発光装置及びその作製方法
【課題】有機発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を用いた高効率で、特性劣化の少ない発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、前記キャリア輸送層が正孔輸送層の場合には前記発光層は電子輸送性発光層であり、前記キャリア輸送層が電子輸送層の場合には前記発光層は正孔輸送性発光層である。
【解決手段】基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、前記キャリア輸送層が正孔輸送層の場合には前記発光層は電子輸送性発光層であり、前記キャリア輸送層が電子輸送層の場合には前記発光層は正孔輸送性発光層である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ等に用いられる発光装置及びその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進歩に伴い、従来のＣＲＴよりも低消費電力でかつ薄型のディスプレイへのニーズが高まっている。このようなディスプレイとしては、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイがあり、すでに実用化されている。
【０００３】
最近これらのディスプレイよりもさらに低消費電力化、鮮明なフルカラー化を目指して、有機化合物を利用した発光装置の開発が進んでいる。これは固体状態で強い蛍光や燐光を発する有機化合物の固体薄膜の両面に電極（陽極、陰極）を取り付けたものである。そして陽極からは正孔を注入し、陰極からは電子を注入して有機化合物中でその正孔と電子とを再結合させることにより有機化合物の励起状態を作り出し、その励起状態が基底状態に戻る時にその有機化合物の蛍光や燐光と同じ波長の光を放出する。
【０００４】
発光装置の構造は、正孔の移動、電子の移動、正孔と電子の再結合という３つの役割を単一の有機化合物層に担当させる単層構造のものや、３つの役割を分散させて２層構造あるいは３層構造としたもの等が報告されている。例えば正孔輸送層、発光層、電子輸送層を形成したものが挙げられる。
【０００５】
しかしながら報告されている発光装置は発光効率が低く実用化に耐えられないという問題がある。この問題を解決するために特許文献１では、有機発光層と無機化合物とを交互に積層した超格子構造の発光装置を提供している。
【特許文献１】特開平８−１０２３６０号公報
【０００６】
特許文献１に記載のものは有機発光層と無機化合物とを交互に積層したものであるため、応力のために特性が劣化するおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は有機発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を用いた多重積層構造により高効率で、特性劣化の少ない発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は有機化合物からなる発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を交互に多重積層した構造を有する発光装置である。電極、・・・、発光層、キャリア輸送層、発光層、キャリア輸送層、発光層、キャリア輸送層、・・・、電極という構成を有する。またキャリア輸送層と発光層とは交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）層積層することができる。例えば以下のものを挙げることができる。
（１）陽極、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、・・・、発光層、電子輸送層、陰極
（２）陽極、第１の正孔輸送層、発光層、第２の正孔輸送層、発光層、第２の正孔輸送層、発光層、第２の正孔輸送層、・・・、発光層、電子輸送層、陰極
（３）陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、発光層、電子輸送層、発光層、電子輸送層、・・・、発光層、電子輸送層、陰極
（４）陽極、正孔輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、・・・、発光層、第１の電子輸送層、陰極
ここで陽極近傍の構成としては、（ア）陽極、正孔注入層、正孔輸送層、（イ）陽極、正孔注入層、第１の正孔輸送層を用いることができる。また陰極近傍は、（ウ）電子輸送層、電子注入層、陰極、（エ）第１の電子輸送層、電子注入層、陰極、という構成にしてもよい。上記（２）において、第１の正孔輸送層と第２の正孔輸送層とが同じ材料である場合には、（１）の構成となる。また（４）において、第１の電子輸送層と第２の電子輸送層とが同じ材料である場合には、（３）の構成になる。
【０００９】
また本発明では、キャリア輸送層は正孔輸送層、電子輸送層のいずれでもよい。しかし発光層が電子輸送性の場合にはキャリア輸送層は正孔輸送層となる。逆に発光層が正孔輸送性の場合にはキャリア輸送層は電子輸送層となる。
【００１０】
また本発明はキャリア輸送層の膜厚が発光層の膜厚よりも薄い発光装置である。キャリア輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好ましい。これによりトンネル効果に基づくキャリア移動が可能となる。
【００１１】
また本発明はキャリア輸送層が正孔輸送層の場合（すなわち上記（１）の構成）、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく（発光層のＬＵＭＯ準位は正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい（発光層のＨＯＭＯ準位は正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い）ことが好ましい。なおＬＵＭＯとは、Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉａｔａｌ、最低非占有分子軌道のことであり、ＨＯＭＯとは、Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉａｔａｌ、最高占有分子軌道のことである。
【００１２】
一方、キャリア輸送層が電子輸送層の場合（すなわち上記（３）の構成）、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく（発光層のＬＵＭＯ準位は電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい（発光層のＨＯＭＯ準位は電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い）ことが好ましい。
【００１３】
上記（２）の構成の場合、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく（発光層のＬＵＭＯ準位は第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい（発光層のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い）ことが好ましい。
【００１４】
また第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
また陽極の仕事関数と第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１６】
上記（４）の構成の場合、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく（発光層のＬＵＭＯ準位は第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい（発光層のＨＯＭＯ準位は第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い）ことが好ましい。
【００１７】
また第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
また陰極の仕事関数と前記第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１９】
本発明では有機化合物からなる発光材料と、有機化合物からなるキャリア輸送材料とを共蒸着して作製することができる。そして上記の多重積層構造を作製するに際し、シャッターやマスクを設け、シャッターやマスクの開閉によって発光層とキャリア輸送層の膜厚を制御することができる。
【００２０】
例えば発光材料の蒸発源と被蒸着物である基板との間、キャリア輸送材料の蒸発源と被蒸着物である基板との間にシャッターやマスクを設け、シャッターやマスクの開閉によって膜厚を制御する。シャッターが開いているときやマスクがされていないときには基板に蒸着され、シャッターが閉じているときやマスクされているときは基板に蒸着されない。
【００２１】
発光材料の蒸発源の方のシャッターやマスクが開いて基板に発光材料を蒸着しているときには、キャリア輸送材料の蒸発源の方のシャッターやマスクを閉じて基板に蒸着されないようにする。次に発光材料の蒸発源の方のシャッターやマスクを閉じて基板に蒸着されないようにし、キャリア輸送材料の蒸発源の方のシャッターやマスクを開いて基板にキャリア輸送材料を蒸着する。これにより発光層とキャリア輸送層を交互に積層することができる。
ただし本発明ではキャリア輸送層の膜厚は発光層の膜厚よりも薄くする必要があるのでシャッターやマスクの開閉時間を制御する必要がある。
【００２２】
マスクは回転によって開閉するものであってもよい。またマスクの一部に孔やスリットが設けられていてもよい。
【００２３】
またシャッターやマスクの開閉とともに蒸発源からの蒸着速度を変化させることにより、膜厚を変化させることができる。蒸着速度が低いときに、シャッターやマスクが開状態の時間が短ければ膜厚は薄くなる。逆に蒸着速度を高くして、シャッターやマスクが開状態になる時間が長ければ膜厚は厚くなる。
【００２４】
被蒸着物である基板は回転（いわゆる自転）していてもよい。基板を回転させることにより膜厚の面内分布の均一性を向上できる。
【００２５】
また発光材料が入った蒸発源とキャリア輸送材料が入った蒸発源とを距離を離して固定し、基板を移動させながら回転（いわゆる公転）させることにより、蒸着量を変化させることが可能である。また自転と公転とを組み合わせて基板を回転させてもよい。
【００２６】
例えば第１の回転板に基板を設け、発光材料の蒸発源及びキャリア輸送材料の蒸発源の上に第１の回転板を設け、第１の回転板が回転して、発光材料の蒸発源と基板との距離と、キャリア輸送材料の蒸発源と基板との距離が変化することによって、発光層とキャリア輸送層を交互に積層する。
【００２７】
第１の回転板が回転すると、発光材料の蒸発源と基板との距離と、キャリア輸送材料の蒸発源と基板との距離が変化する。発光材料の蒸発源と基板の距離が短い場合には、より多くの発光材料が基板に蒸着されて発光層が形成される。一方、キャリア輸送材料の蒸発源と基板の距離が短い場合には、より多くのキャリア輸送材料が基板に蒸着されてキャリア輸送層が形成される。このように第１の回転板を回転させて蒸発源に対する基板の位置を変えることによっても発光層とキャリア輸送層を交互に積層でき、多重積層構造を実現できる。
またここでは基板を移動させているが、基板を固定して発光材料の蒸発源、キャリア輸送材料の蒸発源の方を移動させてもよい。
【００２８】
ただし本発明ではキャリア輸送層の膜厚は発光層の膜厚よりも薄くする必要がある。そこで蒸発源からの蒸着速度を制御したり、キャリア輸送材料と基板との間にシャッターやマスクを設けて開閉時間を制御してもよい。
【００２９】
第１の回転板とは異なる中心軸を有し、独立に回転する第２の回転板を第１の回転板上に設け、第２の回転板に基板を設けてもよい。第２の回転板を回転（いわゆる基板の自転）させて基板面内における膜厚の均一性を向上させてもよい。
【００３０】
また本発明は電極とキャリア輸送層との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層を設けてもよい。これにより平坦性を向上させることができる。すなわち（オ）陽極、バッファ層、正孔輸送層、（カ）陽極、バッファ層、第１の正孔輸送層、（キ）電子輸送層、バッファ層、陰極、（ク）第１の電子輸送層、バッファ層、陰極、という構成にしてもよい。この場合にも上述のように正孔注入層、電子注入層を設けてもよい。
【００３１】
本発明は基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる正孔輸送層を有し、前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に積層されており、前記正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、前記発光層は電子輸送性発光層である。
【００３２】
前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００３３】
前記正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００３４】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい。
【００３５】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い。
【００３６】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる電子輸送層を有し、前記発光層と前記電子輸送層とが交互に積層されており、前記電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、前記発光層は正孔輸送性発光層である。
【００３７】
前記発光層と前記電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００３８】
前記電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００３９】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい。
【００４０】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い。
【００４１】
陽極に接して有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていてもよい。
【００４２】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の正孔輸送層、有機化合物からなる第２の正孔輸送層を有し、前記発光層は電子輸送性発光層であり、前記陽極上に有機化合物からなる第１の正孔輸送層を有し、前記第１の正孔輸送層上に、有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の正孔輸送層とが交互に積層され、前記第２の正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い。
【００４３】
前記発光層と前記第２の正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００４４】
前記第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００４５】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい。
【００４６】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い。
【００４７】
前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００４８】
前記陽極の仕事関数と、前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００４９】
前記第１の正孔輸送層と前記陽極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていてもよい。
【００５０】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の電子輸送層、有機化合物からなる第２の電子輸送層を有し、有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の電子輸送層とが交互に積層された層を有し、前記積層された層上に有機化合物からなる第１の電子輸送層を有し、前記第１の電子輸送層上に陰極を有し、前記第２の電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い。
【００５１】
前記発光層と前記第２の電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００５２】
前記第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００５３】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい。
【００５４】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い。
【００５５】
前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００５６】
前記陰極の仕事関数と、前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００５７】
前記第１の電子輸送層と前記陰極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていてもよい。
【００５８】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第１のシャッターが設けられ、前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第２のシャッターが設けられ、前記第１及び第２のシャッターの開閉によって前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【００５９】
前記第１のシャッターが開いているときに前記第２のシャッターを閉じて前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着し、前記第２のシャッターが開いているときに前記第１のシャッターを閉じて前記発光材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層する。
【００６０】
前記第１及び第２のシャッターの開閉、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６１】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、第１の回転板上に前記基板が設けられ、発光材料の蒸発源及びキャリア輸送材料の蒸発源の上には前記第１の回転板が設けられ、前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離と、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が変化することによって、前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層する。
【００６２】
前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記発光材料が前記キャリア輸送材料よりも多く蒸着されて前記発光層が形成され、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記キャリア輸送材料が前記発光材料よりも多く蒸着されて前記キャリア輸送層が形成される。
【００６３】
前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６４】
前記キャリア輸送層と前記基板との間には開閉可能なシャッターが設けられ、前記第１の回転板の回転を制御するとともに前記シャッターの開閉を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６５】
前記第１の回転板上には第２の回転板が設けられ、前記第２の回転板上に前記基板が設けられ、前記第１の回転板と前記第２の回転板とは異なる中心軸を有し、それぞれ独立に回転させてもよい。
【００６６】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に回転可能な第１のマスクが設けられ、前記キャリア輸送材料の蒸発源と基板との間に回転可能な第２のマスクが設けられ、前記第１及び第２のマスクの回転を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層する。
【００６７】
前記第１及び第２のマスクにはスリット又は孔が設けられていてもよい。
【００６８】
前記第１のマスクの前記孔又はスリットが前記発光材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第２のマスクの前記孔又はスリットを前記キャリア輸送材料と前記基板の間に存在させないで前記発光材料を前記基板に蒸着し、前記第２のマスクの前記孔又はスリットが前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第１のマスクの前記孔又はスリットを前記発光材料と前記基板の間に存在させないで前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６９】
前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【発明の効果】
【００７０】
本発明は有機化合物からなる発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を交互に多重積層した構造であり、無機化合物からなる層との多重積層構造ではないから応力が生じることはなく特性劣化の少ない、発光効率の高い発光装置を得ることができる。
【００７１】
本発明は発光層とキャリア輸送層との極性が異なり、キャリア輸送層の膜厚が発光層の膜厚よりも薄く、上記したようなＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位を有する発光層、キャリア輸送層を有する。これによりキャリア輸送層と同じ極性のキャリアは閉じこめられ易くなり、異なる極性のキャリアはトンネル効果によって移動する。すなわち一方のキャリアを閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【００７２】
また電極とキャリア輸送層との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層を設けることにより基板に凹凸があっても平坦性を向上させることができる。バッファ層の厚さとしては６０ｎｍ以上でよい。本発明の場合にはバッファ層の厚さを厚くしても駆動電圧の上昇を招くことはない。
【００７３】
上記の作製方法を実施することで多重積層構造を作製できる。また膜厚制御が容易であり、特性劣化が少なく、発光効率の高い発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
（実施の形態１）
本発明の一態様について図１〜図４を用いて説明する。ここではキャリア輸送層が正孔輸送層の場合について説明する。
【００７５】
図１の発光装置は基板１の上に陽極２、第１の正孔輸送層３、発光層４、第２の正孔輸送層５、発光層４、第２の正孔輸送層５、・・・、第２の正孔輸送層５、発光層４、電子輸送層６、陰極７が形成されている。陽極２と第１の正孔輸送層３の間に正孔注入層を設けてもよい。また陰極７と電子輸送層６の間に電子注入層を設けてもよい。第１の正孔輸送層と第２の正孔輸送層とは同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。
第２の正孔輸送層５、発光層４は多重に積層されている。第２の正孔輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好ましい。また発光層４は電子輸送性である。
また第２の正孔輸送層５、発光層４は交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）層積層することができる。
【００７６】
ここで本発明のエネルギー準位、キャリア移動等について図３、４を用いて説明する。図３、４は図１の構成のバンド図を示している。図４は多重に積層された部分、発光層４と正孔輸送層５のバンド図を示している。
符号は図１と同じである。５０は真空準位、５１は第１の正孔輸送層３のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。５２は第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。
５３は第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、５４は第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。５５は発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、５６は発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。
【００７７】
本発明では発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５５は、第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５３よりも大きい（発光層４のＬＵＭＯ準位は第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位よりも低い）。また発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５６は、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５４よりも大きい（発光層４のＨＯＭＯ準位は、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位よりも低い）。
