回路図。
【図９】本発明の電子機器を表す模式図。
【図１０】本発明の発光装置の断面模式図。
【図１１】発光素子１及び比較素子の電流密度−輝度特性図及び電圧−輝度特性図（実施例１）。
【図１２】発光素子１及び比較素子の発光スペクトル（実施例１）。
【図１３】発光素子２の電流密度−輝度特性図及び電圧−輝度特性図（実施例２）。
【図１４】発光素子２の発光スペクトル（実施例２）。
【符号の説明】
【０２８１】
５０ 基板
５１ａ 第１の下地絶縁層
５１ｂ 第２の下地絶縁層
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 第１の層間絶縁層
６１ａ 接続部
６１ｂ 配線
６３ 第２の層間絶縁層
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 絶縁体
１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ 第１の電極
１０２ 隔壁
１０３Ｂ、１０３Ｇ、１０３Ｒ バッファ層
１０４、１０４Ｂ、１０４Ｇ、１０４Ｒ 正孔輸送層
１０５Ｂ、１０５Ｇ、１０５Ｒ 発光層
１０６、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ 電子輸送層
１０７ 第２の電極
４００ 第１の電極
４０１、４０１−１、４０１−２ バッファ層
４０２ 発光積層体
４０３ 第２の電極
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、１４１２ 電源線
１４１４、１４１５ 走査線
１４５１ 選択ＴＦＴ
１４５２ 容量素子
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
１５６１ 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 配線
４０１５ 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、及びそれを用いた発光装置に関する。
【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基底状態と励起状態のエネルギー差に相当する光が射出される。
【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】
また、特にテレビやディスプレイなどに関して、画像の美しさが兼ね備えられていることは、今や消費者にとっては当然の要求であるが、画像の美しさに影響する要因の一つとして、色再現性がある。フルカラーの表示装置の場合、赤、緑、青の三色、もしくはこれらに白を加えた４色によって全ての色を再現しているが、色純度のより高い波長の光を発する材料を用いることによって、鮮やかな表示を得ることができるようになるが、高い色純度と高い信頼性を共に兼ね備える材料は非常に少ないのが現状である。
【０００６】
消費電力を低下させるためには、発光素子から発した光の外部取り出し効率を向上させることも有効である。特許文献１には、光の外部取り出し効率を向上させる為に発光層を除く有機化合物材料層の各層を発光色に対応してそれぞれ異なる膜厚に設定し、反射干渉現象を利用することで各色の取り出し効率を高めることが記載されている。また、特許文献２には、透明電極の厚さを発光色に対応してそれぞれ異なる膜厚設定することによって、反射光の干渉現象を利用し、各色の取り出し効率を高めることが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３２３２７７号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のような構成であると、有機化合物材料層各層の膜厚は、本来その機能を充分に発揮する為に設定されるべきであるところ、反射干渉現象を考慮して設定した場合には電圧輝度効率の低下を招いてしまう。また特許文献２のような構成では、電圧輝度効率の低下は小さいものの、各色に対応して透明電極を形成する為には発光素子の一方の電極を形成する為にプロセス工程が増えてしまい、生産性が非常に悪い。そこで、本発明は、電圧輝度効率、電流輝度効率を低下させることなく、発光素子の色純度を向上させることを課題とする。
【０００８】
また、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減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。
【０００９】
そこで本発明では、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上双方を実現すること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】
【００１０】
上記課題を解決する為、本発明の発光装置の一つは、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する発光素子を有している。有機化合物を含む層は、発光物質を含む発光層、及び正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層を少なくとも含み、一対の電極は、一方が反射率の高い電極であり、他方が半透明電極であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の１つは、上記発光素子のバッファ層の膜厚が、発光素子外部に射出する発光の強度が高くなるように決定されたことを特徴とする。
【００１２】
発光素子の発光強度が高められているかを検証するには、発光層または発光物質の発光スペクトルと、発光素子の発光スペクトルを対比すればよい。前者の発光スペクトルの半値幅が後者よりもせまければ、発光強度が高められていることになる。より具体的には、前者の発光スペクトルの半値幅が後者の半値幅の８０％以下、３０％以上８０％以下の範囲になれば、発光素子の発光強度が高められているとみなすことができる。
【００１３】
本発明の一つは、上記構成において、一対の電極間の光学距離が当該発光素子から発光素子外に取り出される光の極大波長の半分の整数倍であることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
本発明の他の一つは、上記構成において、一対の電極間の光学距離が当該発光素子から取り出したい光の波長の半分の整数倍であることを特徴とする。
【００１５】
当然ながら、本発明において、一対の電極間の光学距離は許容される誤差を含むものである。それは、成膜装置の膜厚制御の精度のため、一対の電極間の光学距離を、所定の波長（発光素子から放射される光の極大波長、又は発光素子から放射させたい光の波長）の半波長の整数倍に厳密に一致することは困難であるからである。よって、一対の電極間の光学距離の誤差が成膜装置で生ずる膜厚の誤差（面内分布）程度、±５％の範囲であるものは、本発明に含むものとする。
【００１６】
本発明の発光装置は、発光層から射出された光が一対の電極間で反射を繰り返すようにするため、発光素子の一方の電極は透光性を有し、かつ反射性を有する半透明電極とし、他方の電極は反射性が高い電極とする。
【００１７】
半透明電極は、発光層から発する光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲であり、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上の電極である。
【００１８】
反射率の高い電極とは、発光層から発する光に対する反射率が４０％以上、好ましくは７０％以上の電極である。
【００１９】
本発明の他の一つは、上記構成において、バッファ層は一対の電極の一方に接していることを特徴とする。バッファ層を２層設けたときは、一対の電極それぞれにバッファ層を接して設けることが好ましい。
【００２０】
本発明において、バッファ層に含まれる金属化合物は、遷移金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする。
【００２１】
また、バッファ層に含まれる金属化合物は、周期表における４〜８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする。
【００２２】
また、バッファ層に含まれる金属化合物は、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、またはルテニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の発光素子及び発光装置は電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の発光素子における一形態を表す模式図である。図１（Ａ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ａ）では第２の電極４０３側より光を取り出す構造に関して説明する。
【００２６】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は反射率の高い電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対しての半透明電極として形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【００２７】
図１（Ａ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第１の電極４００側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第１の電極４００の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第１の電極４００を陽極として機能させる場合）、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、周期表の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。
【００２８】
正孔輸送性を有する有機化合物としては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）等のアリールアミノ基を有する有機材料や、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）等も用いることができる。
【００２９】
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第１の複合材料は熱的安定性に優れ、信頼性が良い。
【００３０】
【化１】
（式中、Ｒ１及び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し、一般式（２）で示される置換基において、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。）
【００３１】
【化２】
【００３２】
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、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。
【００３３】
【化３】
式中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、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。
【００３４】
【化４】
ただし、式中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、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。
【００３５】
【化５】
ただし、式中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、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。
【００３６】
【化６】
ただし、式中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、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。
【００３７】
さらに、正孔輸送性を有する有機化合物として、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。
【００３８】
バッファ層４０１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との共蒸着法によって作製することができるが、湿式法やその他の公知のどの方法によって形成することもできる。なお、バッファ層４０１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、より好ましくは９０：１０〜５０：５０であることが望ましい。
【００３９】
また、発光を得る際に第１の電極４００の電位の方が低くなるように電圧をかける場合（第１の電極を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１は２層構造として形成する。具体的には電子を発生する機能を有する層を発光積層体４０２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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。
