発光装置
【課題】 本発明では電極の仕事関数を考慮しなくとも良くなるような発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。また、電極材料の選択の幅を広げることが可能な発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、第１の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層を含む単層もしくは積層体であり、第３の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第３の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【解決手段】 本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、第１の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層を含む単層もしくは積層体であり、第３の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第３の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極間に発光物質を含む薄膜を挟んでなり、電流を流すことで発光する発光素子及び当該発光素子を用いた表示装置、ひいては当該発光素子を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流を流すことで自身が発光する自発光型の薄膜発光素子を用いたディスプレイの開発が盛んに進められている。
【０００３】
これらの薄膜発光素子は有機、無機もしくはその両方を用いて形成された単層、多層薄膜に電極を接続し、電流を流すことで発光する。このような薄膜発光素子は、低消費電力化、省スペース化、視認性などが有望視されており、今後市場のさらなる拡大も期待されている。
【０００４】
このうち、多層構造を有する発光素子は層毎にその機能を分けることで、それ以前と比較して高効率に発光する素子を作製することができようになった（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タンら、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
【０００５】
多層構造を有する薄膜発光素子は、一対の電極の間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などにより構成される発光積層体をはさんでなり、一方の電極に他方の電極よりも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。このうち正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は素子構成によっては用いない層があっても良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成の発光積層体を形成するためには、それぞれに適した特性を有する材料を選択するが、発光積層体を挟む電極もそれぞれに適した特性を有する材料を選ぶことが必要となる。
【０００７】
具体的には、他方の電極より高い電圧をかける必要がある電極には仕事関数の大きい材料（約４．０ｅＶ以上）、もう一方の電極には仕事関数の小さい材料（約３．８ｅＶ以下）の材料を選ぶ必要があった。
【０００８】
しかし、これらの電極は成膜特性、成膜方法、透光性の有る無し及び導電性なども考慮して選択を行わなければいけない為、非常に選択の幅が狭いのが現状である。
【０００９】
そこで本発明では電極の仕事関数を考慮しなくとも良くなるような発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。また、電極材料の選択の幅を広げることが可能な発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、第１の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第３の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第３の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、第１の層と第４の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第３の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第４の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔と、第４の層から発生した電子が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、第１の層と第４の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第３の層と第５の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第５の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔と、第４の層から発生した電子が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第１の層、第２の層、第３の層は順番に積層されており、前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、前記第２の電極は前記第３の層に接して設けられており、前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、前記第２の層から発生した正孔が前記第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、前記第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、前記第２の電極は前記第４の層に接して設けられており、前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、前記第５の層は電子よりも正孔の移動度が高い第７の物質と前記第７の物質から電子を受容することが可能な第８の物質を含む層であり、前記第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、前記第２の電極は前記第５の層に接して設けられており、前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明の発光装置は、電極の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、電極材料の選択の幅を広げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、図１を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は発光材料を含む発光積層体１０４とアクセプタ準位を有する層１０５とドナー準位を有する層１０３が接して積層されている。また、第１の電極１０１は発光積層体１０４に、第２の電極１０６はドナー準位を有する層１０３に接して設けられ、発光積層体１０４とアクセプタ準位を有する層１０５とドナー準位を有する層１０３の積層体は第１の電極１０１と第２の電極１０６に挟まれている構造を有する発光素子を有している。当該発光素子は基板や絶縁膜など平坦な面を有する絶縁物１００の上に設けられるが、平坦な面を有する絶縁物１００からの積層順は第１の電極１０１から積層しても（図１（Ａ））、第２の電極１０６から積層しても（図１（Ｂ））どちらでも良い。
【００１９】
そして当該構成を有する発光素子に第１の電極１０１の電位が第２の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体１０４より発光を得ることができる。
【００２０】
ドナー準位を有する層１０３は電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やＮ型半導体の層、もしくはＮ型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）2）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、及びそれら金属を含む合金、金属化合物などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、これら電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層にモリブデン酸化物、亜鉛酸化物及びチタン酸化物に代表される金属酸化物を含ませても良い。また、Ｎ型半導体としては金属酸化物などの金属化合物も用いることができ、亜鉛酸化物、亜鉛硫化物、亜鉛セレン化物、チタン酸化物などがを用いることができる。
【００２１】
アクセプタ準位を有する層１０５は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やＰ型半導体の層、もしくはＰ型半導体を含む層により形成する。上記正孔輸送性の材料としては例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）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）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。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３−ジシアノナフトキノン（略称：ＤＣＮＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、Ｐ型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などの金属酸化物を用いることができる。
【００２２】