【００７８】
陽極２に正電位、陰極７に負電位が印加されると、陽極２からは正孔（ｈ＋）が正孔輸送層３に注入され、一方陰極７からは電子（ｅ−）が電子輸送層６に注入される。
正孔は第１の正孔輸送層から発光層４に輸送され、陰極から輸送された電子と発光層４において再結合し、発光する。発光層４は電子輸送性を有しているから、正孔が電子と再結合する確率は高い。なお図面では発光する場合にはｈνと記載してある。
【００７９】
発光層４にて電子と再結合しなかった正孔は電位差によって陰極方向へと移動する。次に第２の正孔輸送層５へ注入され、第２の正孔輸送層５内を移動する。しかし第２の正孔輸送層から発光層４への障壁（エネルギー差５８：発光層４のＨＯＭＯ準位と、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差）のため、正孔が発光層４に注入される確率は少なくなり、閉じ込められてしまう。仮に正孔の蓄積等により障壁を越えて発光層４へ注入されたとしても発光層４内にて電子と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されずに第２の正孔輸送層５へ注入されても、上述のように発光層４への障壁のために閉じこめられる確率が高い。したがって電子輸送層６への突き抜けを少なくして発光効率を高くすることができる。電子輸送層６が発光性であった場合、電子輸送層６に正孔が注入されると、電子と再結合し発光してしまう。電子輸送層６と発光層４との発光波長が異なっていると、色ずれを起こしてしまう。
【００８０】
一方、発光層４にて正孔と再結合しなかった電子は電位差によって陽極方向へと移動する。ここで第２の正孔輸送層５の厚さは１ｎｍ以上、５ｎｍ以下と薄いため、障壁（エネルギー差６０：発光層４のＬＵＭＯ準位と、第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差）が存在するにも関わらず突き抜けていき、次の発光層４へ注入される。そして当該発光層４において正孔と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されなくても第２の正孔輸送層５から次の発光層４へと注入される。
【００８１】
第１の正孔輸送層３と第２の正孔輸送層５とが異なる材料である場合、正孔の閉じこめ効果を高めるために第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位と発光層４のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５７の絶対値をエネルギー差５８の絶対値よりも小さくするとよい。これにより陽極２から注入された正孔はエネルギー差５８を超えることができない確率を高めることができる。
【００８２】
さらに陽極２の仕事関数と第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５９や、陽極と陰極とに印加する電位を制御すると、正孔がエネルギー差５８を超えることができない確率をより高めることができる。
エネルギー差５９をエネルギー差５８よりも小さくし、エネルギー差５９を超えるだけの電圧を印加する。すると正孔はエネルギー差５９を超えることはできるが、エネルギー差５８を超える確率が低くなる。したがって上記の関係を有する陽極２、第１の正孔輸送層、発光層４、第２の正孔輸送層を用い、さらに陽極及び陰極に印加する電圧を制御することが好ましい。
【００８３】
以下、各層に用いることができる材料等について説明する。
基板１は発光素子の支持体として用いられる。基板１の材料としては、例えば石英、ガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００８４】
陽極２としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などを用いることができる。酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる、その他、仕事関数の大きいもので形成されていることが好ましい。
【００８５】
第１の正孔輸送層３には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やαＮＰＤともいう）、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）などを使用できる。ＨＯＭＯ準位が−５．３ｅＶ〜−５．６ｅＶのものが好ましい。
【００８６】
第１の正孔輸送層３と第２の正孔輸送層５とは同じ材料でもよい。しかし正孔の閉じこめ効果を高めるために、第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位と発光層４のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差を、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位と発光層４のＨＯＭＯ準位のエネルギー差とのエネルギー差よりも小さいものにしてもよい。ＨＯＭＯ準位が−４．９ｅＶ〜−５．３ｅＶのものが好ましく、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）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：１−ＴＮＡＴＡ）などを用いることができる。
例えば発光層４を後述するトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）にし、第１の正孔輸送層３にαＮＰＤを用いた場合には、第２の正孔輸送層は上記の関係を有するＭＴＤＡＴＡを用いることができる。
【００８７】
次に発光層４であるが、発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きくすることが必要である。また発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きいことが必要である。これにより上述したように正孔を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。また正孔の電子輸送層６への突きぬけを防止することができる。
一方、第２の正孔輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であるから、上述のエネルギー関係を有していても電子は第２の正孔輸送層５を突き抜けて発光層４へ注入される。
発光層４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、Ａｌｑ３などの電子輸送性のものを用いることができる。ＨＯＭＯ準位が−５．５ｅＶ〜−５．９ｅＶのものが好ましい。
【００８８】
発光層４は発光中心となる発光物質（ドーパント材料）の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料（ホスト材料）からなる層に発光材料を分散するホストーゲスト型の層としてもよい。これは濃度消光が起こりにくく、好ましい構成である。発光中心となる発光物質としては、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、Ａｌｑ３、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）等が挙げられる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質もドーパント材料として用いることができる。
【００８９】
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、ＣＢＰ等のカルバゾール誘導体の他、金属錯体、Ａｌｑ３などの電子輸送性のものを用いることができる。
【００９０】
例えば上記のエネルギー差の関係を有するものとしては、陽極２にＩＴＯ、第１の正孔輸送層３にαＮＰＤ、発光層４にＡｌｑ３、第２の正孔輸送層５にＭＴＤＡＴＡなどが挙げられる。もちろんこの組合せに限られるものではない。
【００９１】
電子輸送層６はＡｌｑ３、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：ＢＡｌｑ３）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）などを用いることができる。ＨＯＭＯ準位が−５．５ｅＶ〜−６．０ｅＶのものが好ましい。
【００９２】
陰極７を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数−３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。しかしながら、陰極７と発光層との間に、電子を注入する機能に優れた層を、当該陰極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素を含むＩＴＯ等、陽極２の材料として挙げた材料も含め、様々な導電性材料を陰極７として用いることができる。
【００９３】
なお、陰極７と電子輸送層６との間に電子注入層を設ける場合は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ３中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。
【００９４】
また図２に示すように陽極２と第１の正孔輸送層との間にバッファ層８を設けてもよい。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを混合したものを用いることができる。
【００９５】
有機化合物と金属化合物の組み合わせとしては、有機化合物として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やαＮＰＤともいう）や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）や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）や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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）、４，４’，４’’―トリス［３−メチルフェニル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−アミノ］−ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物やフタロシアニン（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）等のフタロシアニン化合物を用いることができる。
【００９６】
金属化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、扱いやすく好ましい。
なお、金属化合物は有機化合物に対して５ｗｔ％以上、８０ｗｔ％以下、より好ましくは１０ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下の範囲で含まれていることが望ましい。バッファ層の厚さとしては６０ｎｍ以上でよい。本発明の場合にはバッファ層の厚さを厚くしても駆動電圧の上昇を招くことはない。
【００９７】
第１の正孔輸送層３、発光層４、第２の正孔輸送層５、電子輸送層６は蒸着法で形成することができる。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを共蒸着して形成することができる。陽極、陰極は、公知のスパッタ法や蒸着法により形成できる。正孔注入層や電子注入層を形成する場合も公知の蒸着法等により形成できる。また発光層４と第２の正孔輸送層５は後述する方法により作製することができる。
【００９８】
ここでＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位の測定方法について説明する。ＨＯＭＯ準位は、ガラス基板等の上に被測定物の薄膜を形成し、その後大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定することによって求めることができる。
【００９９】
次にＬＵＭＯ準位について説明する。被測定物の吸収スペクトルを測定し、そのデータを用い、Ｔａｕｃプロットから吸収端を求める。そしてその吸収端を光学的エネルギーギャップとして見積もって、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位との間のエネルギーギャップを計算する。その後、大気中の光電子分光法によって求めたＨＯＭＯ準位及びエネルギーギャップを用いてＬＵＭＯ準位を計算する。
【０１００】
例えば、大気中の光電子分光法によって求めた薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位が−５．２８ｅＶであり、薄膜の吸収スペクトルから見積もったエネルギーギャップは２．９８ｅＶの場合にはＬＵＭＯ準位は−２．３０ｅＶとなる。なおこの方法は本実施の形態だけでなく、他の実施の形態にも適用可能であることは言うまでもない。
【０１０１】
（実施の形態２）
本発明の一態様について図１、２、５、６等を用いて説明する。ここではキャリア輸送層が電子輸送層の場合について説明する。
【０１０２】
図１の発光装置は基板１の上に陽極２、正孔輸送層３、発光層４、第２の電子輸送層５、発光層４、第２の電子輸送層５、・・・、第２の電子輸送層５、発光層４、第１の電子輸送層６、陰極７が形成されている。陽極２と正孔輸送層３の間に正孔注入層を設けてもよい。また陰極７と第１の電子輸送層６の間に電子注入層を設けてもよい。第１の電子輸送層と第２の電子輸送層とは同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。
第２の電子輸送層５、発光層４は多重に積層されている。第２の電子輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好ましい。また発光層４は正孔輸送性である。
また第２の電子輸送層５、発光層４は交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）層積層することができる。
【０１０３】
ここで本発明のキャリア移動等について図５、６を用いて説明する。図５、６は図１のバンド図を示している。図６は多重に積層された部分の発光層４と第２の電子輸送層５のバンド図を示している。符号は図１と同じである。５０は真空準位、７７は第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からエネルギー差の絶対値を示す。７８は第１の電子輸送層６のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からエネルギー差の絶対値を示す。
また７０は第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、７１は第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。７２は発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、７３は発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。
【０１０４】
本発明では上述のとおり発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７２の絶対値は、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７０の絶対値よりも小さく（発光層のＬＵＭＯ準位は第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く）、発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７３の絶対値は第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７１の絶対値よりも小さい（発光層のＨＯＭＯ準位は第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い）。
【０１０５】
陽極２に正電位、陰極７に負電位が印加されると、陽極２からは正孔（ｈ＋）が正孔輸送層３に注入され、一方陰極７からは電子（ｅ−）が電子輸送層６に注入される。
電子は第１の電子輸送層６から発光層４に輸送され、陽極から輸送された正孔と発光層４において再結合し、発光する。発光層４は正孔輸送性を有しているから、電子が正孔と再結合する確率は高い。なお図面では発光する場合にはｈνと記載してある。
【０１０６】
発光層４にて正孔と再結合しなかった電子は電位差によって陽極方向へと移動する。次に第２の電子輸送層５へ注入され、第２の電子輸送層５内を移動する。しかし第２の電子輸送層から発光層４への障壁（エネルギー差７５：発光層４のＬＵＭＯ準位と、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差）のため、電子は発光層４に注入される確率は少なくなり、閉じ込められてしまう。仮に電子の蓄積等により障壁を越えて発光層４へ注入されたとしても発光層４内にて正孔と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されずに第２の電子輸送層５へ注入されても、上述のように発光層４への障壁が高く、閉じこめられる確率が高い。したがって正孔輸送層３への突き抜けを少なくして発光効率を高くすることができる。正孔輸送層３が発光性であった場合、正孔輸送層３に電子が注入されると、正孔と再結合し発光してしまう。正孔輸送層３と発光層４との発光波長が異なっていると、色ずれを起こしてしまう。
【０１０７】
一方、発光層４にて電子と再結合しなかった正孔は電位差によって陰極方向へと移動する。ここで第２の電子輸送層５は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下と薄いため、障壁（エネルギー差７９：発光層４のＨＯＭＯ準位と、第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差）が存在するにも関わらず突き抜けていき、次の発光層４へ注入される。そして当該発光層４において電子と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されなくても第２の電子輸送層５から次の発光層４へと注入される。
【０１０８】
第１の電子輸送層６と第２の電子輸送層５とが異なる材料である場合、電子の閉じこめ効果を高めるために第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位と発光層４のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７４の絶対値をエネルギー差７５の絶対値よりも小さくしてもよい。これにより陰極７から注入された電子がエネルギー差７５を超えることができない確率を高めることができる。
【０１０９】
さらに陰極７の仕事関数と第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７６や、陽極と陰極とに印加する電位を制御すると、電子がエネルギー差７５を超えることができない確率をより高めることができる。
エネルギー差７６をエネルギー差７５よりも小さくし、エネルギー差７６を超えるだけの電圧を印加すると、電子はエネルギー差７６を超えることはできるが、エネルギー差７５を超える確率が低くなる。したがって上記の関係を有する陽極２、第１の電子輸送層、発光層４、第２の電子輸送層を用い、さらに陽極及び陰極に印加する電圧を制御することが好ましい。
【０１１０】
以下、各層に用いることができる材料等について説明する。
基板１、陽極２は実施形態１に記載したものを用いることができる。
【０１１１】
陰極７を形成する物質としてはＣａ、ＭｇＡｇ、Ａｌ、Ｍｇなど、仕事関数が２．８〜３．０ｅＶのものを用いることができる。
第１の電子輸送層６はＡｌｑ３、ＢＡｌｑ３、ＢＣＰ、ＣＢＰなどを用いることができる。第２の電子輸送層とのエネルギー差を考慮するとＬＵＭＯ準位が−２．７ｅＶ〜−２．４ｅＶのものが好ましい。
第２の電子輸送層５は第１の電子輸送層６と同じ材料でもよい。しかし電子の閉じこめ効果を高めるために第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位と発光層４のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差を、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位と発光層４のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差よりも小さくものにしてもよい。ＬＵＭＯ準位が−２．７ｅＶよりも低いものが好ましく、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ３、ジフェニルキノキサリンなどを用いることができる。
【０１１２】
次に発光層４であるが、発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さくすることが必要である。また発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが必要である。これにより上述したように電子を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。また電子の正孔輸送層３への突きぬけを防止することができる。
【０１１３】
一方、第２の電子輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であるから、上述のエネルギー関係を有していても正孔は第２の電子輸送層５を突き抜けて発光層４へ注入される。
【０１１４】
発光層４はＮＰＢ、ＴＣＴＡ、ＴＰＤなどを用いることができる。ＬＵＭＯ準位が−２．５ｅＶより高いものが好ましい。
【０１１５】
実施の形態１に示したように発光層４は発光中心となる発光物質（ドーパント材料）の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料（ホスト材料）からなる層に発光材料を分散するホストーゲスト型の層としてもよい。
【０１１６】
正孔輸送層３は例えばＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、αＮＰＤなどの芳香族アミン（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物などを用いることができる。
【０１１７】
例えば上記のエネルギー差の関係を有するものとしては、陰極７にＭｇ、第１の電子輸送層６にＣＢＰ、発光層４にＴＰＤ、第２の電子輸送層５にＡｌｑ３などが挙げられる。もちろんこの組合せに限られるものではない。さらに正孔輸送層３としてαＮＰＤ、陽極にＩＴＯを用いた場合のバンド図を図２２に示す。
【０１１８】
図２２では、発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい。
【０１１９】
また第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７４は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７５よりも小さい。
【０１２０】
また陰極の仕事関数と第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７６は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差よりも小さい。したがって電子を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【０１２１】
また図２に示すように陽極２と第１の正孔輸送層との間にバッファ層８を設けてもよい。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを混合したものを用いることができる。バッファ層の厚さとしては６０ｎｍ以上でよい。本発明の場合にはバッファ層の厚さを厚くしても駆動電圧の上昇を招くことはない。
【０１２２】
第１の電子輸送層６、発光層４、第２の電子輸送層５、正孔輸送層６は蒸着法で形成することができる。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを共蒸着して形成することができる。陽極、陰極は、公知のスパッタ法や蒸着法により形成できる。正孔注入層や電子注入層を形成する場合も公知の蒸着法等により形成できる。また発光層４と第２の電子輸送層５は後述する方法により作製することができる。
【０１２３】
ＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位の測定方法については実施の形態１において説明したとおりである。
【０１２４】
（実施の形態３）
本発明の実施に用いる蒸着装置及び、その蒸着装置を用いて実施の形態１、２に記載した多重積層構造部分を作製する方法について図７〜図１３を用いて説明する。
【０１２５】
本発明の実施に用いる蒸着装置には、被処理物に対し蒸着する処理を行う処理室１００１の他、搬送室１００２が設けられている。被処理物は搬送室１００２を経て処理室１００１へ搬送される。搬送室１００２には、被処理物を移載する為のアーム１００３が備え付けられている（図７）。
【０１２６】
処理室１００１内には、図８に示すように、被蒸着物である基板１０１を保持するための保持部１００と、発光材料が保持された蒸発源１０２と、キャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３とが設けられている。蒸発源１０２と１０３とは仕切１０４によって仕切られている。また発光材料が保持された蒸発源１０２の上にはシャッター１０５ｂが設けられ、キャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３の上にはシャッター１０５ａが設けられている。