【００４０】
ドナー性の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、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）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。
【００４１】
また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も、ドナー性の化合物として用いることができる。
【００４２】
さらに、金属錯体以外にも、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）等をドナー性の化合物として用いることができる。
【００４３】
電子を発生する機能を有する層はスパッタ法や蒸着法など、公知の方法によって作製すればよい。複合材料は共蒸着法によって作製することができる。
【００４４】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【００４５】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（例えば、当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【００４６】
【数１】
【００４７】
なお、有機化合物を含む層が複数の屈折率の異なる層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【００４８】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【００４９】
また、バッファ層４０１を第１の電極４００の上面に接して設けることによって第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【００５０】
また、バッファ層４０１を第１の電極４００に接して形成することによって、仕事関数に関係なく第１の電極４００の材料を選択することができるようになる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して高い電圧をかける場合、低い電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。第１の電極４００は反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。
【００５１】
第１の電極４００を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【００５２】
第１の電極４００を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を用いれば他の層に用いる材料は電気的接触を維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、シリコンを含有するＩＴＯ（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウムに２〜２０［ｗｔ％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化錫（ＳｎＯ２）に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。なお、シリコンを含有するＩＴＯ（略称：ＩＴＳＯ）は、シリコンがＩＴＯに含まれる酸素と結合した酸化シリコンとして含まれるため、酸化シリコンを含有するＩＴＯともいう。
【００５３】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第２の電極４０３は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【００５４】
第２の電極４０３を陰極として機能させる場合、第２の電極４０３は、仕事関数の小さい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成する。第２の電極４０３の材料には、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これらの薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第２の電極４０３は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層とすることができる。このような積層にすることで、第２の電極４０３は、透明導電膜の単層よりも反射率が高くなり、光を透過するのと共に、かつ反射させることができる。
【００５５】
第２の電極４０３を陽極として機能させる場合、仕事関数の大きい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して、第２の電極４０３を形成する。第２の電極には、タンタル、クロム、モリブデン、チタン、窒化チタン、アルミニウム等の薄膜を用いることができる。膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。このように、第２の電極４０３の材料には、透光性を有すると共に吸収が小さく反射率が高い材料が特に好ましい。また、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層として形成することができる。このような積層にすることで、第２の電極４０３は、透明導電膜の単層よりも反射率が高くなり、光を透過させ、かつ反射させることができる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【００５６】
発光積層体４０２は少なくとも発光層を有する単層もしくは積層構造よりなる層である（単層の場合も便宜上「発光積層体」と称することとする）。発光層の構成としては大きく分けて２種類の構成が挙げられる。一つは発光物質（ドーパント）が当該発光物質よりバンドギャップの大きい材料（ホスト）中に分散されてなるホスト−ゲスト型、もう一つは発光物質のみで構成された型である。
【００５７】
また、発光層と陽極との間に、正孔の輸送に有利な材料を用いて形成した正孔輸送層、正孔の注入に有利な材料で形成した正孔注入層、発光層と陰極との間に、電子の輸送に有利な材料を用いて形成した電子輸送層、電子の注入に有利な材料で形成した電子注入層等の機能層を設けることができる。輸送層を設ける場合は、注入層は輸送層よりも電極側に形成する。また、これらの層の他に電子と正孔が発光層において効率よく再結合することが出来るようにする為のブロッキング層等、他の機能を有する層が形成されていてもよい。これら機能層は設けられていても設けられていなくともよく、また、その機能を複数有する層として形成されていてもよい。また、各層の境界は必ずしも明確でなくともよい。
【００５８】
なお、バッファ層４０１と発光積層体４０２中の発光層は離れて形成されていることが望ましく、発光層とバッファ層４０１との間には、電子や正孔の輸送層が形成されていることが望ましい。
【００５９】
発光層を形成する発光物質については特に限定はなく、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。
【００６０】
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−９−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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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（略称：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性の物質として用いることができる。
【００６４】
また、発光性の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’−ジ（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：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。
【００６５】
正孔注入層を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（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／略称：ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。また、正孔注入層に接して形成されている機能層よりもイオン化ポテンシャルが相対的に小さくなるような物質を、正孔輸送性を有する物質の中から選択することによって、正孔注入層を形成することができる。
【００６６】
正孔輸送層を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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）、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、正孔輸送層は、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。
【００６７】
電子輸送層を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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−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：ＴＡＺ）、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）等が挙げられる。また、電子輸送層は、以上に述べた物質からな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。
【００６８】
電子注入層を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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。
【００６９】
また、無機物の他、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＡＺ、ＢｚＯｓ等の電子輸送層を形成するのに用いることのできる物質も、これらの物質の中から、電子輸送層の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層を形成する物質として用いることができる。
【００７０】
つまり、電子注入層における電子親和力が電子輸送層における電子親和力よりも相対的に大きくなるような物質を電子輸送性を有する物質の中から選択することによって、電子注入層を形成することもできる。なお、陰極として機能する電極として、電子注入性のあまり大きくない材料を用いた場合は、リチウム、カルシウム、バリウムなどの低仕事関数の金属を電極に積層するか電子輸送層にドープすることによって、電子注入層を形成することが望ましい。
【００７１】
これら発光積層体４０２は蒸着法や湿式法などに代表される公知の方法によって作製することができる。
【００７２】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。また、第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【００７３】
図１（Ｂ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｂ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｂ）では第１の電極４００側より光を取り出す構造に関して説明する。
【００７４】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は半透明電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【００７５】
図１（Ｂ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第２の電極４０３側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第２の電極４０３を陽極として機能させる場合）、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。
【００７６】
また、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が低くなるように電圧をかける場合（第２の電極４０３を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１は２層構造として形成する。具体的には、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の層と電子を発生する機能を有する層の２層構造とし、電子を発生する機能を有する層を発光積層体４０２側に設ける。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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。