【０１２７】
発光材料にドーパント材料を添加する場合には、ホスト材料の蒸発源１０２とともにドーパント材料の蒸発源を設けてホスト材料とともにドーパント材料を共蒸着する。
【０１２８】
図８（Ａ）のようにシャッター１０５ｂが開き、シャッター１０５ａが閉じている状態では、発光材料は基板１０１に蒸着されるが、キャリア輸送材料は蒸着されない。次に図８（Ｂ）のようにシャッター１０５ｂが閉じてシャッター１０５ａが開くと、キャリア輸送材料は基板に１０１に蒸着されるが、発光材料は蒸着されない。この方法によりキャリア輸送材料と発光材料とを交互に蒸着することができ、多重積層構造を作製できる。
【０１２９】
本発明は第２のキャリア輸送層５の厚さが発光層４の厚さよりも薄いから、シャッター１０５ｂが開状態になる時間を長くし、シャッター１０５ａが開状態になる時間を短くすればよい。これによりキャリア輸送材料の蒸着量が減り、膜厚を薄くすることができる。このようにシャッター１０５ａ、１０５ｂの開状態の時間を制御して上記実施の形態の構成を作製することができる。
【０１３０】
このとき蒸着速度を変化させることによっても膜厚を制御することができる。蒸着速度を低くすると単位時間当たりの蒸着量が減り、膜厚を薄くすることができ、逆に蒸着速度を高くすると蒸着量が増えて膜厚を厚くすることができる。シャッター１０５ａが開状態におけるキャリア輸送材料の蒸着速度を低くし、シャッター１０５ｂが開状態における発光材料の蒸着速度を高くすると、キャリア輸送層の厚さを発光層の厚さよりも薄くすることができる。
【０１３１】
また、基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させてもよい。
【０１３２】
基板１０１は矢印のように回転させてもよい。回転させることにより基板面内におけるキャリア輸送層及び発光層の膜厚を均一化することができる。
【０１３３】
処理室１００１内の構成は図８に表されるものには限定されず、例えば図９〜図１３に表されるような構成であってもよい。
【０１３４】
図９、１０では、被蒸着物である基板を保持する為の保持部と、発光材料が保持された蒸発源１０２と、キャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３が設けられている。また蒸発源１０２と１０３とは仕切１０４によって仕切られている。またキャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３の上にはシャッター１０５ａが設けられている。
【０１３５】
図９のようにシャッター１０５ａが閉じている状態では、発光材料は基板１０１５ａ〜ｄに蒸着されるが、キャリア輸送材料は蒸着されない。逆に図１０のようにシャッター１０５ａが開くと、キャリア輸送材料が基板１０１５ａ〜ｄに蒸着される。
【０１３６】
シャッター１０５ａが開状態になる時間を短くするとキャリア輸送材料の蒸着量が減り、逆に開状態になる時間を長くするとキャリア輸送材料の蒸着量を増やすことができる。このようにシャッター１０５ａの開閉によってキャリア輸送材料の蒸着量を制御してキャリア輸送層、発光層の膜厚を制御することができる。ここまでは図８と同じである。
【０１３７】
ここでは基板を保持する為の保持部は、軸１０１３を中心として回転する第１の回転板１０１２と、第１の回転板１０１２上に設けられた複数の第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄとで構成されている。第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、軸１０１３とは別に、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれに対して設けられた軸を中心として、それぞれ独立に回転する。基板１０１５ａ〜１０１５ｄは、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれの上に保持される。
【０１３８】
第２の回転板１０１４ａには基板１０１５ａが保持され、第２の回転板１０１４ｂには基板１０１５ｂが保持され、第２の回転板１０１４ｃには基板１０１５ｃが保持され、第２の回転板１０１４ｄには基板１０１５ｄが保持されている。
【０１３９】
また第１の回転板１０１２、及び基板が保持された第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは回転している。第２の回転体の回転により基板はいわゆる自転をすることになる。これは図８における基板の回転と同じであり、回転させることにより基板面内における発光層、キャリア輸送層の膜厚を均一化することができる。
【０１４０】
一方、第１の回転板１０１２の回転により基板はいわゆる公転をすることになる。シャッター１０５ａが開状態になっている図１０に表されているように、基板１０１５ａと発光材料蒸発源１０２との距離が、基板１０１５ａとキャリア輸送材料蒸発源１０３との距離よりも近いとき、基板１０１５ａ上には、キャリア輸送材料よりも発光材料の方が多く蒸着され発光層が形成される。これに対し、基板１０１５ｃのように、基板１０１５ｃとキャリア輸送材料蒸発源１０３との距離が、基板１０１５ｃと発光材料蒸発源１０２との距離よりも近いとき、基板１０１５ｃ上には、発光材料よりもキャリア輸送材料の方が多く蒸着されキャリア輸送層が形成される。
【０１４１】
次に、第１の回転板１０１２の回転により処理室１００１内における第２の回転板１０１４ａの位置が変わって、図９における第２の回転板１０１４ｃの位置において基板１０１５ａが保持され、基板１０１５ａとキャリア輸送材料蒸発源１０３との距離が、基板１０１５ａと発光材料蒸発源１０２との距離よりも近くなると、基板１０１５ａ上には、発光材料よりもキャリア輸送層材料が多く蒸着されキャリア輸送層が形成される。これにより発光層とキャリア輸送層を交互に積層でき、多重積層構造を作製できる。
【０１４２】
本発明ではキャリア輸送層の膜厚は発光材料の膜厚よりも薄いからシャッター１０５ａを用い、キャリア輸送層の膜厚を制御したり、発光材料とキャリア輸送材料の蒸着速度を変化させて蒸着量を制御して膜厚を制御してもよい。また基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させて膜厚を変化させてもよい。
【０１４３】
このように、蒸発源１０２、１０３に対する基板１０１５ａ〜１０１５ｄの位置を変えることによっても発光層とキャリア輸送層を交互に積層でき、多重積層構造を実現できる。
【０１４４】
なお、第１の回転板１０１２及び第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄの形状について特に限定はなく、図９〜１１に表されるような円形の他、四角形等の多角形であってもよい。また、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、必ずしも設けなくてもよいが、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄを設けることによって、被処理物に形成される層の厚さ等の面内バラツキを低減することができる。
【０１４５】
また図９、１０のような構成の場合、バッチ式となり複数の基板を一度に処理することができるという利点もある。
【０１４６】
図１１では軸１０９ａ、１０９ｂを中心に回転するマスク１０８ａ、１０８ｂがキャリア輸送材料、発光材料の蒸発源の上に設けられ、そのマスク１０８ａ、ｂには孔１０６、１１０が設けられている。
【０１４７】
マスク１０８ｂに設けられた孔１０６が蒸発源１０２の上にある場合には発光材料が蒸着される。このときマスク１０８ａに設けられた孔１１０が蒸発源１０３の上にない場合にはキャリア輸送材料は蒸着されない（図１１（Ａ））。
【０１４８】
次にマスク１０８が回転し、マスク１０８ｂに設けられた孔１０６が蒸発源１０２の上にない場合には発光材料が蒸着されない。このときマスク１０８ａに設けられた孔１１０が蒸発源１０３の上にある場合にはキャリア輸送材料が蒸着される（図１１（Ｂ））。したがってこのようなマスクを用い、その回転速度を制御することによって発光層とキャリア輸送層を交互に積層して多重積層構造を作製することができる。
【０１４９】
また発光材料、キャリア輸送材料の蒸着速度を変化させて蒸着量を制御してもよい。
【０１５０】
また、基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させてもよい。
【０１５１】
マスクの孔の形状は必要に応じて種々の形に変えることができる。スリット１１１を設けてもよい（図１２）。マスク１０８ａの孔を１１２のような形状にしてもよい（図１３）。またマスク１０８ｂの孔を１１０のように円形にしたり、１１１のようにスリットにしてもよい。
【０１５２】
また図１１〜図１３の構成において、図９、１０のように、軸１０１３を中心として回転する第１の回転板１０１２と、第１の回転板１０１２上に設けられた複数の第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄとを有し、基板を第２の回転板１０１４ａ〜ｄに保持させて、第１の回転板、第２の回転板を回転させて発光層とキャリア輸送層を交互に積層して多重積層構造を形成してもよい。なお本実施の形態は上記のいずれの構成とも組合せ可能である。
【０１５３】
（実施の形態４）
本発明の発光装置の構成例、作製方法について図１等を用いて説明する。ここではキャリア輸送層が正孔輸送層の場合について説明する。図中、１が基板、２が陽極、３が第１の正孔輸送層、４が発光層、５が第２の正孔輸送層、６が電子輸送層、７が陰極を示している。
【０１５４】
ガラス基板１上にＩＴＯからなる陽極２をスパッタ法により成膜する。
【０１５５】
陽極２の上に第１の正孔輸送層３としてαＮＰＤを蒸着法により成膜する。
【０１５６】
第１の正孔輸送層３上に、発光層４と第２の正孔輸送層５とを多重積層構造にして形成する。発光層４にはＡｌｑ３を用い、第２の正孔輸送層５にはＭＴＤＡＴＡを用いる。
【０１５７】
発光層４と第２の正孔輸送層５の形成には図８に示した装置を用いる。発光材料を蒸発源１０２に、第２の正孔輸送材料を蒸発源１０３に入れ、真空中にて加熱して蒸発させる。発光材料、第２の正孔輸送材料の蒸着レートは０．０１〜０．４ｎｍ／ｓとする。
【０１５８】
シャッター１０５ａが開状態になる時間とシャッター１０５ｂが開状態になる時間の割合は１０：１〜４：１とする。シャッター１０５ｂが開状態のときは、シャッター１０５ａは閉状態になるようにする。逆にシャッター１０５ａが開状態のときは、シャッター１０５ｂは閉状態になるようにする。
【０１５９】
これにより発光層４が５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下、第２の正孔輸送層５が１ｎｍ以上、５ｎｍ以下で、発光層４と第２の正孔輸送層５が２〜１０層にわたって形成された構造を得る（例えば２層の場合、基板１、陽極２、第１の正孔輸送層３、発光層４、第２の正孔輸送層５、発光層４、第２の正孔輸送層５、発光層４、電子輸送層６、陰極７となる。発光層４、第２の正孔輸送層５が２回積層されることになる）。なお多重積層構造における最後の層は発光層４とする。
【０１６０】
次に発光層４の上に電子輸送層６としてＡｌｍｑ３を蒸着法により成膜する。その後ＭｇＡｇ陰極７を蒸着法により成膜する。
【０１６１】
この実施形態のエネルギーバンド図を図２１に示す。図２１では発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく（発光層のＬＵＭＯ準位は正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい（発光層のＨＯＭＯ準位は正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い）。
【０１６２】
また第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５９は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５８よりも小さい。
【０１６３】
また陽極の仕事関数と第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５７は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５８よりも小さい。したがって正孔を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【０１６４】
なお陽極２と第１の正孔輸送層３の間にバッファ層を設けてもよい。また正孔注入層や電子注入層を設けてもよい。またホスト材料にドーパント材料を添加したものを発光層４としてもよい。例えばホスト材料Ａｌｑ３に上記実施の形態にて示したものやルブレンなどのドーパント材料を添加することができる。
【０１６５】
ここでは図８に示した方法を説明したがこれに限られることはない。もちろん図９〜１３に示した方法により作製することができる。それぞれの場合について作製方法は上記実施の形態に示したとおりである。
【０１６６】
以上のことから、本構成を適用することで、有機化合物からなる発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を交互に積層した多重積層構造を形成できる。無機化合物からなる層との積層構造ではないから応力が生じることはなく特性劣化の少ない発光装置を得ることができ、発光効率の高い発光装置を得ることができる。
【０１６７】
また本発光装置は発光層とキャリア輸送層との極性が異なり、キャリア輸送層の膜厚が発光層の膜厚よりも薄く、上記ＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位である発光層、キャリア輸送層を有する。これによりキャリア輸送層と同じ極性のキャリアは閉じこめられ易くなり、異なる極性のキャリアはトンネル効果によって移動する。すなわち一方のキャリアを閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【０１６８】
また電極とキャリア輸送層との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層を設けることにより平坦性を向上させることができる。さらに本実施形態の作製方法を実施することで多重積層構造を容易に作製できる。
【０１６９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光装置について図１４、図１５を参照し、作製方法を示しながら説明する。この本実施の形態ではアクティブマトリクス型の発光装置を作成する例を示す。ただし本発明はアクティブマトリクス型に限られず、パッシブマトリクス型の発光装置にも用いることができることはいうまでもない。
【０１７０】
まず、基板２５０上に第１の下地絶縁層２５１ａ、第２の下地絶縁層２５１ｂを形成した後、さらに半導体層を第２の下地絶縁層２５１ｂ上に形成する。（図１４（Ａ））
【０１７１】
基板２５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【０１７２】
第１の下地絶縁層２５１ａ、第２の下地絶縁層２５１ｂは基板２５０中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層２５１ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層２５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第１の下地絶縁層２５１ａ、第２の下地絶縁層２５１ｂの２層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【０１７３】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザー結晶化して得る。第２の下地絶縁層２５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、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、４００〜５００℃で熱処理（例えば５００℃、１時間）を行い、水素出しをする。
【０１７４】
続いてレーザー照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する。本実施の形態のレーザー結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを、光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケイ素膜とし、半導体層として用いる。
【０１７５】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板２５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
また加熱処理により結晶化とレーザー光を照射して結晶化することを組み合わせてもよい。すなわち結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理して結晶化した後にレーザー光を照射して結晶化してもよい。
【０１７６】
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。
【０１７７】
その後、図１４（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２５２を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを形成し、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。
【０１７８】
続いて半導体層２５２を覆うようにゲート絶縁層２５３を形成する。ゲート絶縁層２５３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。
【０１７９】
次いで、ゲート絶縁層２５３上にゲート電極２５４を形成する。ゲート電極２５４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、またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【０１８０】
また、本実施の形態ではゲート電極２５４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２５４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。
【０１８１】
続いて、ゲート電極２５４をマスクとして半導体層２５２に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層２５２、ゲート絶縁層２５３、及びゲート電極２５４を含む薄膜トランジスタ２７０が形成される。ここで低速イオンドープ、高速イオンドープを用いてソース領域２５５、ドレイン領域２５６の他にＬＤＤ領域２５７を設けてもよい。
【０１８２】
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。
【０１８３】
本実施の形態では、レーザー結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【０１８４】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を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。
【０１８５】
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、シラン系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。代表的なシラン系気体としては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。このシラン系気体を水素、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倍の範囲でシラン系気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００℃以下が好ましく、１００〜２５０℃の基板加熱温度が好適である。
【０１８６】
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）終端のため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−３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１９ｃｍ−３以下とする。なおＳＡＳを用いるとＴＦＴにしたときの移動度はμ＝１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる。
【０１８７】
また、このＳＡＳにレーザー光を照射してさらに結晶化して用いても良い。
【０１８８】
続いて、ゲート電極２５４、ゲート絶縁層２５３を覆って絶縁膜（水素化膜）２５９を窒化ケイ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）２５９を形成したら４００〜５００℃（例えば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２５２の水素化を行う。
【０１８９】
続いて、絶縁膜（水素化膜）２５９を覆う第１の層間絶縁層２６０を形成する。第１の層間絶縁層２６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、低誘電率材料等をもちいるとよい。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図１４（Ｂ））
【０１９０】
次に、半導体層２５２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２５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。（図１４（Ｃ））
【０１９１】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層２６０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２６１ａ、配線２６１ｂなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデンの合金等の単層でも良いが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造やチタン、アルミニウム。チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといった構造でも良い。（図１４（Ｄ））
【０１９２】
その後、接続部２６１ａ、配線２６１ｂ、第１の層間絶縁層２６０を覆って第２の層間絶縁層２６３を形成する。第２の層間絶縁層２６３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２６３として用いる。（図１４（Ｅ））
【０１９３】
続いて第２の層間絶縁層２６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい（図示しない）。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２６３が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層２６３を貫通して接続部２６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【０１９４】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層２６３（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発光素子の第１の電極２６４を形成する。ここで第１の電極２６４は接続部２６１ａと電気的に接触している（図１５（Ａ））。
【０１９５】
第１の電極２６４は陽極として機能する。ここでは上記実施の形態に示したものを用いることができる。
【０１９６】
次に第２の層間絶縁層２６３（もしくは絶縁層）及び第１の電極２６４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２６４の一部が露出するように加工し、隔壁２６５を形成する。隔壁２６５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２６５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２６５を黒くすることでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁２６５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１５（Ｂ））。
【０１９７】
次に、隔壁２６５から露出した第１の電極２６４を覆って、有機化合物と金属化合物との混合層からなるバッファ層を形成する。上記実施形態に示したものを用いることができる。続いて第１の正孔輸送層を形成する。その後発光層、第２の正孔輸送層を交互にｎ回積層し、最後に発光層を形成する。そして発光層上に電子輸送層を積層する。
【０１９８】
続いて陰極として機能する第２の電極２６７を形成する。これによって第１の電極２６４と第２の電極２６７との間に有機発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を用いた多重積層構造を有する発光装置２９３を作製することができ、第１の電極に第２の電極より高い電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１９９】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜をパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ４、Ｎ２ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【０２００】
また、パッシベーション膜としてＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに形成してもよい。
【０２０１】
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、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に形成し、それにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付ける。
【０２０２】
以上のように作製した発光装置の構成の１例について図１６を参照しながら説明する。なお、形が異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分もある。本実施の形態では、ＬＤＤ構造を有する薄膜トランジスタ２７０が接続部２６１ａを介して発光装置２９３に接続している。
【０２０３】
図１６（Ａ）は第１の電極２６４が透光性を有する導電膜により形成されており、基板２５０側に発光積層体２６６より発せられた光が取り出される構造である。なお２９４は対向基板であり、発光装置２９３が形成された後、シール材などを用い、基板２５０に固着される。対向基板２９４と素子との間に透光性を有する樹脂２８８等を充填し、封止することによって発光装置２９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂２８８が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂２８８中に透光性の高い乾燥剤２８９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。
【０２０４】
図１６（Ｂ）は第１の電極２６４と第２の電極２６７両方が透光性を有する導電膜により形成されており、基板２５０及び対向基板２９４の両方に光を取り出すことが可能な構成となっている。また、この構成では基板２５０と対向基板２９４の外側に偏光板２９０を設けることによって画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板２９０の外側には保護フィルム２９１を設けると良い。
【０２０５】
また画素部におけるトランジスタや発光装置等の配置について特に限定はないが、例えば図１７の上面図に表すように配置することができる。図１７において、第１のトランジスタ２００１の第１電極はソース信号線２００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ２００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線２００５に接続し、第２電極は発光素子の電極２００６に接続している。ゲート信号線２００３の一部は第１のトランジスタ２００１のゲート電極として機能する。
【０２０６】
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。発光装置の発光時において、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、発光装置に印加される電圧が一定のものと、発光装置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、発光装置に印加される電圧が一定のものと、発光装置に流れる電流が一定のものとがある。この発光装置に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光装置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、発光装置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、電圧で駆動する方法、電流で駆動する方法のどちらを用いてもよく、また定電圧駆動、定電流駆動のどちらを用いてもよい。
【０２０７】
本実施の形態は上記の実施の形態の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０２０８】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の発光装置であるパネルの外観について図１８を用いて説明する。図１８は基板上に形成されたトランジスタおよび発光装置を対向基板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１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光装置構造は、実施の形態５に示したような構成である。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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１８（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。
【０２１１】
また、発光装置４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
発光装置４０１１は陽極、正孔輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、・・・、発光層、第１の電子輸送層、陰極の構成になっている。
【０２１２】
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４０１５を介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０２１３】
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事ができる。
【０２１４】
なお、本発明は発光装置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。
【０２１５】
本実施の形態は上記実施の形態の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０２１６】
（実施の形態７）
上記実施の形態にその一例を示したようなモジュールを搭載した本発明の発光装置を有する電子機器として、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１９、図２０に示す。
【０２１７】
図１９（Ａ）は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である。筐体３００１、表示部３００３、スピーカー部３００４等を含む。表示部３００３にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３００３は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いテレビを得ることができる。
【０２１８】
図１９（Ｂ）は携帯電話であり、本体３１０１、筐体３１０２、表示部３１０３、音声入力部３１０４、音声出力部３１０５、操作キー３１０６、アンテナ３１０８等を含む。表示部３１０３にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３１０３は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高い携帯電話を得ることができる。
【０２１９】
図１９（Ｃ）はコンピュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。表示部３２０３にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３２０３は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いコンピュータを得ることができる。
【０２２０】
図１９（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含む。表示部３３０２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３３０２は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いモバイルコンピュータを得ることができる。
【０２２１】
図１９（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体３４０１、表示部３４０２、スピーカー部３４０３、操作キー３４０４、記録媒体挿入部３４０５等を含む。表示部３４０２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３４０２は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高い携帯型ゲーム機を得ることができる。
【０２２２】
図２０（Ａ）はフレキシブルディスプレイであり、本体３１１０、画素部３１１１、ドライバＩＣ３１１２、受信装置３１１３、フィルムバッテリー３１１４等を含む。受信装置では上記携帯電話の赤外線通信ポート３１０７からの信号を受信することができる。画素部３１１１にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。画素部３１１１は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いフレキシブルディスプレイを得ることができる。
【０２２３】
図２０（Ｂ）は、本発明を適用して作製したＩＤカードであり、支持体５５４１、表示部５５４２、支持体５５４１内に組み込まれた集積回路チップ５５４３等によって構成されている。
【０２２４】
表示部５５４２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部５５４２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部５５４２は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いＩＤカードを得ることができる。
【０２２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０２２６】
【図１】本発明の発光装置を説明する図。
【図２】本発明の発光装置を説明する図。
【図３】本発明の発光装置を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図９】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１０】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１１】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１２】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１３】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１４】ＴＦＴを作製する方法を説明する図。
【図１５】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１６】本発明の発光装置の断面を説明する図。
【図１７】本発明の発光装置の外観を説明する図。
【図１８】本発明の発光装置の画素部の上面を説明する図。
【図１９】本発明の発光装置を用いた電子機器を説明する図。
【図２０】本発明の発光装置を用いた電子機器を説明する図。
【図２１】本発明の発光装置を説明する図。
【図２２】本発明の発光装置を説明する図。
【符号の説明】
【０２２７】
１ 基板
２ 陽極
３ キャリア輸送層
４ 発光層
５ キャリア輸送層
６ キャリア輸送層
７ 陰極
８ バッファ層
５０ 真空準位
５１ エネルギー差
５２ エネルギー差
５３ エネルギー差
５４ エネルギー差
５５ エネルギー差
５６ エネルギー差
５７ エネルギー差
５８ エネルギー差
５９ エネルギー差
６０ エネルギー差
７０ エネルギー差
７１ エネルギー差
７２ エネルギー差
７３ エネルギー差
７４ エネルギー差
７５ エネルギー差
７６ エネルギー差
７７ エネルギー差
７８ エネルギー差
７９ エネルギー差
１００ 保持部
１０１ 基板
１０２ 蒸発源
１０３ 蒸発源
１０４ 仕切
１０５ａ シャッター
１０５ｂ シャッター
１０６ 孔
１０８ａ マスク
１０８ｂ マスク
１０９ａ 軸
１０９ｂ 軸
１１０ 孔
１１１ スリット
１１２ 孔
２５０ 基板
２５１ａ 絶縁層
２５１ｂ 絶縁層
２５２ 半導体層
２５３ ゲート絶縁層
２５４ ゲート電極
２５５ ソース領域
２５６ ドレイン領域
２５７ ＬＤＤ領域
２５９ 絶縁膜
２６０ 絶縁層
２６１ａ 接続部
２６１ｂ 配線
２６３ 絶縁層
２６４ 第１の電極
２６５ 隔壁
２６６ 発光積層体
２６７ 第２の電極
２７０ 薄膜トランジスタ
２８８ 樹脂
２８９ 乾燥剤
２９０ 偏光板
２９３ 発光素子
２９４ 対向基板
１００１ 処理室
１００２ 搬送室
１００３ アーム
１０１２ 第１の回転板
１０１３ 軸
１０１４ａ 第２の回転板
１０１４ｂ 第２の回転板
１０１４ｃ 第２の回転板
１０１４ｄ 第２の回転板
１０１５ａ 基板
１０１５ｂ 基板
１０１５ｃ 基板
１０１５ｄ 基板
２００１ トランジスタ
２００２ トランジスタ
２００３ ゲート信号線
２００４ ソース信号線
２００５ 電流供給線
２００６ 電極
３００１ 筐体
３００３ 表示部
３００４ スピーカー部
３１０１ 本体
３１０２ 筐体
３１０３ 表示部
３１０４ 音声入力部
３１０５ 音声出力部
３１０６ 操作キー
３１０７ 赤外線通信ポート
３１０８ アンテナ
３１１０ 本体
３１１１ 画素部
３１１２ ドライバＩＣ
３１１３ 受信装置
３１１４ フィルムバッテリー
３２０１ 本体
３２０２ 筐体
３２０３ 表示部
３２０４ キーボード
３２０５ 外部接続ポート
３２０６ ポインティングマウス
３３０１ 本体
３３０２ 表示部
３３０３ スイッチ
３３０４ 操作キー
３３０５ 赤外線ポート
３４０１ 筐体
３４０２ 表示部
３４０３ スピーカー部
３４０４ 操作キー
３４０５ 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 ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
５５４１ 支持体
５５４２ 表示部
５５４３ 集積回路チップ
５５４４ 集積回路
５５４５ 集積回路
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５５７ 操作スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ等に用いられる発光装置及びその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進歩に伴い、従来のＣＲＴよりも低消費電力でかつ薄型のディスプレイへのニーズが高まっている。このようなディスプレイとしては、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイがあり、すでに実用化されている。
【０００３】
最近これらのディスプレイよりもさらに低消費電力化、鮮明なフルカラー化を目指して、有機化合物を利用した発光装置の開発が進んでいる。これは固体状態で強い蛍光や燐光を発する有機化合物の固体薄膜の両面に電極（陽極、陰極）を取り付けたものである。そして陽極からは正孔を注入し、陰極からは電子を注入して有機化合物中でその正孔と電子とを再結合させることにより有機化合物の励起状態を作り出し、その励起状態が基底状態に戻る時にその有機化合物の蛍光や燐光と同じ波長の光を放出する。
【０００４】
発光装置の構造は、正孔の移動、電子の移動、正孔と電子の再結合という３つの役割を単一の有機化合物層に担当させる単層構造のものや、３つの役割を分散させて２層構造あるいは３層構造としたもの等が報告されている。例えば正孔輸送層、発光層、電子輸送層を形成したものが挙げられる。
【０００５】
しかしながら報告されている発光装置は発光効率が低く実用化に耐えられないという問題がある。この問題を解決するために特許文献１では、有機発光層と無機化合物とを交互に積層した超格子構造の発光装置を提供している。
【特許文献１】特開平８−１０２３６０号公報
【０００６】
特許文献１に記載のものは有機発光層と無機化合物とを交互に積層したものであるため、応力のために特性が劣化するおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は有機発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を用いた多重積層構造により高効率で、特性劣化の少ない発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は有機化合物からなる発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を交互に多重積層した構造を有する発光装置である。電極、・・・、発光層、キャリア輸送層、発光層、キャリア輸送層、発光層、キャリア輸送層、・・・、電極という構成を有する。またキャリア輸送層と発光層とは交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）層積層することができる。例えば以下のものを挙げることができる。
（１）陽極、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、・・・、発光層、電子輸送層、陰極
（２）陽極、第１の正孔輸送層、発光層、第２の正孔輸送層、発光層、第２の正孔輸送層、発光層、第２の正孔輸送層、・・・、発光層、電子輸送層、陰極
（３）陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、発光層、電子輸送層、発光層、電子輸送層、・・・、発光層、電子輸送層、陰極
（４）陽極、正孔輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、・・・、発光層、第１の電子輸送層、陰極
ここで陽極近傍の構成としては、（ア）陽極、正孔注入層、正孔輸送層、（イ）陽極、正孔注入層、第１の正孔輸送層を用いることができる。また陰極近傍は、（ウ）電子輸送層、電子注入層、陰極、（エ）第１の電子輸送層、電子注入層、陰極、という構成にしてもよい。上記（２）において、第１の正孔輸送層と第２の正孔輸送層とが同じ材料である場合には、（１）の構成となる。また（４）において、第１の電子輸送層と第２の電子輸送層とが同じ材料である場合には、（３）の構成になる。
【０００９】
また本発明では、キャリア輸送層は正孔輸送層、電子輸送層のいずれでもよい。しかし発光層が電子輸送性の場合にはキャリア輸送層は正孔輸送層となる。逆に発光層が正孔輸送性の場合にはキャリア輸送層は電子輸送層となる。
【００１０】
また本発明はキャリア輸送層の膜厚が発光層の膜厚よりも薄い発光装置である。キャリア輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好ましい。これによりトンネル効果に基づくキャリア移動が可能となる。
【００１１】
また本発明はキャリア輸送層が正孔輸送層の場合（すなわち上記（１）の構成）、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく（発光層のＬＵＭＯ準位は正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい（発光層のＨＯＭＯ準位は正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い）ことが好ましい。なおＬＵＭＯとは、Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉａｔａｌ、最低非占有分子軌道のことであり、ＨＯＭＯとは、Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉａｔａｌ、最高占有分子軌道のことである。
【００１２】
一方、キャリア輸送層が電子輸送層の場合（すなわち上記（３）の構成）、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく（発光層のＬＵＭＯ準位は電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい（発光層のＨＯＭＯ準位は電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い）ことが好ましい。
【００１３】
上記（２）の構成の場合、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく（発光層のＬＵＭＯ準位は第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい（発光層のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い）ことが好ましい。
【００１４】
また第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
また陽極の仕事関数と第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１６】
上記（４）の構成の場合、発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく（発光層のＬＵＭＯ準位は第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい（発光層のＨＯＭＯ準位は第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い）ことが好ましい。
【００１７】
また第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
また陰極の仕事関数と前記第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが好ましい。
【００１９】
本発明では有機化合物からなる発光材料と、有機化合物からなるキャリア輸送材料とを共蒸着して作製することができる。そして上記の多重積層構造を作製するに際し、シャッターやマスクを設け、シャッターやマスクの開閉によって発光層とキャリア輸送層の膜厚を制御することができる。
【００２０】
例えば発光材料の蒸発源と被蒸着物である基板との間、キャリア輸送材料の蒸発源と被蒸着物である基板との間にシャッターやマスクを設け、シャッターやマスクの開閉によって膜厚を制御する。シャッターが開いているときやマスクがされていないときには基板に蒸着され、シャッターが閉じているときやマスクされているときは基板に蒸着されない。
【００２１】
発光材料の蒸発源の方のシャッターやマスクが開いて基板に発光材料を蒸着しているときには、キャリア輸送材料の蒸発源の方のシャッターやマスクを閉じて基板に蒸着されないようにする。次に発光材料の蒸発源の方のシャッターやマスクを閉じて基板に蒸着されないようにし、キャリア輸送材料の蒸発源の方のシャッターやマスクを開いて基板にキャリア輸送材料を蒸着する。これにより発光層とキャリア輸送層を交互に積層することができる。
ただし本発明ではキャリア輸送層の膜厚は発光層の膜厚よりも薄くする必要があるのでシャッターやマスクの開閉時間を制御する必要がある。
【００２２】
マスクは回転によって開閉するものであってもよい。またマスクの一部に孔やスリットが設けられていてもよい。
【００２３】
またシャッターやマスクの開閉とともに蒸発源からの蒸着速度を変化させることにより、膜厚を変化させることができる。蒸着速度が低いときに、シャッターやマスクが開状態の時間が短ければ膜厚は薄くなる。逆に蒸着速度を高くして、シャッターやマスクが開状態になる時間が長ければ膜厚は厚くなる。
【００２４】
被蒸着物である基板は回転（いわゆる自転）していてもよい。基板を回転させることにより膜厚の面内分布の均一性を向上できる。
【００２５】
また発光材料が入った蒸発源とキャリア輸送材料が入った蒸発源とを距離を離して固定し、基板を移動させながら回転（いわゆる公転）させることにより、蒸着量を変化させることが可能である。また自転と公転とを組み合わせて基板を回転させてもよい。
【００２６】
例えば第１の回転板に基板を設け、発光材料の蒸発源及びキャリア輸送材料の蒸発源の上に第１の回転板を設け、第１の回転板が回転して、発光材料の蒸発源と基板との距離と、キャリア輸送材料の蒸発源と基板との距離が変化することによって、発光層とキャリア輸送層を交互に積層する。
【００２７】
第１の回転板が回転すると、発光材料の蒸発源と基板との距離と、キャリア輸送材料の蒸発源と基板との距離が変化する。発光材料の蒸発源と基板の距離が短い場合には、より多くの発光材料が基板に蒸着されて発光層が形成される。一方、キャリア輸送材料の蒸発源と基板の距離が短い場合には、より多くのキャリア輸送材料が基板に蒸着されてキャリア輸送層が形成される。このように第１の回転板を回転させて蒸発源に対する基板の位置を変えることによっても発光層とキャリア輸送層を交互に積層でき、多重積層構造を実現できる。
またここでは基板を移動させているが、基板を固定して発光材料の蒸発源、キャリア輸送材料の蒸発源の方を移動させてもよい。
【００２８】
ただし本発明ではキャリア輸送層の膜厚は発光層の膜厚よりも薄くする必要がある。そこで蒸発源からの蒸着速度を制御したり、キャリア輸送材料と基板との間にシャッターやマスクを設けて開閉時間を制御してもよい。
【００２９】
第１の回転板とは異なる中心軸を有し、独立に回転する第２の回転板を第１の回転板上に設け、第２の回転板に基板を設けてもよい。第２の回転板を回転（いわゆる基板の自転）させて基板面内における膜厚の均一性を向上させてもよい。
【００３０】
また本発明は電極とキャリア輸送層との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層を設けてもよい。これにより平坦性を向上させることができる。すなわち（オ）陽極、バッファ層、正孔輸送層、（カ）陽極、バッファ層、第１の正孔輸送層、（キ）電子輸送層、バッファ層、陰極、（ク）第１の電子輸送層、バッファ層、陰極、という構成にしてもよい。この場合にも上述のように正孔注入層、電子注入層を設けてもよい。