【００７７】
これらバッファ層４０１の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。ただし、図１（Ｂ）の構成において、バッファ層４０１は先に形成する電極、すなわち第１の電極４００上に形成していないため、第１の電極４００の凹凸を緩和する効果は得られないことが異なる。
【００７８】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節し、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【００７９】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【００８０】
【数２】
【００８１】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【００８２】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【００８３】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第１の電極４００は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【００８４】
第１の電極４００を陰極として機能させる場合、第１の電極４００は、仕事関数の小さい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成する。第１の電極４００材料としては、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これらの薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、膜厚を２５ｎｍ程度まで厚くすることも可能である。また、第１の電極４００は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層とすることができる。
【００８５】
第１の電極４００を陽極として機能させる場合、仕事関数の大きい導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して、第１の電極４００を形成する。第１の電極４００には、タンタル、クロム、モリブデン、チタン、窒化チタン、アルミニウム等の薄膜を用いることができる。膜厚は１ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。第１の電極４００は透光性を有すると共に吸収が小さく反射率が高い電極とするため、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜の積層として形成することができる。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【００８６】
第２の電極４０３に接してバッファ層４０１が形成されていることによって、第２の電極４０３は、仕事関数に関係なく材料を選択することができる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して高い電圧をかける場合、低い電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。
【００８７】
第２の電極４０３は反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。第２の電極４０３を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【００８８】
第２の電極４０３を多層で形成する場合は、上記した材料を発光積層体４０２側に用いれば他の層に用いる材料は、電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【００８９】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２の記載を参照されたい。
【００９０】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を共に実現することが可能である。
【００９１】
図１（Ｃ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｃ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１−１、発光積層体４０２、バッファ層４０１−２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｃ）では第２の電極４０３側より光を取り出す構造に関して説明する。
【００９２】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【００９３】
図１（Ｃ）ではバッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２は有機化合物を含む層における第１の電極４００側及び第２の電極４０３側の双方に設ける。バッファ層４０１−１及び４０１−２のうち、発光を得る際に電位が高くなるように電圧をかける電極側（陽極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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。
【００９４】
他方、発光を得る際に低い電圧をかける電極側（陰極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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でなる層と、電子を発生する機能を有する層の２層構造として形成し、後者を発光積層体４０２側に形成する。
【００９５】
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ドナー性の化合物との複合材料で形成すればよい。これらバッファ層４０１−１、４０１−２の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。
【００９６】
バッファ層４０１−１及び４０１−２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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１−１、４０１−２の一方または双方の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【００９７】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１−１及びバッファ層４０１−２の一方または双方の厚みを調節する。
【００９８】
【数３】
【００９９】
なお、有機化合物を含む層が複数の屈折率の異なる層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１００】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１０１】
また、第１の電極４００に接してバッファ層４０１−１を設けることによって第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１０２】
第１の電極４００及び第２の電極４０３はバッファ層４０１−１及び４０１−２が接して形成されていることによって、仕事関数に関係なく材料を選択することができる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して電位が高くなるように電圧をかける場合、電位が低くなるように電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。
【０１０３】
第１の電極４００の材料には反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いるとよい。第１の電極４００を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【０１０４】
第１の電極４００を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を用いれば他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１０５】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第２の電極４０３は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは、２０％以上となるように形成される。
【０１０６】
バッファ層４０１−２が接して設けられていることから、第２の電極４０３には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して、第２の電極４０３を形成すればよい。第２の電極４０３の材料には透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これら材料の薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第２の電極４０３は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層とすることができる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１０７】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１０８】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。また、バッファ層４０１−１を第１の電極４００上面に接して形成することにより、第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１０９】
図１（Ｄ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｄ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１−１、発光積層体４０２、バッファ層４０１−２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｄ）では第１の電極４００側より光を取り出す構造に関して説明する。
【０１１０】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１１１】
図１（Ｄ）ではバッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２は有機化合物を含む層における第１の電極４００側及び第２の電極４０３側の双方に設ける。バッファ層４０１−１及び４０１−２のうち、発光を得る際に電圧が高くなるように電圧をかける電極側（陽極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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。
【０１１２】
他方、発光を得る際に低い電圧をかける電極側（陰極として機能させる電極側）に設けるバッファ層は、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でなる層と、電子を発生する機能を有する層との２層構造として形成し、後者を発光積層体４０２側に形成する。
【０１１３】
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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。これらバッファ層４０１−１、４０１−２の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。
【０１１４】
バッファ層４０１−１及び４０１−２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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１−１、４０１−２の一方または双方の厚みを調節し、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【０１１５】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１−１及びバッファ層４０１−２の一方、または双方の厚みを調節する。
【０１１６】
【数４】
【０１１７】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１１８】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１１９】
また、第１の電極４００上面に接してバッファ層４０１−１を設けることによって第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１２０】