【００３１】
本発明は基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる正孔輸送層を有し、前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に積層されており、前記正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、前記発光層は電子輸送性発光層である。
【００３２】
前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００３３】
前記正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００３４】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい。
【００３５】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い。
【００３６】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる電子輸送層を有し、前記発光層と前記電子輸送層とが交互に積層されており、前記電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、前記発光層は正孔輸送性発光層である。
【００３７】
前記発光層と前記電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００３８】
前記電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００３９】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい。
【００４０】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い。
【００４１】
陽極に接して有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていてもよい。
【００４２】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の正孔輸送層、有機化合物からなる第２の正孔輸送層を有し、前記発光層は電子輸送性発光層であり、前記陽極上に有機化合物からなる第１の正孔輸送層を有し、前記第１の正孔輸送層上に、有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の正孔輸送層とが交互に積層され、前記第２の正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い。
【００４３】
前記発光層と前記第２の正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００４４】
前記第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００４５】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい。
【００４６】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い。
【００４７】
前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００４８】
前記陽極の仕事関数と、前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００４９】
前記第１の正孔輸送層と前記陽極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていてもよい。
【００５０】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の電子輸送層、有機化合物からなる第２の電子輸送層を有し、有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の電子輸送層とが交互に積層された層を有し、前記積層された層上に有機化合物からなる第１の電子輸送層を有し、前記第１の電子輸送層上に陰極を有し、前記第２の電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い。
【００５１】
前記発光層と前記第２の電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されている。
【００５２】
前記第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下である。
【００５３】
前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい。
【００５４】
前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い。
【００５５】
前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００５６】
前記陰極の仕事関数と、前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さくてもよい。
【００５７】
前記第１の電子輸送層と前記陰極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていてもよい。
【００５８】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第１のシャッターが設けられ、前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第２のシャッターが設けられ、前記第１及び第２のシャッターの開閉によって前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【００５９】
前記第１のシャッターが開いているときに前記第２のシャッターを閉じて前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着し、前記第２のシャッターが開いているときに前記第１のシャッターを閉じて前記発光材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層する。
【００６０】
前記第１及び第２のシャッターの開閉、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６１】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、第１の回転板上に前記基板が設けられ、発光材料の蒸発源及びキャリア輸送材料の蒸発源の上には前記第１の回転板が設けられ、前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離と、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が変化することによって、前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層する。
【００６２】
前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記発光材料が前記キャリア輸送材料よりも多く蒸着されて前記発光層が形成され、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記キャリア輸送材料が前記発光材料よりも多く蒸着されて前記キャリア輸送層が形成される。
【００６３】
前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６４】
前記キャリア輸送層と前記基板との間には開閉可能なシャッターが設けられ、前記第１の回転板の回転を制御するとともに前記シャッターの開閉を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６５】
前記第１の回転板上には第２の回転板が設けられ、前記第２の回転板上に前記基板が設けられ、前記第１の回転板と前記第２の回転板とは異なる中心軸を有し、それぞれ独立に回転させてもよい。
【００６６】
本発明は、基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に回転可能な第１のマスクが設けられ、前記キャリア輸送材料の蒸発源と基板との間に回転可能な第２のマスクが設けられ、前記第１及び第２のマスクの回転を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層する。
【００６７】
前記第１及び第２のマスクにはスリット又は孔が設けられていてもよい。
【００６８】
前記第１のマスクの前記孔又はスリットが前記発光材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第２のマスクの前記孔又はスリットを前記キャリア輸送材料と前記基板の間に存在させないで前記発光材料を前記基板に蒸着し、前記第２のマスクの前記孔又はスリットが前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第１のマスクの前記孔又はスリットを前記発光材料と前記基板の間に存在させないで前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【００６９】
前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層してもよい。
【発明の効果】
【００７０】
本発明は有機化合物からなる発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を交互に多重積層した構造であり、無機化合物からなる層との多重積層構造ではないから応力が生じることはなく特性劣化の少ない、発光効率の高い発光装置を得ることができる。
【００７１】
本発明は発光層とキャリア輸送層との極性が異なり、キャリア輸送層の膜厚が発光層の膜厚よりも薄く、上記したようなＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位を有する発光層、キャリア輸送層を有する。これによりキャリア輸送層と同じ極性のキャリアは閉じこめられ易くなり、異なる極性のキャリアはトンネル効果によって移動する。すなわち一方のキャリアを閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【００７２】
また電極とキャリア輸送層との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層を設けることにより基板に凹凸があっても平坦性を向上させることができる。バッファ層の厚さとしては６０ｎｍ以上でよい。本発明の場合にはバッファ層の厚さを厚くしても駆動電圧の上昇を招くことはない。
【００７３】
上記の作製方法を実施することで多重積層構造を作製できる。また膜厚制御が容易であり、特性劣化が少なく、発光効率の高い発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
（実施の形態１）
本発明の一態様について図１〜図４を用いて説明する。ここではキャリア輸送層が正孔輸送層の場合について説明する。
【００７５】
図１の発光装置は基板１の上に陽極２、第１の正孔輸送層３、発光層４、第２の正孔輸送層５、発光層４、第２の正孔輸送層５、・・・、第２の正孔輸送層５、発光層４、電子輸送層６、陰極７が形成されている。陽極２と第１の正孔輸送層３の間に正孔注入層を設けてもよい。また陰極７と電子輸送層６の間に電子注入層を設けてもよい。第１の正孔輸送層と第２の正孔輸送層とは同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。
第２の正孔輸送層５、発光層４は多重に積層されている。第２の正孔輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好ましい。また発光層４は電子輸送性である。
また第２の正孔輸送層５、発光層４は交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）層積層することができる。
【００７６】
ここで本発明のエネルギー準位、キャリア移動等について図３、４を用いて説明する。図３、４は図１の構成のバンド図を示している。図４は多重に積層された部分、発光層４と正孔輸送層５のバンド図を示している。
符号は図１と同じである。５０は真空準位、５１は第１の正孔輸送層３のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。５２は第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。
５３は第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、５４は第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。５５は発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、５６は発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。
【００７７】
本発明では発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５５は、第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５３よりも大きい（発光層４のＬＵＭＯ準位は第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位よりも低い）。また発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５６は、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値５４よりも大きい（発光層４のＨＯＭＯ準位は、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位よりも低い）。
【００７８】
陽極２に正電位、陰極７に負電位が印加されると、陽極２からは正孔（ｈ＋）が正孔輸送層３に注入され、一方陰極７からは電子（ｅ−）が電子輸送層６に注入される。
正孔は第１の正孔輸送層から発光層４に輸送され、陰極から輸送された電子と発光層４において再結合し、発光する。発光層４は電子輸送性を有しているから、正孔が電子と再結合する確率は高い。なお図面では発光する場合にはｈνと記載してある。
【００７９】
発光層４にて電子と再結合しなかった正孔は電位差によって陰極方向へと移動する。次に第２の正孔輸送層５へ注入され、第２の正孔輸送層５内を移動する。しかし第２の正孔輸送層から発光層４への障壁（エネルギー差５８：発光層４のＨＯＭＯ準位と、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差）のため、正孔が発光層４に注入される確率は少なくなり、閉じ込められてしまう。仮に正孔の蓄積等により障壁を越えて発光層４へ注入されたとしても発光層４内にて電子と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されずに第２の正孔輸送層５へ注入されても、上述のように発光層４への障壁のために閉じこめられる確率が高い。したがって電子輸送層６への突き抜けを少なくして発光効率を高くすることができる。電子輸送層６が発光性であった場合、電子輸送層６に正孔が注入されると、電子と再結合し発光してしまう。電子輸送層６と発光層４との発光波長が異なっていると、色ずれを起こしてしまう。
【００８０】
一方、発光層４にて正孔と再結合しなかった電子は電位差によって陽極方向へと移動する。ここで第２の正孔輸送層５の厚さは１ｎｍ以上、５ｎｍ以下と薄いため、障壁（エネルギー差６０：発光層４のＬＵＭＯ準位と、第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差）が存在するにも関わらず突き抜けていき、次の発光層４へ注入される。そして当該発光層４において正孔と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されなくても第２の正孔輸送層５から次の発光層４へと注入される。
【００８１】
第１の正孔輸送層３と第２の正孔輸送層５とが異なる材料である場合、正孔の閉じこめ効果を高めるために第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位と発光層４のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５７の絶対値をエネルギー差５８の絶対値よりも小さくするとよい。これにより陽極２から注入された正孔はエネルギー差５８を超えることができない確率を高めることができる。
【００８２】
さらに陽極２の仕事関数と第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５９や、陽極と陰極とに印加する電位を制御すると、正孔がエネルギー差５８を超えることができない確率をより高めることができる。
エネルギー差５９をエネルギー差５８よりも小さくし、エネルギー差５９を超えるだけの電圧を印加する。すると正孔はエネルギー差５９を超えることはできるが、エネルギー差５８を超える確率が低くなる。したがって上記の関係を有する陽極２、第１の正孔輸送層、発光層４、第２の正孔輸送層を用い、さらに陽極及び陰極に印加する電圧を制御することが好ましい。
【００８３】
以下、各層に用いることができる材料等について説明する。
基板１は発光素子の支持体として用いられる。基板１の材料としては、例えば石英、ガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００８４】
陽極２としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などを用いることができる。酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる、その他、仕事関数の大きいもので形成されていることが好ましい。
【００８５】
第１の正孔輸送層３には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やαＮＰＤともいう）、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）などを使用できる。ＨＯＭＯ準位が−５．３ｅＶ〜−５．６ｅＶのものが好ましい。
【００８６】
第１の正孔輸送層３と第２の正孔輸送層５とは同じ材料でもよい。しかし正孔の閉じこめ効果を高めるために、第１の正孔輸送層３のＨＯＭＯ準位と発光層４のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差を、第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位と発光層４のＨＯＭＯ準位のエネルギー差とのエネルギー差よりも小さいものにしてもよい。ＨＯＭＯ準位が−４．９ｅＶ〜−５．３ｅＶのものが好ましく、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）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：１−ＴＮＡＴＡ）などを用いることができる。
例えば発光層４を後述するトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）にし、第１の正孔輸送層３にαＮＰＤを用いた場合には、第２の正孔輸送層は上記の関係を有するＭＴＤＡＴＡを用いることができる。
【００８７】
次に発光層４であるが、発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きくすることが必要である。また発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は第２の正孔輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きいことが必要である。これにより上述したように正孔を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。また正孔の電子輸送層６への突きぬけを防止することができる。
一方、第２の正孔輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であるから、上述のエネルギー関係を有していても電子は第２の正孔輸送層５を突き抜けて発光層４へ注入される。
発光層４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、Ａｌｑ３などの電子輸送性のものを用いることができる。ＨＯＭＯ準位が−５．５ｅＶ〜−５．９ｅＶのものが好ましい。
【００８８】
発光層４は発光中心となる発光物質（ドーパント材料）の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料（ホスト材料）からなる層に発光材料を分散するホストーゲスト型の層としてもよい。これは濃度消光が起こりにくく、好ましい構成である。発光中心となる発光物質としては、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、Ａｌｑ３、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）等が挙げられる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質もドーパント材料として用いることができる。
【００８９】
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、ＣＢＰ等のカルバゾール誘導体の他、金属錯体、Ａｌｑ３などの電子輸送性のものを用いることができる。
【００９０】
例えば上記のエネルギー差の関係を有するものとしては、陽極２にＩＴＯ、第１の正孔輸送層３にαＮＰＤ、発光層４にＡｌｑ３、第２の正孔輸送層５にＭＴＤＡＴＡなどが挙げられる。もちろんこの組合せに限られるものではない。
【００９１】
電子輸送層６はＡｌｑ３、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：ＢＡｌｑ３）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）などを用いることができる。ＨＯＭＯ準位が−５．５ｅＶ〜−６．０ｅＶのものが好ましい。
【００９２】
陰極７を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数−３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。しかしながら、陰極７と発光層との間に、電子を注入する機能に優れた層を、当該陰極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素を含むＩＴＯ等、陽極２の材料として挙げた材料も含め、様々な導電性材料を陰極７として用いることができる。
【００９３】
なお、陰極７と電子輸送層６との間に電子注入層を設ける場合は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ３中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。
【００９４】
また図２に示すように陽極２と第１の正孔輸送層との間にバッファ層８を設けてもよい。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを混合したものを用いることができる。
【００９５】
有機化合物と金属化合物の組み合わせとしては、有機化合物として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やαＮＰＤともいう）や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）や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）や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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）、４，４’，４’’―トリス［３−メチルフェニル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−アミノ］−ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物やフタロシアニン（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）等のフタロシアニン化合物を用いることができる。
【００９６】
金属化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、扱いやすく好ましい。
なお、金属化合物は有機化合物に対して５ｗｔ％以上、８０ｗｔ％以下、より好ましくは１０ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下の範囲で含まれていることが望ましい。バッファ層の厚さとしては６０ｎｍ以上でよい。本発明の場合にはバッファ層の厚さを厚くしても駆動電圧の上昇を招くことはない。
【００９７】
第１の正孔輸送層３、発光層４、第２の正孔輸送層５、電子輸送層６は蒸着法で形成することができる。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを共蒸着して形成することができる。陽極、陰極は、公知のスパッタ法や蒸着法により形成できる。正孔注入層や電子注入層を形成する場合も公知の蒸着法等により形成できる。また発光層４と第２の正孔輸送層５は後述する方法により作製することができる。
【００９８】
ここでＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位の測定方法について説明する。ＨＯＭＯ準位は、ガラス基板等の上に被測定物の薄膜を形成し、その後大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定することによって求めることができる。
【００９９】
次にＬＵＭＯ準位について説明する。被測定物の吸収スペクトルを測定し、そのデータを用い、Ｔａｕｃプロットから吸収端を求める。そしてその吸収端を光学的エネルギーギャップとして見積もって、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位との間のエネルギーギャップを計算する。その後、大気中の光電子分光法によって求めたＨＯＭＯ準位及びエネルギーギャップを用いてＬＵＭＯ準位を計算する。
【０１００】
例えば、大気中の光電子分光法によって求めた薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位が−５．２８ｅＶであり、薄膜の吸収スペクトルから見積もったエネルギーギャップは２．９８ｅＶの場合にはＬＵＭＯ準位は−２．３０ｅＶとなる。なおこの方法は本実施の形態だけでなく、他の実施の形態にも適用可能であることは言うまでもない。
【０１０１】
（実施の形態２）
本発明の一態様について図１、２、５、６等を用いて説明する。ここではキャリア輸送層が電子輸送層の場合について説明する。
【０１０２】
図１の発光装置は基板１の上に陽極２、正孔輸送層３、発光層４、第２の電子輸送層５、発光層４、第２の電子輸送層５、・・・、第２の電子輸送層５、発光層４、第１の電子輸送層６、陰極７が形成されている。陽極２と正孔輸送層３の間に正孔注入層を設けてもよい。また陰極７と第１の電子輸送層６の間に電子注入層を設けてもよい。第１の電子輸送層と第２の電子輸送層とは同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。
第２の電子輸送層５、発光層４は多重に積層されている。第２の電子輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好ましい。また発光層４は正孔輸送性である。
また第２の電子輸送層５、発光層４は交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）層積層することができる。
【０１０３】
ここで本発明のキャリア移動等について図５、６を用いて説明する。図５、６は図１のバンド図を示している。図６は多重に積層された部分の発光層４と第２の電子輸送層５のバンド図を示している。符号は図１と同じである。５０は真空準位、７７は第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からエネルギー差の絶対値を示す。７８は第１の電子輸送層６のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からエネルギー差の絶対値を示す。
また７０は第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、７１は第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。７２は発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示し、７３は発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位５０からのエネルギー差の絶対値を示す。
【０１０４】
本発明では上述のとおり発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７２の絶対値は、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７０の絶対値よりも小さく（発光層のＬＵＭＯ準位は第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く）、発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７３の絶対値は第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差７１の絶対値よりも小さい（発光層のＨＯＭＯ準位は第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高い）。
【０１０５】
陽極２に正電位、陰極７に負電位が印加されると、陽極２からは正孔（ｈ＋）が正孔輸送層３に注入され、一方陰極７からは電子（ｅ−）が電子輸送層６に注入される。
電子は第１の電子輸送層６から発光層４に輸送され、陽極から輸送された正孔と発光層４において再結合し、発光する。発光層４は正孔輸送性を有しているから、電子が正孔と再結合する確率は高い。なお図面では発光する場合にはｈνと記載してある。
【０１０６】
発光層４にて正孔と再結合しなかった電子は電位差によって陽極方向へと移動する。次に第２の電子輸送層５へ注入され、第２の電子輸送層５内を移動する。しかし第２の電子輸送層から発光層４への障壁（エネルギー差７５：発光層４のＬＵＭＯ準位と、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差）のため、電子は発光層４に注入される確率は少なくなり、閉じ込められてしまう。仮に電子の蓄積等により障壁を越えて発光層４へ注入されたとしても発光層４内にて正孔と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されずに第２の電子輸送層５へ注入されても、上述のように発光層４への障壁が高く、閉じこめられる確率が高い。したがって正孔輸送層３への突き抜けを少なくして発光効率を高くすることができる。正孔輸送層３が発光性であった場合、正孔輸送層３に電子が注入されると、正孔と再結合し発光してしまう。正孔輸送層３と発光層４との発光波長が異なっていると、色ずれを起こしてしまう。
【０１０７】
一方、発光層４にて電子と再結合しなかった正孔は電位差によって陰極方向へと移動する。ここで第２の電子輸送層５は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下と薄いため、障壁（エネルギー差７９：発光層４のＨＯＭＯ準位と、第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差）が存在するにも関わらず突き抜けていき、次の発光層４へ注入される。そして当該発光層４において電子と再結合して発光する。また当該発光層４内にて再結合されなくても第２の電子輸送層５から次の発光層４へと注入される。
【０１０８】
第１の電子輸送層６と第２の電子輸送層５とが異なる材料である場合、電子の閉じこめ効果を高めるために第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位と発光層４のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７４の絶対値をエネルギー差７５の絶対値よりも小さくしてもよい。これにより陰極７から注入された電子がエネルギー差７５を超えることができない確率を高めることができる。
【０１０９】
さらに陰極７の仕事関数と第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７６や、陽極と陰極とに印加する電位を制御すると、電子がエネルギー差７５を超えることができない確率をより高めることができる。
エネルギー差７６をエネルギー差７５よりも小さくし、エネルギー差７６を超えるだけの電圧を印加すると、電子はエネルギー差７６を超えることはできるが、エネルギー差７５を超える確率が低くなる。したがって上記の関係を有する陽極２、第１の電子輸送層、発光層４、第２の電子輸送層を用い、さらに陽極及び陰極に印加する電圧を制御することが好ましい。
【０１１０】
以下、各層に用いることができる材料等について説明する。
基板１、陽極２は実施形態１に記載したものを用いることができる。
【０１１１】
陰極７を形成する物質としてはＣａ、ＭｇＡｇ、Ａｌ、Ｍｇなど、仕事関数が２．８〜３．０ｅＶのものを用いることができる。
第１の電子輸送層６はＡｌｑ３、ＢＡｌｑ３、ＢＣＰ、ＣＢＰなどを用いることができる。第２の電子輸送層とのエネルギー差を考慮するとＬＵＭＯ準位が−２．７ｅＶ〜−２．４ｅＶのものが好ましい。
第２の電子輸送層５は第１の電子輸送層６と同じ材料でもよい。しかし電子の閉じこめ効果を高めるために第１の電子輸送層６のＬＵＭＯ準位と発光層４のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差を、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位と発光層４のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差よりも小さくものにしてもよい。ＬＵＭＯ準位が−２．７ｅＶよりも低いものが好ましく、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ３、ジフェニルキノキサリンなどを用いることができる。
【０１１２】
次に発光層４であるが、発光層４のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層５のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さくすることが必要である。また発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層５のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さいことが必要である。これにより上述したように電子を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。また電子の正孔輸送層３への突きぬけを防止することができる。
【０１１３】
一方、第２の電子輸送層５の膜厚は発光層４よりも薄く、第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下、発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であるから、上述のエネルギー関係を有していても正孔は第２の電子輸送層５を突き抜けて発光層４へ注入される。
【０１１４】
発光層４はＮＰＢ、ＴＣＴＡ、ＴＰＤなどを用いることができる。ＬＵＭＯ準位が−２．５ｅＶより高いものが好ましい。
【０１１５】
実施の形態１に示したように発光層４は発光中心となる発光物質（ドーパント材料）の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料（ホスト材料）からなる層に発光材料を分散するホストーゲスト型の層としてもよい。
【０１１６】
正孔輸送層３は例えばＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、αＮＰＤなどの芳香族アミン（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物などを用いることができる。
【０１１７】
例えば上記のエネルギー差の関係を有するものとしては、陰極７にＭｇ、第１の電子輸送層６にＣＢＰ、発光層４にＴＰＤ、第２の電子輸送層５にＡｌｑ３などが挙げられる。もちろんこの組合せに限られるものではない。さらに正孔輸送層３としてαＮＰＤ、陽極にＩＴＯを用いた場合のバンド図を図２２に示す。
【０１１８】
図２２では、発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さい。
【０１１９】
また第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７４は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７５よりも小さい。
【０１２０】
また陰極の仕事関数と第１の電子輸送層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差７６は、第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位と発光層のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差よりも小さい。したがって電子を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【０１２１】
また図２に示すように陽極２と第１の正孔輸送層との間にバッファ層８を設けてもよい。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを混合したものを用いることができる。バッファ層の厚さとしては６０ｎｍ以上でよい。本発明の場合にはバッファ層の厚さを厚くしても駆動電圧の上昇を招くことはない。
【０１２２】
第１の電子輸送層６、発光層４、第２の電子輸送層５、正孔輸送層６は蒸着法で形成することができる。バッファ層８は有機化合物と金属化合物とを共蒸着して形成することができる。陽極、陰極は、公知のスパッタ法や蒸着法により形成できる。正孔注入層や電子注入層を形成する場合も公知の蒸着法等により形成できる。また発光層４と第２の電子輸送層５は後述する方法により作製することができる。
【０１２３】
ＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位の測定方法については実施の形態１において説明したとおりである。
【０１２４】
（実施の形態３）
本発明の実施に用いる蒸着装置及び、その蒸着装置を用いて実施の形態１、２に記載した多重積層構造部分を作製する方法について図７〜図１３を用いて説明する。
【０１２５】
本発明の実施に用いる蒸着装置には、被処理物に対し蒸着する処理を行う処理室１００１の他、搬送室１００２が設けられている。被処理物は搬送室１００２を経て処理室１００１へ搬送される。搬送室１００２には、被処理物を移載する為のアーム１００３が備え付けられている（図７）。
【０１２６】
処理室１００１内には、図８に示すように、被蒸着物である基板１０１を保持するための保持部１００と、発光材料が保持された蒸発源１０２と、キャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３とが設けられている。蒸発源１０２と１０３とは仕切１０４によって仕切られている。また発光材料が保持された蒸発源１０２の上にはシャッター１０５ｂが設けられ、キャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３の上にはシャッター１０５ａが設けられている。
【０１２７】
発光材料にドーパント材料を添加する場合には、ホスト材料の蒸発源１０２とともにドーパント材料の蒸発源を設けてホスト材料とともにドーパント材料を共蒸着する。
【０１２８】
図８（Ａ）のようにシャッター１０５ｂが開き、シャッター１０５ａが閉じている状態では、発光材料は基板１０１に蒸着されるが、キャリア輸送材料は蒸着されない。次に図８（Ｂ）のようにシャッター１０５ｂが閉じてシャッター１０５ａが開くと、キャリア輸送材料は基板に１０１に蒸着されるが、発光材料は蒸着されない。この方法によりキャリア輸送材料と発光材料とを交互に蒸着することができ、多重積層構造を作製できる。
【０１２９】
本発明は第２のキャリア輸送層５の厚さが発光層４の厚さよりも薄いから、シャッター１０５ｂが開状態になる時間を長くし、シャッター１０５ａが開状態になる時間を短くすればよい。これによりキャリア輸送材料の蒸着量が減り、膜厚を薄くすることができる。このようにシャッター１０５ａ、１０５ｂの開状態の時間を制御して上記実施の形態の構成を作製することができる。
【０１３０】
このとき蒸着速度を変化させることによっても膜厚を制御することができる。蒸着速度を低くすると単位時間当たりの蒸着量が減り、膜厚を薄くすることができ、逆に蒸着速度を高くすると蒸着量が増えて膜厚を厚くすることができる。シャッター１０５ａが開状態におけるキャリア輸送材料の蒸着速度を低くし、シャッター１０５ｂが開状態における発光材料の蒸着速度を高くすると、キャリア輸送層の厚さを発光層の厚さよりも薄くすることができる。
【０１３１】
また、基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させてもよい。
【０１３２】
基板１０１は矢印のように回転させてもよい。回転させることにより基板面内におけるキャリア輸送層及び発光層の膜厚を均一化することができる。
【０１３３】
処理室１００１内の構成は図８に表されるものには限定されず、例えば図９〜図１３に表されるような構成であってもよい。
【０１３４】
図９、１０では、被蒸着物である基板を保持する為の保持部と、発光材料が保持された蒸発源１０２と、キャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３が設けられている。また蒸発源１０２と１０３とは仕切１０４によって仕切られている。またキャリア輸送材料が保持された蒸発源１０３の上にはシャッター１０５ａが設けられている。
【０１３５】
図９のようにシャッター１０５ａが閉じている状態では、発光材料は基板１０１５ａ〜ｄに蒸着されるが、キャリア輸送材料は蒸着されない。逆に図１０のようにシャッター１０５ａが開くと、キャリア輸送材料が基板１０１５ａ〜ｄに蒸着される。
【０１３６】
シャッター１０５ａが開状態になる時間を短くするとキャリア輸送材料の蒸着量が減り、逆に開状態になる時間を長くするとキャリア輸送材料の蒸着量を増やすことができる。このようにシャッター１０５ａの開閉によってキャリア輸送材料の蒸着量を制御してキャリア輸送層、発光層の膜厚を制御することができる。ここまでは図８と同じである。
【０１３７】
ここでは基板を保持する為の保持部は、軸１０１３を中心として回転する第１の回転板１０１２と、第１の回転板１０１２上に設けられた複数の第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄとで構成されている。第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、軸１０１３とは別に、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれに対して設けられた軸を中心として、それぞれ独立に回転する。基板１０１５ａ〜１０１５ｄは、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれの上に保持される。
【０１３８】
第２の回転板１０１４ａには基板１０１５ａが保持され、第２の回転板１０１４ｂには基板１０１５ｂが保持され、第２の回転板１０１４ｃには基板１０１５ｃが保持され、第２の回転板１０１４ｄには基板１０１５ｄが保持されている。
【０１３９】
また第１の回転板１０１２、及び基板が保持された第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは回転している。第２の回転体の回転により基板はいわゆる自転をすることになる。これは図８における基板の回転と同じであり、回転させることにより基板面内における発光層、キャリア輸送層の膜厚を均一化することができる。
【０１４０】
一方、第１の回転板１０１２の回転により基板はいわゆる公転をすることになる。シャッター１０５ａが開状態になっている図１０に表されているように、基板１０１５ａと発光材料蒸発源１０２との距離が、基板１０１５ａとキャリア輸送材料蒸発源１０３との距離よりも近いとき、基板１０１５ａ上には、キャリア輸送材料よりも発光材料の方が多く蒸着され発光層が形成される。これに対し、基板１０１５ｃのように、基板１０１５ｃとキャリア輸送材料蒸発源１０３との距離が、基板１０１５ｃと発光材料蒸発源１０２との距離よりも近いとき、基板１０１５ｃ上には、発光材料よりもキャリア輸送材料の方が多く蒸着されキャリア輸送層が形成される。
【０１４１】
次に、第１の回転板１０１２の回転により処理室１００１内における第２の回転板１０１４ａの位置が変わって、図９における第２の回転板１０１４ｃの位置において基板１０１５ａが保持され、基板１０１５ａとキャリア輸送材料蒸発源１０３との距離が、基板１０１５ａと発光材料蒸発源１０２との距離よりも近くなると、基板１０１５ａ上には、発光材料よりもキャリア輸送層材料が多く蒸着されキャリア輸送層が形成される。これにより発光層とキャリア輸送層を交互に積層でき、多重積層構造を作製できる。
【０１４２】
本発明ではキャリア輸送層の膜厚は発光材料の膜厚よりも薄いからシャッター１０５ａを用い、キャリア輸送層の膜厚を制御したり、発光材料とキャリア輸送材料の蒸着速度を変化させて蒸着量を制御して膜厚を制御してもよい。また基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させて膜厚を変化させてもよい。
【０１４３】
このように、蒸発源１０２、１０３に対する基板１０１５ａ〜１０１５ｄの位置を変えることによっても発光層とキャリア輸送層を交互に積層でき、多重積層構造を実現できる。
【０１４４】
なお、第１の回転板１０１２及び第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄの形状について特に限定はなく、図９〜１１に表されるような円形の他、四角形等の多角形であってもよい。また、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、必ずしも設けなくてもよいが、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄを設けることによって、被処理物に形成される層の厚さ等の面内バラツキを低減することができる。
【０１４５】
また図９、１０のような構成の場合、バッチ式となり複数の基板を一度に処理することができるという利点もある。
【０１４６】
図１１では軸１０９ａ、１０９ｂを中心に回転するマスク１０８ａ、１０８ｂがキャリア輸送材料、発光材料の蒸発源の上に設けられ、そのマスク１０８ａ、ｂには孔１０６、１１０が設けられている。
【０１４７】
マスク１０８ｂに設けられた孔１０６が蒸発源１０２の上にある場合には発光材料が蒸着される。このときマスク１０８ａに設けられた孔１１０が蒸発源１０３の上にない場合にはキャリア輸送材料は蒸着されない（図１１（Ａ））。
【０１４８】
次にマスク１０８が回転し、マスク１０８ｂに設けられた孔１０６が蒸発源１０２の上にない場合には発光材料が蒸着されない。このときマスク１０８ａに設けられた孔１１０が蒸発源１０３の上にある場合にはキャリア輸送材料が蒸着される（図１１（Ｂ））。したがってこのようなマスクを用い、その回転速度を制御することによって発光層とキャリア輸送層を交互に積層して多重積層構造を作製することができる。
【０１４９】
また発光材料、キャリア輸送材料の蒸着速度を変化させて蒸着量を制御してもよい。
【０１５０】
また、基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させてもよい。
【０１５１】
マスクの孔の形状は必要に応じて種々の形に変えることができる。スリット１１１を設けてもよい（図１２）。マスク１０８ａの孔を１１２のような形状にしてもよい（図１３）。またマスク１０８ｂの孔を１１０のように円形にしたり、１１１のようにスリットにしてもよい。
【０１５２】
また図１１〜図１３の構成において、図９、１０のように、軸１０１３を中心として回転する第１の回転板１０１２と、第１の回転板１０１２上に設けられた複数の第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄとを有し、基板を第２の回転板１０１４ａ〜ｄに保持させて、第１の回転板、第２の回転板を回転させて発光層とキャリア輸送層を交互に積層して多重積層構造を形成してもよい。なお本実施の形態は上記のいずれの構成とも組合せ可能である。
【０１５３】
（実施の形態４）
本発明の発光装置の構成例、作製方法について図１等を用いて説明する。ここではキャリア輸送層が正孔輸送層の場合について説明する。図中、１が基板、２が陽極、３が第１の正孔輸送層、４が発光層、５が第２の正孔輸送層、６が電子輸送層、７が陰極を示している。
【０１５４】
ガラス基板１上にＩＴＯからなる陽極２をスパッタ法により成膜する。
【０１５５】
陽極２の上に第１の正孔輸送層３としてαＮＰＤを蒸着法により成膜する。
【０１５６】
第１の正孔輸送層３上に、発光層４と第２の正孔輸送層５とを多重積層構造にして形成する。発光層４にはＡｌｑ３を用い、第２の正孔輸送層５にはＭＴＤＡＴＡを用いる。
【０１５７】
発光層４と第２の正孔輸送層５の形成には図８に示した装置を用いる。発光材料を蒸発源１０２に、第２の正孔輸送材料を蒸発源１０３に入れ、真空中にて加熱して蒸発させる。発光材料、第２の正孔輸送材料の蒸着レートは０．０１〜０．４ｎｍ／ｓとする。
【０１５８】
シャッター１０５ａが開状態になる時間とシャッター１０５ｂが開状態になる時間の割合は１０：１〜４：１とする。シャッター１０５ｂが開状態のときは、シャッター１０５ａは閉状態になるようにする。逆にシャッター１０５ａが開状態のときは、シャッター１０５ｂは閉状態になるようにする。
【０１５９】
これにより発光層４が５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下、第２の正孔輸送層５が１ｎｍ以上、５ｎｍ以下で、発光層４と第２の正孔輸送層５が２〜１０層にわたって形成された構造を得る（例えば２層の場合、基板１、陽極２、第１の正孔輸送層３、発光層４、第２の正孔輸送層５、発光層４、第２の正孔輸送層５、発光層４、電子輸送層６、陰極７となる。発光層４、第２の正孔輸送層５が２回積層されることになる）。なお多重積層構造における最後の層は発光層４とする。
【０１６０】
次に発光層４の上に電子輸送層６としてＡｌｍｑ３を蒸着法により成膜する。その後ＭｇＡｇ陰極７を蒸着法により成膜する。
【０１６１】
この実施形態のエネルギーバンド図を図２１に示す。図２１では発光層４のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく（発光層のＬＵＭＯ準位は正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く）、発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きい（発光層のＨＯＭＯ準位は正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低い）。
【０１６２】