第１の電極４００及び第２の電極４０３は、それぞれ、バッファ層４０１−１、バッファ層４０１−２が接して形成されていることによって、仕事関数に関係なく材料を選択することができる。即ち、発光を得る際に、他方の電極と比較して高い電圧をかける場合、低い電圧をかける場合、いずれにおいても電極材料に制約が無い。
【０１２１】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第１の電極４００は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【０１２２】
バッファ層４０１−１が接して設けられていることから、第１の電極４００には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成することができる。第１の電極４００の材料として、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等を用いることができる。これら材料の薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第１の電極４００は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層とすることができる。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１２３】
第２の電極４０３はバッファ層４０１−２が接して設けられていることから仕事関数の制約は無く、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いるとよい。
【０１２４】
第２の電極４０３を単層で形成する場合は、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。また、チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。
【０１２５】
第２の電極４０３を多層で形成する場合は、バッファ層４０１−２側に上記した材料を用いれば、他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。また、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも有機化合物を含む層側に設けてもよい。例えば、第２の電極４０３は、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１２６】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１２７】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。また、第１の電極４００上に形成されてしまった凹凸を緩和することができる。このため、電極の凹凸に起因する不良（電極間のショートなど）を抑制することができる。
【０１２８】
図１（Ｅ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｅ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｅ）では第２の電極４０３側より光を取り出す構造に関して説明する。
【０１２９】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１３０】
図１（Ｅ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第２の電極４０３側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第２の電極４０３を陽極として機能させる場合）、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。
【０１３１】
また、発光を得る際に第２の電極４０３の電位の方が低くなるように電圧をかける場合（第２の電極４０３を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１は２層構造として形成する。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４０１内の発光積層体４０２側にさらに設ける。
【０１３２】
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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。これらバッファ層４０１の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので、繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。なお、図１（Ｅ）の構成では、バッファ層４０１は先に形成する電極、すなわち第１の電極４００上に形成していないため、第１の電極４００の凹凸を緩和する効果は得られないことが異なる。
【０１３３】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【０１３４】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【０１３５】
【数５】
【０１３６】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１３７】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１３８】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して反射率の高い電極になるように形成する。第１の電極４００を陰極として機能させる場合、第１の電極４００材料としては、仕事関数が小さく、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的にはアルミニウムとリチウムの合金、マグネシウムと銀の合金などを用いることができる。
【０１３９】
第１の電極４００を陽極として機能させる場合、第１の電極４００材料としては、仕事関数が大きく、反射率が高く、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的には、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。第１の電極４００を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を側に用いれば他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。
【０１４０】
また、第１の電極４００を陽極として機能させる場合、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯといったような積層構造を有する電極であってもよい。これら透明導電膜は仕事関数が大きいものが多い為、発光積層体４０２側に透明導電膜を設け、その下部に仕事関数の小さい、反射率の高い材料を設けることによって反射率の高い電極を形成することができる。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１４１】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第２の電極４０３は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【０１４２】
バッファ層４０１が接して設けられていることから、第２の電極４０３には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成することができる。第２の電極４０３の材料は、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これらの薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることもできる。また、第２の電極４０３は、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層とすることもできる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１４３】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１４４】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。
【０１４５】
図１（Ｆ）は本発明の発光素子における図１（Ａ）と異なる一形態を表す模式図である。図１（Ｆ）における本発明の発光素子は図示しない絶縁体上に第１の電極４００、第２の電極４０３よりなる一対の電極間に、バッファ層４０１、発光積層体４０２からなる有機化合物を含む層が狭持されている。図１（Ｆ）では第１の電極４００側より光を取り出す構造に関して説明する。
【０１４６】
第１の電極４００は単層で形成されても多層で形成されても構わないが、第１の電極４００は当該発光素子が発する光に対して半透明電極となるように形成する。第２の電極４０３に関しては単層で形成しても多層で形成しても構わないが、第２の電極４０３は当該発光素子が発する光に対して反射率の高い電極となるように形成する。本発明の発光素子は一対の電極間に、規定の方向で一定以上の電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１４７】
図１（Ｆ）ではバッファ層４０１は有機化合物を含む層における第１の電極４００側に設ける。バッファ層４０１は、発光を得る際に第１の電極４００の電位の方が高くなるように電圧をかける構成の場合（第１の電極４００を陽極として機能させる場合）、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。また、発光を得る際に第１の電極４００の電位方が低くなるように電圧をかける場合（第１の電極４００を陰極として機能させる場合）、バッファ層４０１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でなる層と、電子を発生する機能を有する層との２層構造として形成し、電子を発生する機能を有する層を発光積層体４０２側に設ける。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ドナー性の化合物との複合材料、で形成すればよい。これらバッファ層４０１の具体的な材料、構成については図１（Ａ）のバッファ層４０１と同じであるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）のバッファ層４０１に関する説明を参照されたい。
【０１４８】
バッファ層４０１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。発光層から射出された光は両電極で反射を繰り返すことで往復し、増幅され、定在波が形成される。バッファ層の４０１の厚みを調節して、所望の波長で定在波を発生させることで、光が増幅し、且つ、発光スペクトルの狭線化が生じる。その結果、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、スペクトルの狭線化のため、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。
【０１４９】
具体的に本発明における、第１の電極４００と第２の電極４０３との光学距離Ｌｏは、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）の１／２の整数倍、つまり半波長の整数倍となるようにする。すなわち、取り出したい光の波長（当該発光素子から射出される光の極大波長）をλとすると、波長λにおける有機化合物を含む層の屈折率をｎλ、第１の電極４００と第２の電極４０３との間の物理的な距離をＬｐとした場合、下記式（１）を満たすようにバッファ層４０１の厚みを調節する。
【０１５０】
【数６】
【０１５１】
なお、有機化合物を含む層が屈折率の異なる複数の層の積層でなる場合には、各々の層の波長λにおける屈折率と当該層の厚さの積の和が半波長（λ／２）の整数倍となればよい。
【０１５２】
本発明では、一対の電極のうち、いずれか一方が透明電極ではなく、半透明電極であることから、より強い干渉効果を得ることができ、低消費電力化や色純度の向上をより効果的に得ることができる。
【０１５３】
第１の電極４００は発光素子が発する光に対して半透明な電極（取り出したい光に対する透過率が４０％〜９０％）になるように形成する。発光層から射出された光が、第１の電極４００と第２の電極４０３の間で反射を繰り返すようにするため、第１の電極４００は、透光性と共に反射性を有し、吸収が小さい半透明な電極として形成される。半透明電極は、取り出したい光に対して、透過率が４０％以上９０％以下の範囲で、反射率が１０％以上、より好ましくは２０％以上となるように形成される。
【０１５４】
バッファ層４０１が接して設けられていることから、第１の電極４００には仕事関数の制約は無く、導電材料を所望の透光性を有する程度に薄膜化して形成することができる。第１の電極４００の材料としては、透光性を有すると共に、吸収が小さく、反射率が高い材料が特に好ましく、このような材料としてはアルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金またはマグネシウムと銀の合金等が好ましい。これら材料の薄膜の膜厚は所望の透過率が得られる程度とし、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましいが、２５ｎｍ程度まで厚くすることができる。また、これらの薄膜とＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜との積層であってもよい。第１の電極４００はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１５５】
第２の電極４０３は発光素子が発する光に対して反射率の高い電極になるように形成する。第２の電極４０３を陰極として機能させる場合、材料としては、仕事関数が小さく、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的にはアルミニウムとリチウムの合金、マグネシウムと銀の合金などを用いることができる。
【０１５６】
第２の電極４０３を陽極として機能させる場合、材料としては、仕事関数が大きく、反射率が高く（取り出したい光に対する反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％）、吸収の少ない材料を用いることが望ましい。具体的には、アルミニウムや銀及びそれらの合金などを好適に用いることができる。アルミニウムの合金としてはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等がある。チタンや窒化チタン、クロム、モリブデンなども用いることができる。第２の電極４０３を多層で形成する場合は、発光積層体４０２側に上記した材料を用いれば、他の層に用いる材料は電気的接触さえ維持できればどのような材料であってもよい。
【０１５７】
また、第２の電極４０３を陽極として機能させる場合、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２に代表されるような透明導電膜ならば、上記の材料よりも発光積層体４０２側に設けてもよい。例えば、ＩＴＯ、銀、ＩＴＯと言ったような積層構造を有する電極であってもよい。これら透明導電膜は仕事関数が大きいものが多い為、発光積層体４０２側に透明導電膜を設け、その下部に仕事関数の小さい、反射率の高い材料を設けることによって反射率の高い電極を形成することができる。第２の電極４０３はスパッタ法や蒸着法など公知の方法によって作製することができる。
【０１５８】
発光積層体４０２に関しては図１（Ａ）と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。図１（Ａ）の発光積層体４０２記載を参照されたい。
【０１５９】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能である。
【０１６０】
（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２〜図４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第２の電極側に光を射出する発光装置を作製する例を示した。なお、発光波長の異なる発光素子を用いるフルカラー表示の場合、各色の画素の配置は特に限定されない。ストライプ配置やデルタ配置など所望の配置を適用することが可能である。特に赤、緑、青などの３種類の発光色を呈する発光素子を用いた場合は、３種類の画素をデルタ型に配列したデルタ配置を好適に用いることができる。デルタ配置の画素はテレビなどの映像を表示する発光装置に最適である。
【０１６１】
もちろん、第１の電極側に光を射出する発光装置や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。
【０１６２】
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２（Ａ））
【０１６３】
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よい。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【０１６４】
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。材料としては酸化シリコン、窒化シリコン、窒素を含む酸化シリコン、酸素を含む窒化シリコン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を窒化シリコンで、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化シリコンで形成する。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問題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。
【０１６５】
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よい。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無く、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とするとよい。
【０１６６】
窒化性雰囲気、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シリコン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シリコンまたは酸化窒化シリコンをプラズマＣＶＤ法により第２の下地絶縁層５１ｂを形成してもよい。
【０１６７】
また、酸化シリコンや酸化窒化シリコン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。
【０１６８】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質シリコン膜をレーザ結晶化して得る。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質シリコン膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法などが使用できる。その後、５００℃で１時間の加熱処理を行い、水素出しをする。
【０１６９】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質シリコン膜を結晶化して結晶質シリコン膜を形成する。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シリコン膜に照射することで結晶質シリコン膜とし、半導体層として用いる。
【０１７０】
非晶質シリコン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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
その後、図２（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導体層５２を得る。パターニング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。
【０１７３】
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としてシリコンを含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化シリコンを用いて形成する。この場合、ゲート絶縁膜５３の表面を酸化雰囲気もしくは窒化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よい。
【０１７４】
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よい。このとき、基板５０の温度を３００〜４５０℃とし、酸化雰囲気または窒化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。
【０１７５】
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シリコン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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。非晶質半導体はシリコン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。
【０１８０】
また非晶質半導体中に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（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はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている。
【０１８１】
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、シリコンの化合物の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。これらの気体から選ばれた気体を水素、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倍の範囲であることが好ましい。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よい。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よい。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。
【０１８２】
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）を終端するため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。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１×１０２０ｃｍ−１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。ＴＦＴにしたときのμ＝１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる。また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いてもよい。
【０１８３】
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を窒化シリコンにより形成する。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よい。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。
【０１８４】
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シリコン、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Ｌｏｗ−ｋ材料（低誘電材料）等を用いるとよい。本実施の形態では酸化シリコン膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図２（Ｂ））
【０１８５】
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よいし、複数回に分けてエッチングを行ってもよい。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よい。（図２（Ｃ））
【０１８６】
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よいが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンを順次積層した構造や、チタン、アルミニウム、チタンを順次積層した構造や、チタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンを順次積層した構造といった積層構造でもよい。（図２（Ｄ））
【０１８７】
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、シロキサンなどの塗布膜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２（Ｅ））
【０１８８】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化シリコン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よい。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。
【０１８９】
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。第１の電極６４の材料に関しては実施の形態１を参照されたい（図３（Ａ））。