また第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５９は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５８よりも小さい。
【０１６３】
また陽極の仕事関数と第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５７は、第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差５８よりも小さい。したがって正孔を閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【０１６４】
なお陽極２と第１の正孔輸送層３の間にバッファ層を設けてもよい。また正孔注入層や電子注入層を設けてもよい。またホスト材料にドーパント材料を添加したものを発光層４としてもよい。例えばホスト材料Ａｌｑ３に上記実施の形態にて示したものやルブレンなどのドーパント材料を添加することができる。
【０１６５】
ここでは図８に示した方法を説明したがこれに限られることはない。もちろん図９〜１３に示した方法により作製することができる。それぞれの場合について作製方法は上記実施の形態に示したとおりである。
【０１６６】
以上のことから、本構成を適用することで、有機化合物からなる発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を交互に積層した多重積層構造を形成できる。無機化合物からなる層との積層構造ではないから応力が生じることはなく特性劣化の少ない発光装置を得ることができ、発光効率の高い発光装置を得ることができる。
【０１６７】
また本発光装置は発光層とキャリア輸送層との極性が異なり、キャリア輸送層の膜厚が発光層の膜厚よりも薄く、上記ＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位である発光層、キャリア輸送層を有する。これによりキャリア輸送層と同じ極性のキャリアは閉じこめられ易くなり、異なる極性のキャリアはトンネル効果によって移動する。すなわち一方のキャリアを閉じこめることができ、発光効率を高めることができる。
【０１６８】
また電極とキャリア輸送層との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層を設けることにより平坦性を向上させることができる。さらに本実施形態の作製方法を実施することで多重積層構造を容易に作製できる。
【０１６９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光装置について図１４、図１５を参照し、作製方法を示しながら説明する。この本実施の形態ではアクティブマトリクス型の発光装置を作成する例を示す。ただし本発明はアクティブマトリクス型に限られず、パッシブマトリクス型の発光装置にも用いることができることはいうまでもない。
【０１７０】
まず、基板２５０上に第１の下地絶縁層２５１ａ、第２の下地絶縁層２５１ｂを形成した後、さらに半導体層を第２の下地絶縁層２５１ｂ上に形成する。（図１４（Ａ））
【０１７１】
基板２５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【０１７２】
第１の下地絶縁層２５１ａ、第２の下地絶縁層２５１ｂは基板２５０中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層２５１ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層２５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第１の下地絶縁層２５１ａ、第２の下地絶縁層２５１ｂの２層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【０１７３】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザー結晶化して得る。第２の下地絶縁層２５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、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、４００〜５００℃で熱処理（例えば５００℃、１時間）を行い、水素出しをする。
【０１７４】
続いてレーザー照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する。本実施の形態のレーザー結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを、光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケイ素膜とし、半導体層として用いる。
【０１７５】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板２５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
また加熱処理により結晶化とレーザー光を照射して結晶化することを組み合わせてもよい。すなわち結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理して結晶化した後にレーザー光を照射して結晶化してもよい。
【０１７６】
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。
【０１７７】
その後、図１４（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２５２を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを形成し、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。
【０１７８】
続いて半導体層２５２を覆うようにゲート絶縁層２５３を形成する。ゲート絶縁層２５３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。
【０１７９】
次いで、ゲート絶縁層２５３上にゲート電極２５４を形成する。ゲート電極２５４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、またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【０１８０】
また、本実施の形態ではゲート電極２５４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２５４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。
【０１８１】
続いて、ゲート電極２５４をマスクとして半導体層２５２に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層２５２、ゲート絶縁層２５３、及びゲート電極２５４を含む薄膜トランジスタ２７０が形成される。ここで低速イオンドープ、高速イオンドープを用いてソース領域２５５、ドレイン領域２５６の他にＬＤＤ領域２５７を設けてもよい。
【０１８２】
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。
【０１８３】
本実施の形態では、レーザー結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【０１８４】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を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。
【０１８５】
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、シラン系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。代表的なシラン系気体としては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。このシラン系気体を水素、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倍の範囲でシラン系気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００℃以下が好ましく、１００〜２５０℃の基板加熱温度が好適である。
【０１８６】
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）終端のため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−３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１９ｃｍ−３以下とする。なおＳＡＳを用いるとＴＦＴにしたときの移動度はμ＝１〜１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとなる。
【０１８７】
また、このＳＡＳにレーザー光を照射してさらに結晶化して用いても良い。
【０１８８】
続いて、ゲート電極２５４、ゲート絶縁層２５３を覆って絶縁膜（水素化膜）２５９を窒化ケイ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）２５９を形成したら４００〜５００℃（例えば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２５２の水素化を行う。
【０１８９】
続いて、絶縁膜（水素化膜）２５９を覆う第１の層間絶縁層２６０を形成する。第１の層間絶縁層２６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、低誘電率材料等をもちいるとよい。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図１４（Ｂ））
【０１９０】
次に、半導体層２５２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２５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。（図１４（Ｃ））
【０１９１】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層２６０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２６１ａ、配線２６１ｂなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデンの合金等の単層でも良いが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造やチタン、アルミニウム。チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンといった構造でも良い。（図１４（Ｄ））
【０１９２】
その後、接続部２６１ａ、配線２６１ｂ、第１の層間絶縁層２６０を覆って第２の層間絶縁層２６３を形成する。第２の層間絶縁層２６３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２６３として用いる。（図１４（Ｅ））
【０１９３】
続いて第２の層間絶縁層２６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい（図示しない）。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２６３が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層２６３を貫通して接続部２６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【０１９４】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層２６３（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発光素子の第１の電極２６４を形成する。ここで第１の電極２６４は接続部２６１ａと電気的に接触している（図１５（Ａ））。
【０１９５】
第１の電極２６４は陽極として機能する。ここでは上記実施の形態に示したものを用いることができる。
【０１９６】
次に第２の層間絶縁層２６３（もしくは絶縁層）及び第１の電極２６４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２６４の一部が露出するように加工し、隔壁２６５を形成する。隔壁２６５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２６５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２６５を黒くすることでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁２６５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１５（Ｂ））。
【０１９７】
次に、隔壁２６５から露出した第１の電極２６４を覆って、有機化合物と金属化合物との混合層からなるバッファ層を形成する。上記実施形態に示したものを用いることができる。続いて第１の正孔輸送層を形成する。その後発光層、第２の正孔輸送層を交互にｎ回積層し、最後に発光層を形成する。そして発光層上に電子輸送層を積層する。
【０１９８】
続いて陰極として機能する第２の電極２６７を形成する。これによって第１の電極２６４と第２の電極２６７との間に有機発光層と有機化合物からなるキャリア輸送層を用いた多重積層構造を有する発光装置２９３を作製することができ、第１の電極に第２の電極より高い電圧をかけることによって発光を得ることができる。
【０１９９】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜をパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ４、Ｎ２ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【０２００】
また、パッシベーション膜としてＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに形成してもよい。
【０２０１】
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、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するように貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体を充填しても良いし、シール材を画素部全面に形成し、それにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付ける。
【０２０２】
以上のように作製した発光装置の構成の１例について図１６を参照しながら説明する。なお、形が異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分もある。本実施の形態では、ＬＤＤ構造を有する薄膜トランジスタ２７０が接続部２６１ａを介して発光装置２９３に接続している。
【０２０３】
図１６（Ａ）は第１の電極２６４が透光性を有する導電膜により形成されており、基板２５０側に発光積層体２６６より発せられた光が取り出される構造である。なお２９４は対向基板であり、発光装置２９３が形成された後、シール材などを用い、基板２５０に固着される。対向基板２９４と素子との間に透光性を有する樹脂２８８等を充填し、封止することによって発光装置２９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂２８８が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂２８８中に透光性の高い乾燥剤２８９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。
【０２０４】
図１６（Ｂ）は第１の電極２６４と第２の電極２６７両方が透光性を有する導電膜により形成されており、基板２５０及び対向基板２９４の両方に光を取り出すことが可能な構成となっている。また、この構成では基板２５０と対向基板２９４の外側に偏光板２９０を設けることによって画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板２９０の外側には保護フィルム２９１を設けると良い。
【０２０５】
また画素部におけるトランジスタや発光装置等の配置について特に限定はないが、例えば図１７の上面図に表すように配置することができる。図１７において、第１のトランジスタ２００１の第１電極はソース信号線２００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ２００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線２００５に接続し、第２電極は発光素子の電極２００６に接続している。ゲート信号線２００３の一部は第１のトランジスタ２００１のゲート電極として機能する。
【０２０６】
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。発光装置の発光時において、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、発光装置に印加される電圧が一定のものと、発光装置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、発光装置に印加される電圧が一定のものと、発光装置に流れる電流が一定のものとがある。この発光装置に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光装置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、発光装置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、電圧で駆動する方法、電流で駆動する方法のどちらを用いてもよく、また定電圧駆動、定電流駆動のどちらを用いてもよい。
【０２０７】
本実施の形態は上記の実施の形態の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０２０８】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の発光装置であるパネルの外観について図１８を用いて説明する。図１８は基板上に形成されたトランジスタおよび発光装置を対向基板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１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光装置構造は、実施の形態５に示したような構成である。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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１８（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。
【０２１１】
また、発光装置４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
発光装置４０１１は陽極、正孔輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、発光層、第２の電子輸送層、・・・、発光層、第１の電子輸送層、陰極の構成になっている。
【０２１２】
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４０１５を介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０２１３】
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事ができる。
【０２１４】
なお、本発明は発光装置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。
【０２１５】
本実施の形態は上記実施の形態の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０２１６】
（実施の形態７）
上記実施の形態にその一例を示したようなモジュールを搭載した本発明の発光装置を有する電子機器として、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１９、図２０に示す。
【０２１７】
図１９（Ａ）は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である。筐体３００１、表示部３００３、スピーカー部３００４等を含む。表示部３００３にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３００３は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いテレビを得ることができる。
【０２１８】
図１９（Ｂ）は携帯電話であり、本体３１０１、筐体３１０２、表示部３１０３、音声入力部３１０４、音声出力部３１０５、操作キー３１０６、アンテナ３１０８等を含む。表示部３１０３にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３１０３は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高い携帯電話を得ることができる。
【０２１９】
図１９（Ｃ）はコンピュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。表示部３２０３にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３２０３は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いコンピュータを得ることができる。
【０２２０】
図１９（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含む。表示部３３０２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３３０２は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いモバイルコンピュータを得ることができる。
【０２２１】
図１９（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体３４０１、表示部３４０２、スピーカー部３４０３、操作キー３４０４、記録媒体挿入部３４０５等を含む。表示部３４０２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部３４０２は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高い携帯型ゲーム機を得ることができる。
【０２２２】
図２０（Ａ）はフレキシブルディスプレイであり、本体３１１０、画素部３１１１、ドライバＩＣ３１１２、受信装置３１１３、フィルムバッテリー３１１４等を含む。受信装置では上記携帯電話の赤外線通信ポート３１０７からの信号を受信することができる。画素部３１１１にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。画素部３１１１は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いフレキシブルディスプレイを得ることができる。
【０２２３】
図２０（Ｂ）は、本発明を適用して作製したＩＤカードであり、支持体５５４１、表示部５５４２、支持体５５４１内に組み込まれた集積回路チップ５５４３等によって構成されている。
【０２２４】
表示部５５４２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部５５４２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部５５４２は画素ごとに本発明の多重積層構造の発光装置及びＴＦＴを有している。本発明の発光装置を有していることにより特性劣化が少なく、発光効率の高いＩＤカードを得ることができる。
【０２２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０２２６】
【図１】本発明の発光装置を説明する図。
【図２】本発明の発光装置を説明する図。
【図３】本発明の発光装置を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図９】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１０】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１１】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１２】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１３】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１４】ＴＦＴを作製する方法を説明する図。
【図１５】本発明の発光装置を作製する方法を説明する図。
【図１６】本発明の発光装置の断面を説明する図。
【図１７】本発明の発光装置の外観を説明する図。
【図１８】本発明の発光装置の画素部の上面を説明する図。
【図１９】本発明の発光装置を用いた電子機器を説明する図。
【図２０】本発明の発光装置を用いた電子機器を説明する図。
【図２１】本発明の発光装置を説明する図。
【図２２】本発明の発光装置を説明する図。
【符号の説明】
【０２２７】
１ 基板
２ 陽極
３ キャリア輸送層
４ 発光層