【０１９０】
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様に用いてもよい。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３（Ｂ））。
【０１９１】
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（図３（Ｃ））。本実施の形態における発光素子は、本実施の形態における本発明の発光装置が第２の電極側に発光を取り出す構造であるため、実施の形態１における図１（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）のいずれかに示したような構成を有する。
【０１９２】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化シリコン膜をパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化シリコン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シリコン膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜、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シリコン膜を形成すればよい。
【０１９３】
また、パッシベーション膜として、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用してもよい。もちろん、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、他のシリコン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よい。また、窒化炭素膜と窒化シリコン膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化シリコン膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化シリコン膜の代わりに形成してもよい。
【０１９４】
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よいし、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よい。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よい。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４）。
【０１９５】
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ことができる。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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
上記構成を有する本発明の発光装置は電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置である。
【０１９８】
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。
【０１９９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の表示装置である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５を用いて説明する。図５は基板上に形成されたトランジスタ及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５（Ｂ）は図５（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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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５（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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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４０１５ｂ、引き回し配線４０１５ａを介して２層構造の接続端子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。なお、引き回し配線４０１５ａと、接続端子４０１６の下層及び薄膜トランジスタ４００８、４０１０のソース配線またはドレイン配線とは、同じ導電層から形成されている。
【０２０４】
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ことができる。
【０２０５】
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。
【０２０６】
以上の様な構成を有する本発明の発光装置は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置である。
【０２０７】
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。
【０２０８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３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。なお、実施の形態３に示してきた断面図は駆動用ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０２０９】
図６（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。
【０２１０】
図６（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６（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図６（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、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図６（Ａ））と、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図６（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６（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０２１１】
図６（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いる。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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
図６（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６（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。
【０２１５】
図６（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図６（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図６（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図６（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０２１６】
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６（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。
【０２１７】
図６（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６（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図６（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図６（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。
【０２１８】
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７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。
【０２１９】
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を省いてもよい。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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を形成することもできる。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。
【０２２７】
続いて、図６（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。
【０２２８】
図８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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０２３１】
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。
【０２３２】
このような保護回路を有する本発明の発光装置は、当該発光装置は電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置であり、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。
【０２３３】
（実施の形態５）
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９に示す。
【０２３４】
図９（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く表示品質の高い発光装置である。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。
【０２３５】
図９（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く表示品質の高い携帯電話である。
【０２３６】
図９（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く表示品質の高いコンピュータである。図９（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、１つの筐体にハードディスクと表示部が組み込まれた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。
【０２３７】
図９（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く表示品質の高いモバイルコンピュータである。
【０２３８】
図９（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く表示品質の高い携帯型ゲーム機である。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、発光層の発光色に応じてバッファ層の膜厚を変える形態について図１０を参照しながら説明する。
【０２４２】
図１０（Ａ）は本発明の発光装置の一部における断面図である。図示された３つの発光素子はそれぞれ赤の発光を発する発光素子、緑の発光を発する発光素子、青の発光を発する発光素子である。赤の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｒ、バッファ層１０３Ｒ、共通の正孔輸送層１０４、発光層１０５Ｒ、共通の電子輸送層１０６、共通の第２の電極１０７からなる。緑の発光を発する発光素子は、基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｇ、バッファ層１０３Ｇ、共通の正孔輸送層１０４、発光層１０５Ｇ、共通の電子輸送層１０６、共通の第２の電極１０７からなる。青の発光を発する発光素子は、基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｂ、バッファ層１０３Ｂ、共通の正孔輸送層１０４、発光層１０５Ｂ、共通の電子輸送層１０６、共通の第２の電極１０７からなる。各々の発光素子における第１の電極１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂはその端部が隔壁１０２でおおわれており、素子毎に絶縁されている。また、バッファ層１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂはそれぞれの発光素子より取り出す光の極大波長に合わせてその厚みが設定されている。
【０２４３】
図１０（Ａ）では第１の電極、バッファ層、発光層以外の層が各色の発光素子で共通である構成の例を示した。図１（Ａ）では正孔輸送層１０４、電子輸送層１０６のみ用いる例を示したが、もちろん、他の機能を有する層を有していてもよいし、正孔輸送層１０４、電子輸送層１０６は設けられていなくともよい。
【０２４４】
図１０（Ｂ）では第２の電極以外の層が各々の発光素子で分離している構成を示している。すなわち、赤の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｒ、バッファ層１０３Ｒ、正孔輸送層１０４Ｒ、発光層１０５Ｒ、電子輸送層１０６Ｒ、共通の第２の電極１０７からなる。緑の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｇ、バッファ層１０３Ｇ、正孔輸送層１０４Ｇ、発光層１０５Ｇ、電子輸送層１０６Ｇ、共通の第２の電極１０７からなる。青の発光を発する発光素子は基板や層間絶縁膜に相当する絶縁体１００上に第１の電極１０１Ｂ、バッファ層１０３Ｂ、正孔輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、電子輸送層１０６Ｂ、共通の第２の電極１０７からなる。各々の発光素子における第１の電極１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂはその端部が隔壁１０２でおおわれており、素子毎に絶縁されている。また、バッファ層１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂはそれぞれの発光素子より取り出す光の極大波長に合わせてその厚みが設定されている。
【０２４５】
図１０（Ｂ）では正孔輸送層、電子輸送層のみ用いる例を示したが、もちろん、他の機能層を有していてもよいし、正孔輸送層、電子輸送層は設けられていなくともよい。また、発光素子によって正孔輸送層や電子輸送層などの機能層の材料が異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【０２４６】
また、機能層毎に発光素子毎に分離されず全ての素子で共通なものがあってもよいし、素子毎に分離されていてもよい。さらに、機能層は発光素子によって設けられているものと設けられていないものがあってもよい。
【０２４７】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、電圧輝度効率の低下などの悪影響が発現されることなく、簡便に低消費電力化と色純度の向上を同時に実現することが可能な発光装置である。
【０２４８】
また、発光素子の発光色毎にバッファ層の厚さを変え、その波長に対して最適化することができるため、さらに色純度向上や低消費電力化を実現できる。
【実施例１】
【０２４９】
図１（Ｆ）に示す構成の発光素子をガラス基板上に作製し、その特性を測定した。本実施例では、作製された発光素子を「発光素子１」という。まず、発光素子１の構成とその作製方法を説明する。
【０２５０】
＜第１の電極４００（半透明電極）＞
第１の電極４００（半透明電極）として、ガラス基板上に、厚さ１１０ｎｍのシリコンを含むＩＴＯ（以下、「ＩＴＳＯ」と記す。）をスパッタ装置で形成した。ＩＴＳＯ上に、厚さ１５ｎｍのＡｇを蒸着した。ＩＴＳＯとごく薄いＡｇを積層して形成することで、反射性も備えた半透明電極が形成できた。
【０２５１】
＜バッファ層４０１＞
バッファ層４０１として、Ａｇ上に、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（以下、「ＤＮＴＰＤ」と記す。）と酸化モリブデンとの複合材料を厚さ１２５ｎｍ形成した。ＤＮＴＰＤは正孔輸送性を示す有機化合物である。
複合材料はＤＮＴＰＤと酸化モリブデンを共蒸着することで形成し、酸化モリブデン（以下、「ＭｏＯｘ」と記す。）の蒸着源にはＭｏＯ３を用いた。質量比はＤＮＴＰＤ：ＭｏＯｘ＝４：２となるようにした。
【０２５２】
＜発光積層体４０２＞
発光積層体４０２を４層の機能層で形成した。まず、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（以下、「ＮＰＢ」と記す。）を厚さ１０ｎｍ蒸着した。
【０２５３】
ＮＰＢの上に、クマリン６（ｃｏｕｍａｒｉｎ６）とトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、「Ａｌｑ３」と記す。）を共蒸着して、厚さ４０ｎｍの複合材料を形成した。質量比はクマリン６：Ａｌｑ３＝１：０．０１となるようにした。クマリン６とＡｌｑ３の複合材料層が発光層として機能する。
【０２５４】
クマリン６とＡｌｑ３の複合材料上に、Ａｌｑ３を厚さ３０ｎｍ蒸着した。Ａｌｑ３上にＬｉＦを厚さ１ｎｍ蒸着した。
【０２５５】
＜第２の電極４０３（反射電極）＞
第２の電極４０３として、スパッタ装置で、ＬｉＦ上にＡｌを２００ｎｍの厚さに成膜した。Ａｌは反射電極として機能する。
【０２５６】
発光素子１では、波長５１５ｎｍの光が共振するように光学設計を行った。第１の電極４００と第２の電極４０３間の距離が最適になるように、バッファ層４０１の膜厚を決めた。第１の電極４００と第２の電極４０３間の物理的な距離は２０６ｎｍである。
【０２５７】
＜比較素子＞
本実施例では、発光素子１の特性を評価するため、比較となる発光素子（以下、「比較素子」という。）を作製した。比較素子は、第１の電極４００を半透明電極ではなく、透明電極とした素子である。発光素子１との違いは、第１の電極４００にＡｇを設けず、厚さ１１０ｎｍのＩＴＳＯの単層でなる点である。他は、発光素子１と同じ条件で作製した。表１に、発光素子１及び比較素子を構成する層の材料及び膜厚を示す。
【０２５８】
【表１】
【０２５９】
図１１（ａ）は、発光素子１及び比較素子の電流密度−輝度特性であり、図１１（ｂ）は電圧−輝度特性である。図１１に示すように発光素子１も比較素子もほぼ同等の特性を示すことがわかった。輝度が３０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は、発光素子１が１０．６ｃｄ／Ａ、比較素子が１１．３ｃｄ／Ａである。
【０２６０】
一方、輝度が３０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は、発光素子１が（ｘ，ｙ）＝（０．１８，０．７３）であり、比較素子が（ｘ，ｙ）＝（０．２８，０．６６）である。発光素子１、比較素子は緑色で発光するが、発光素子１の方が色純度が高いことが確認できた。
【０２６１】
図１２に発光素子１及び比較素子の発光スペクトルを示す。図１２に示すように、発光素子１の方が、発光スペクトルが鋭い。発光スペクトルの半値幅は、発光素子１が３５ｎｍに対して比較素子が６０ｎｍである。このことが色純度の向上に繋がっている。
【０２６２】
本実施例で示したように、半透明電極及びバッファ層を発光素子に設けることで、電流密度−輝度特性や電圧−輝度特性にほとんど影響を変えることなく、色純度を向上できることがわかった。
【実施例２】
【０２６３】
図１（Ｃ）に示す構成の発光素子をガラス基板上に作製し、その特性を測定した。本実施例では、作製された発光素子を「発光素子２」という。まず、発光素子２の構成とその作製方法を説明する。
【０２６４】
＜第１の電極４００（反射電極）＞
第１の電極４００を反射電極として形成した。ガラス基板上に、厚さ４０ｎｍのアルミニウムとチタンの合金（以下、「Ａｌ−Ｔｉ」と記す。）と、Ａｌ−Ｔｉ上に厚さ６ｎｍのＴｉを積層した導電膜を形成した。
【０２６５】
＜バッファ層４０１−１＞
Ｔｉ上にバッファ層４０１−１として、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料を厚さ４０ｎｍ形成した。発光素子１同様に、複合材料は、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘとを共蒸着することで形成し、ＭｏＯｘの蒸着源にはＭｏＯ３を用いた。質量比はＤＮＴＰＤ：ＭｏＯｘ＝４：２となるようにした。
【０２６６】
＜発光積層体４０２＞
発光積層体４０２として３層の機能層を形成した。
【０２６７】
まず、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料上に、ＮＰＢを厚さ１０ｎｍ蒸着した。ＮＰＢの上に、クマリン６とＡｌｑ３を厚さ４０ｎｍに共蒸着した。質量比はクマリン６：Ａｌｑ３＝１：０．０１となるようにした。クマリン６とＡｌｑ３の複合材料が発光層として機能する。クマリン６とＡｌｑ３の混合材料上に、厚さ１０ｎｍのＡｌｑ３を蒸着した。
【０２６８】
＜バッファ層４０１−２＞
バッファ層４０１−２は、電子を発生する機能を有する層と、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層との２層構造とした。電子を発生する機能を有する層として、Ａｌｑ３とＬｉを厚さ１０ｎｍ共蒸着し、ＬｉをドープしたＡｌｑ３を形成した。質量比は、Ａｌｑ３：Ｌｉ＝１：０．０１となるようにした。有機化合物と金属化合物の複合材料は、バッファ層４０１−１と同様に、ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料とし、厚さは１１０ｎｍとした。
【０２６９】
＜第２の電極４０３（半透明電極）＞
ＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料上に、第２の電極４０３として、Ａｇを厚さ２５ｎｍ蒸着した。ごく薄く形成したため、Ａｇを半透明電極として機能させることができた。
【０２７０】
発光素子２も発光素子１と同様、緑色の光が共振するようにした。発光素子２では、波長５１３ｎｍの光が共振するように光学設計を行った。第１の電極４００と第２の電極４０３間の距離が最適になるように、バッファ層４０１−１、４０１−２の膜厚、特にＤＮＴＰＤとＭｏＯｘの複合材料の膜厚を決定した。第１の電極４００と第２の電極４０３の物理的な距離は２２０ｎｍである。表２に、発光素子２を構成する層の材料及び膜厚を示す。
【０２７１】
【表２】
【０２７２】
図１３（ａ）は発光素子２の電流密度−輝度特性であり、図１３（ｂ）は電圧−輝度特性である。輝度が３０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１０．４ｃｄ／Ａであり、良好な電流効率を示した。
【０２７３】
また、輝度が３０００ｃｄ／ｍ２ときのＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２０，０．７２）であり、発光素子２から色純度の高い緑色の光が得られた。
【０２７４】
図１４に発光素子２の発光スペクトルを示す。図１４に示すように、発光スペクトルは鋭いピークを示し、発光スペクトルの半値幅は４５ｎｍである。このことが色純度の向上に繋がっている。
【０２７５】
表３に、発光素子２と共に、実施例１で示した発光素子１及び比較素子について、電流効率、ＣＩＥ色度座標、及び発光スペクトルの半値幅を示す。表３の電流効率及びＣＩＥ色座標は輝度が３０００ｃｄ／ｍ２ときの値である。
【０２７６】
【表３】
【０２７７】
本実施例で示したように、発光素子にバッファ層と半透明電極を設けることで、電流密度−輝度特性や電圧−輝度特性にほとんど影響を変えることなく、色純度を向上させることができる。発光素子２は、バッファ層を２つ設けたため、発光素子１、比較素子よりも第１の電極と第２の電極間の距離が長くなっているが、電流密度−輝度特性や電圧−輝度特性を低下させることなく、共振効果により比較素子よりも色純度が向上し、発光素子１と同程度の色純度の向上がみられた。
【０２７８】
また、発光素子２では、反射電極（第２の電極４０３）として、反射率がＡｇ程高くないチタンまたはチタン合金の電極を用いているが、本実施例により共振効果による色純度の向上を確認することができた。チタンや、チタン合金は、アクティブマトリクス型の発光装置（実施形態２、３参照）に好ましく用いられる配線材料、電極材料である。そのため、画素部に形成される配線や電極をチタンやチタン合金で形成した場合、これらの配線や電極をそのまま発光素子の一方の電極に用いつつ、共振効果を得られることがわかった。例えば、実施の形態２で示したアクティブマトリクス型の発光装置において、薄膜トランジスタの接続部６１ａをそのまま、発光素子の第１の電極６４に用いることができる（図２、図４参照）。
【０２７９】
したがって、本実施例のような上面射出構造において、プロセスの簡略の観点からも、本発明の適用は非常に有効であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０２８０】
【図１】本発明の発光素子の断面模式図。
【図２】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【図３】本発明の発光装置の作製方法を表す断面模式図。
【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上面模式図及び断面模式図。
【図６】画素回路の一例を表す回路図。
【図７】画素回路の一例を表す回路図。