５ キャリア輸送層
６ キャリア輸送層
７ 陰極
８ バッファ層
５０ 真空準位
５１ エネルギー差
５２ エネルギー差
５３ エネルギー差
５４ エネルギー差
５５ エネルギー差
５６ エネルギー差
５７ エネルギー差
５８ エネルギー差
５９ エネルギー差
６０ エネルギー差
７０ エネルギー差
７１ エネルギー差
７２ エネルギー差
７３ エネルギー差
７４ エネルギー差
７５ エネルギー差
７６ エネルギー差
７７ エネルギー差
７８ エネルギー差
７９ エネルギー差
１００ 保持部
１０１ 基板
１０２ 蒸発源
１０３ 蒸発源
１０４ 仕切
１０５ａ シャッター
１０５ｂ シャッター
１０６ 孔
１０８ａ マスク
１０８ｂ マスク
１０９ａ 軸
１０９ｂ 軸
１１０ 孔
１１１ スリット
１１２ 孔
２５０ 基板
２５１ａ 絶縁層
２５１ｂ 絶縁層
２５２ 半導体層
２５３ ゲート絶縁層
２５４ ゲート電極
２５５ ソース領域
２５６ ドレイン領域
２５７ ＬＤＤ領域
２５９ 絶縁膜
２６０ 絶縁層
２６１ａ 接続部
２６１ｂ 配線
２６３ 絶縁層
２６４ 第１の電極
２６５ 隔壁
２６６ 発光積層体
２６７ 第２の電極
２７０ 薄膜トランジスタ
２８８ 樹脂
２８９ 乾燥剤
２９０ 偏光板
２９３ 発光素子
２９４ 対向基板
１００１ 処理室
１００２ 搬送室
１００３ アーム
１０１２ 第１の回転板
１０１３ 軸
１０１４ａ 第２の回転板
１０１４ｂ 第２の回転板
１０１４ｃ 第２の回転板
１０１４ｄ 第２の回転板
１０１５ａ 基板
１０１５ｂ 基板
１０１５ｃ 基板
１０１５ｄ 基板
２００１ トランジスタ
２００２ トランジスタ
２００３ ゲート信号線
２００４ ソース信号線
２００５ 電流供給線
２００６ 電極
３００１ 筐体
３００３ 表示部
３００４ スピーカー部
３１０１ 本体
３１０２ 筐体
３１０３ 表示部
３１０４ 音声入力部
３１０５ 音声出力部
３１０６ 操作キー
３１０７ 赤外線通信ポート
３１０８ アンテナ
３１１０ 本体
３１１１ 画素部
３１１２ ドライバＩＣ
３１１３ 受信装置
３１１４ フィルムバッテリー
３２０１ 本体
３２０２ 筐体
３２０３ 表示部
３２０４ キーボード
３２０５ 外部接続ポート
３２０６ ポインティングマウス
３３０１ 本体
３３０２ 表示部
３３０３ スイッチ
３３０４ 操作キー
３３０５ 赤外線ポート
３４０１ 筐体
３４０２ 表示部
３４０３ スピーカー部
３４０４ 操作キー
３４０５ 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 ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
５５４１ 支持体
５５４２ 表示部
５５４３ 集積回路チップ
５５４４ 集積回路
５５４５ 集積回路
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５５７ 操作スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる正孔輸送層を有し、
前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に積層されており、
前記正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、
前記発光層は電子輸送性発光層であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１において、前記正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低いことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる電子輸送層を有し、
前記発光層と前記電子輸送層とが交互に積層されており、
前記電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、
前記発光層は正孔輸送性発光層であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６において、前記発光層と前記電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項６において、前記電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項６乃至８のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、陽極に接して有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の正孔輸送層、有機化合物からなる第２の正孔輸送層を有し、
前記発光層は電子輸送性発光層であり、
前記陽極上に有機化合物からなる第１の正孔輸送層を有し、
前記第１の正孔輸送層上に、有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の正孔輸送層とが交互に積層され、
前記第２の正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄いことを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記発光層と前記第２の正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
請求項１２において、前記第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低いことを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記陽極の仕事関数と、前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至１８のいずれか一において、前記第１の正孔輸送層と前記陽極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項２０】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の電子輸送層、有機化合物からなる第２の電子輸送層を有し、
有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の電子輸送層とが交互に積層された層を有し、
前記積層された層上に有機化合物からなる第１の電子輸送層を有し、
前記第１の電子輸送層上に陰極を有し、
前記第２の電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄いことを特徴とする発光装置。
【請求項２１】
請求項２０において、前記発光層と前記第２の電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２２】
請求項２０において、前記第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項２４】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする発光装置。
【請求項２５】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項２６】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記陰極の仕事関数と、前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項２７】
請求項２０乃至２６のいずれか一において、前記第１の電子輸送層と前記陰極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項２８】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、
前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、
前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、
キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、
前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第１のシャッターが設けられ、
前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第２のシャッターが設けられ、
前記第１及び第２のシャッターの開閉によって前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項２９】
請求項２８において、前記第１のシャッターが開いているときに前記第２のシャッターを閉じて前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着し、
前記第２のシャッターが開いているときに前記第１のシャッターを閉じて前記発光材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３０】
請求項２８において、前記第１及び第２のシャッターの開閉、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３１】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、
前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、
前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、
第１の回転板上に前記基板が設けられ、
発光材料の蒸発源及びキャリア輸送材料の蒸発源の上には前記第１の回転板が設けられ、
前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離と、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が変化することによって、前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３２】
請求項３１において、前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記発光材料が前記キャリア輸送材料よりも多く蒸着されて前記発光層が形成され、
前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記キャリア輸送材料が前記発光材料よりも多く蒸着されて前記キャリア輸送層が形成されることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３３】
請求項３１において、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３４】
請求項３１において、前記キャリア輸送層と前記基板との間には開閉可能なシャッターが設けられ、前記第１の回転板の回転を制御するとともに前記シャッターの開閉を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３５】
請求項３１において、前記第１の回転板上には第２の回転板が設けられ、前記第２の回転板上に前記基板が設けられ、
前記第１の回転板と前記第２の回転板とは異なる中心軸を有し、それぞれ独立に回転することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３６】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、
前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、
前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、
キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、
前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に回転可能な第１のマスクが設けられ、
前記キャリア輸送材料の蒸発源と基板との間に回転可能な第２のマスクが設けられ、
前記第１及び第２のマスクの回転を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３７】
請求項３６において、前記第１及び第２のマスクにはスリット又は孔が設けられていることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３８】
請求項３７において、前記第１のマスクの前記孔又はスリットが前記発光材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第２のマスクの前記孔又はスリットを前記キャリア輸送材料と前記基板の間に存在させないで前記発光材料を前記基板に蒸着し、
前記第２のマスクの前記孔又はスリットが前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第１のマスクの前記孔又はスリットを前記発光材料と前記基板の間に存在させないで前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３９】
請求項３６において、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる正孔輸送層を有し、
前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に積層されており、
前記正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、
前記発光層は電子輸送性発光層であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、前記発光層と前記正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１において、前記正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低いことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる電子輸送層を有し、
前記発光層と前記電子輸送層とが交互に積層されており、
前記電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄く、
前記発光層は正孔輸送性発光層であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６において、前記発光層と前記電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項６において、前記電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項６乃至８のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記電子輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、陽極に接して有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の正孔輸送層、有機化合物からなる第２の正孔輸送層を有し、
前記発光層は電子輸送性発光層であり、
前記陽極上に有機化合物からなる第１の正孔輸送層を有し、
前記第１の正孔輸送層上に、有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の正孔輸送層とが交互に積層され、
前記第２の正孔輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄いことを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記発光層と前記第２の正孔輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
請求項１２において、前記第２の正孔輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＬＵＭＯ準位よりも低く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも低いことを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１４のいずれか一において、前記陽極の仕事関数と、前記第１の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至１８のいずれか一において、前記第１の正孔輸送層と前記陽極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項２０】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなる第１の電子輸送層、有機化合物からなる第２の電子輸送層を有し、
有機化合物からなる発光層及び有機化合物からなる第２の電子輸送層とが交互に積層された層を有し、
前記積層された層上に有機化合物からなる第１の電子輸送層を有し、
前記第１の電子輸送層上に陰極を有し、
前記第２の電子輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄いことを特徴とする発光装置。
【請求項２１】
請求項２０において、前記発光層と前記第２の電子輸送層とが交互に２〜ｎ（ｎは正の整数）積層されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２２】
請求項２０において、前記第２の電子輸送層の膜厚は１ｎｍ以上、５ｎｍ以下であり、前記発光層の膜厚は５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さく、
前記発光層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値は、前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位の真空準位からのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項２４】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記発光層のＬＵＭＯ準位は前記第２の電子輸送層のＬＵＭＯ準位よりも高く、
前記発光層のＨＯＭＯ準位は前記第２の正孔輸送層のＨＯＭＯ準位よりも高いことを特徴とする発光装置。
【請求項２５】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と、前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項２６】
請求項２０乃至２２のいずれか一において、前記陰極の仕事関数と、前記第１の電子輸送層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値は、前記第２の電子輸送層のＨＯＭＯ準位と前記発光層のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差の絶対値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項２７】
請求項２０乃至２６のいずれか一において、前記第１の電子輸送層と前記陰極との間に有機化合物と金属化合物からなるバッファ層が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項２８】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、
前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、
前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、
キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、
前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第１のシャッターが設けられ、
前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に開閉可能な第２のシャッターが設けられ、
前記第１及び第２のシャッターの開閉によって前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項２９】
請求項２８において、前記第１のシャッターが開いているときに前記第２のシャッターを閉じて前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着し、
前記第２のシャッターが開いているときに前記第１のシャッターを閉じて前記発光材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３０】
請求項２８において、前記第１及び第２のシャッターの開閉、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３１】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、
前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、
前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、
第１の回転板上に前記基板が設けられ、
発光材料の蒸発源及びキャリア輸送材料の蒸発源の上には前記第１の回転板が設けられ、
前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離と、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が変化することによって、前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３２】
請求項３１において、前記第１の回転板が回転して、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記発光材料が前記キャリア輸送材料よりも多く蒸着されて前記発光層が形成され、
前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との距離が、前記発光材料の蒸発源と前記基板との距離よりも短いときは前記キャリア輸送材料が前記発光材料よりも多く蒸着されて前記キャリア輸送層が形成されることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３３】
請求項３１において、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３４】
請求項３１において、前記キャリア輸送層と前記基板との間には開閉可能なシャッターが設けられ、前記第１の回転板の回転を制御するとともに前記シャッターの開閉を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３５】
請求項３１において、前記第１の回転板上には第２の回転板が設けられ、前記第２の回転板上に前記基板が設けられ、
前記第１の回転板と前記第２の回転板とは異なる中心軸を有し、それぞれ独立に回転することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３６】
基板上に、陽極と、前記陽極と対向する陰極と、前記陽極と陰極の間に設けられた有機化合物からなる発光層と、有機化合物からなるキャリア輸送層を有し、
前記発光層と前記キャリア輸送層とが交互に積層されており、
前記キャリア輸送層の膜厚は前記発光層の膜厚よりも薄い発光装置の作製方法であって、
キャリア輸送材料の蒸発源及び発光材料の蒸発源の上には前記基板が設けられ、
前記発光材料の蒸発源と前記基板との間に回転可能な第１のマスクが設けられ、
前記キャリア輸送材料の蒸発源と基板との間に回転可能な第２のマスクが設けられ、
前記第１及び第２のマスクの回転を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３７】
請求項３６において、前記第１及び第２のマスクにはスリット又は孔が設けられていることを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３８】
請求項３７において、前記第１のマスクの前記孔又はスリットが前記発光材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第２のマスクの前記孔又はスリットを前記キャリア輸送材料と前記基板の間に存在させないで前記発光材料を前記基板に蒸着し、
前記第２のマスクの前記孔又はスリットが前記キャリア輸送材料の蒸発源と前記基板との間にあるときに、前記第１のマスクの前記孔又はスリットを前記発光材料と前記基板の間に存在させないで前記キャリア輸送材料を前記基板に蒸着して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項３９】
請求項３６において、前記発光材料の蒸着速度及び前記キャリア輸送材料の蒸着速度を制御して前記発光層と前記キャリア輸送層を交互に積層することを特徴とする発光装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００６−３３２０３１（Ｐ２００６−３３２０３１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１１６７８（Ｐ２００６−１１１６７８）
【出願日】平成１８年４月１４日（２００６．４．１４）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１４日（２００６．４．１４）
【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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