【図８】保護回路の一例を表す回路図。
【図９】本発明の電子機器を表す模式図。
【図１０】本発明の発光装置の断面模式図。
【図１１】発光素子１及び比較素子の電流密度−輝度特性図及び電圧−輝度特性図（実施例１）。
【図１２】発光素子１及び比較素子の発光スペクトル（実施例１）。
【図１３】発光素子２の電流密度−輝度特性図及び電圧−輝度特性図（実施例２）。
【図１４】発光素子２の発光スペクトル（実施例２）。
【符号の説明】
【０２８１】
５０ 基板
５１ａ 第１の下地絶縁層
５１ｂ 第２の下地絶縁層
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 第１の層間絶縁層
６１ａ 接続部
６１ｂ 配線
６３ 第２の層間絶縁層
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 絶縁体
１０１Ｂ、１０１Ｇ、１０１Ｒ 第１の電極
１０２ 隔壁
１０３Ｂ、１０３Ｇ、１０３Ｒ バッファ層
１０４、１０４Ｂ、１０４Ｇ、１０４Ｒ 正孔輸送層
１０５Ｂ、１０５Ｇ、１０５Ｒ 発光層
１０６、１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ 電子輸送層
１０７ 第２の電極
４００ 第１の電極
４０１、４０１−１、４０１−２ バッファ層
４０２ 発光積層体
４０３ 第２の電極
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、１４１２ 電源線
１４１４、１４１５ 走査線
１４５１ 選択ＴＦＴ
１４５２ 容量素子
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
１５６１ 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 配線
４０１５ 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、および前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有する発光素子を有する発光装置であり、
前記有機化合物を含む層は、発光物質を含む発光層、および正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層を少なくとも含み、
前記一対の電極は、一方が反射率の高い電極であり、他方が半透明電極であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
一対の電極、および前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有する発光素子を有する発光装置であり、
前記有機化合物を含む層は、発光物質を含む発光層、および正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層を少なくとも含み、
前記一対の電極は、一方が反射率の高い電極であり、他方が半透明電極であり、
前記バッファ層の膜厚は発光素子外部に射出する発光の強度が高くなるように決定されたことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記一対の電極間の光学距離が、当該発光素子から取り出される光の極大波長の半分の整数倍であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記一対の電極間の光学距離が、当該発光素子から取り出したい光における極大波長の半分の整数倍であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、発光層から発する光に対する反射率が１０％以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、反射率の高い導電材料でなり、透光性を有するように薄膜化した導電膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、厚さ１ｎｍ以上２５ｎｍ以下の反射率の高い導電材料でなる導電膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、反射率の高い導電材料でなり、透光性を有するように薄膜化した導電膜と、透明導電膜との積層であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、厚さ１ｎｍ以上２５ｎｍ以下の反射率の高い導電材料でなる導電膜と、透明導電膜との積層であることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９のいずれか一項において、
前記反射率の高い導電材料は、アルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金、およびマグネシウムと銀の合金から選ばれた材料であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項９のいずれか一項において、
前記反射率の高い導電材料は、タンタル、クロム、モリブデン、チタン、窒化チタン、およびアルミニウムから選ばれた材料であることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記反射率の高い電極は、発光層から発する光に対する反射率が７０％以上であることを特徴とする発光装置。
【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、
前記バッファ層は前記一対の電極のいずれか一方に接して形成されていることを特徴とする発光装置。
【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、
前記有機化合物を含む層は前記バッファ層を２層有し、
前記一対の電極は、それぞれ、前記バッファ層の１つに接していることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記金属化合物は、遷移金属の酸化物または窒化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記金属化合物は周期表の４族乃至８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記金属化合物は、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、またはルテニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする発光装置。
【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、
前記発光素子を複数有し、
前記発光素子が発する光の波長によって、前記バッファ層の厚さが異なることを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、
発光の色が異なる３種類の発光素子をそれぞれ複数有し、
複数の前記発光素子は、発する光の色に従ってデルタ配置され、
前記発光素子が発する光の波長によって、前記バッファ層の厚さが異なることを特徴とする発光装置。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
一対の電極、および前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有する発光素子を有する発光装置であり、
前記有機化合物を含む層は、発光物質を含む発光層、および正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層を少なくとも含み、
前記一対の電極は、一方が反射率の高い電極であり、他方が半透明電極であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
一対の電極、および前記一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層を有する発光素子を有する発光装置であり、
前記有機化合物を含む層は、発光物質を含む発光層、および正孔輸送性を示す有機化合物と金属化合物を含む複合材料を有するバッファ層を少なくとも含み、
前記一対の電極は、一方が反射率の高い電極であり、他方が半透明電極であり、
前記バッファ層の膜厚は発光素子外部に射出する発光の強度が高くなるように決定されたことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記一対の電極間の光学距離が、当該発光素子から取り出される光の極大波長の半分の整数倍であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記一対の電極間の光学距離が、当該発光素子から取り出したい光における極大波長の半分の整数倍であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、発光層から発する光に対する反射率が１０％以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、反射率の高い導電材料でなり、透光性を有するように薄膜化した導電膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、厚さ１ｎｍ以上２５ｎｍ以下の反射率の高い導電材料でなる導電膜であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、反射率の高い導電材料でなり、透光性を有するように薄膜化した導電膜と、透明導電膜との積層であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記半透明電極は、厚さ１ｎｍ以上２５ｎｍ以下の反射率の高い導電材料でなる導電膜と、透明導電膜との積層であることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９のいずれか一項において、
前記反射率の高い導電材料は、アルミニウム、銀、アルミニウムとリチウムの合金、およびマグネシウムと銀の合金から選ばれた材料であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項９のいずれか一項において、
前記反射率の高い導電材料は、タンタル、クロム、モリブデン、チタン、窒化チタン、およびアルミニウムから選ばれた材料であることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記反射率の高い電極は、発光層から発する光に対する反射率が７０％以上であることを特徴とする発光装置。
【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、
前記バッファ層は前記一対の電極のいずれか一方に接して形成されていることを特徴とする発光装置。
【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、
前記有機化合物を含む層は前記バッファ層を２層有し、
前記一対の電極は、それぞれ、前記バッファ層の１つに接していることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記金属化合物は、遷移金属の酸化物または窒化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記金属化合物は周期表の４族乃至８族に属する金属の酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記金属化合物は、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、またはルテニウム酸化物のいずれかであることを特徴とする発光装置。
【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、
前記発光素子を複数有し、
前記発光素子が発する光の波長によって、前記バッファ層の厚さが異なることを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、
発光の色が異なる３種類の発光素子をそれぞれ複数有し、
複数の前記発光素子は、発する光の色に従ってデルタ配置され、
前記発光素子が発する光の波長によって、前記バッファ層の厚さが異なることを特徴とする発光装置。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の発光装置を表示部に有す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】
【公開番号】特開２００７−４３１０４（Ｐ２００７−４３１０４Ａ）
【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２００６−１６９６１２（Ｐ２００６−１６９６１２）
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【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６月２０日（２００６．６．２０）
【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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