発光積層体１０４は少なくとも発光層を含む複数層で形成され、発光積層体１０４における発光層と第１の電極１０１との間に電子輸送層、発光積層体１０４における発光材料が分散された層とアクセプタ準位を有する層１０５との間に正孔輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記アクセプタ準位を有する層における正孔輸送性の材料、上記ドナー準位を有する層における電子輸送性の材料に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。なお、発光積層体１０４は発光層のみよりなる単層構造であっても良い。
【００２３】
発光積層体１０４における発光層には大きく分けて２つの種類ある。一つは発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者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、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：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。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光積層体１０４を構成することのできる材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）などがある。
【００２４】
第１の電極１０１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好ましい。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
【００２５】
また、第２の電極１０６はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００２６】
また、第２の電極の方から発光を取り出す場合は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。
【００２７】
本実施の形態における本発明の発光装置は、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００２８】
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。
【００２９】
上記構成を有する本発明の発光装置は、第２の電極１０６の電位が第１の電極１０１の電位より高くなるように電圧をかけると、ドナー準位を有する層１０３より第２の電極に電子が注入される。また、アクセプタ準位を有する層１０５より電子が発光積層体１０４に注入される。さらに、第１の電極１０１より発光積層体１０４に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第２の電極１０６がドナー準位を有する層１０３に正孔を注入するのではなく、ドナー準位を有する層１０３が第２の電極に電子を注入することによって動作するため、第２の電極１０６が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００３０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図２を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、アクセプタ準位を有する層１０５及び第２のドナー準位を有する層１０３が接して積層されている。また、第１の電極１０１は第１のドナー準位を有する層１０２に、第２の電極１０６は第２のドナー準位を有する層１０３に接して設けられ、第１のドナー準位を有する層１０２と発光積層体１０４とアクセプタ準位を有する層１０５と第２のドナー準位を有する層１０３の積層体は第１の電極１０１と第２の電極１０６に挟まれている構造を有する発光素子を有している。また、当該発光素子は基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層されている。基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層される順番は順に第１の電極１０１、第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、アクセプタ準位を有する層１０５、第２のドナー準位を有する層１０３、第２の電極１０６の順（図２（Ａ））か、もしくは順に第２の電極１０６、第２のドナー準位を有する層１０３、アクセプタ準位を有する層１０５、発光積層体１０４、第１のドナー準位を有する層１０２、第１の電極１０１の順（図２（Ｂ））となる。
【００３１】
そして当該構成を有する発光素子に第１の電極１０１の電位が第２の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体１０４より発光を得ることができる。
【００３２】
第１のドナー準位を有する層１０２と第２のドナー準位を有する層１０３は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３を構成する材料の記載を参照されたい。
【００３３】
アクセプタ準位を有する層１０５も、実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５を構成する材料の記載を参照されたい。
【００３４】
発光材料を含む発光積層体１０４についても同様であるが、発光積層体における電子注入層及び電子輸送層は第１のドナー準位を有する層１０２と発光層との間に設けるようになる。その他の構成については実施の形態１における発光積層体１０４に関する記載を参照されたい。
【００３５】
第１の電極１０１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好ましい。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
【００３６】
また、第２の電極１０６はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００３７】
また、第２の電極の方から発光を取り出す場合は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。
【００３８】
本実施の形態における本発明の発光装置は、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００３９】
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。
【００４０】
上記構成を有する本発明の発光装置は、第２の電極１０６の電位が第１の電極１０１の電位より高くなるように電圧をかけると、第２のドナー準位を有する層１０３より第２の電極に電子が注入される。また、アクセプタ準位を有する層１０５より電子が発光積層体１０４に注入される。さらに、第１のドナー準位を有する層１０２より発光積層体１０４に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第２の電極１０６が第２のドナー準位を有する層１０３に正孔を注入するのではなく、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に電子を注入することによって動作するため、第２の電極１０６が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００４１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図３を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は第１のアクセプタ準位を有する層１１０、第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、第２のアクセプタ準位を有する層１０５及び第２のドナー準位を有する層１０３が接して積層されている。また、第１の電極１０１は第１のアクセプタ準位を有する層１１０に、第２の電極１０６は第２のドナー準位を有する層１０３に接して設けられ、第１のアクセプタ準位を有する層１１０と、第１の電子発生層１０２と、発光積層体１０４と、第２のアクセプタ準位を有する層１０５と、第２のドナー準位を有する層１０３との積層体は第１の電極１０１と第２の電極１０６に挟まれている構造を有する発光素子を有している。また、当該発光素子は基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層されている。基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層される順番は順に第１の電極１０１、第１のアクセプタ準位を有する層１１０、第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、第２のアクセプタ準位を有する層１０５、第２のドナー準位を有する層１０３、第２の電極１０６の順（図３（Ａ））か、もしくは順に第２の電極１０６、第２のドナー準位を有する層１０３、第２のアクセプタ準位を有する層１０５、発光積層体１０４、第１のドナー準位を有する層１０２、第１のアクセプタ準位を有する層１１０、第１の電極１０１の順（図３（Ｂ））となる。
【００４２】
そして当該構成を有する発光素子に第１の電極１０１の電位が第２の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体１０４より発光を得ることができる。
【００４３】
第１のドナー準位を有する層１０２と第２のドナー準位を有する層１０３は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３を構成する材料の記載を参照されたい。
【００４４】
第１のアクセプタ準位を有する層１１０と第２のアクセプタ準位を有する層１０５も異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５を構成する材料の記載を参照されたい。
【００４５】
発光材料を含む発光積層体１０４についても同様であるが、発光積層体における電子注入層及び電子輸送層は第１のドナー準位を有する層１０２と発光層との間に設けるようになる。その他の構成については実施の形態１における発光積層体１０４に関する記載を参照されたい。
【００４６】
第１の電極１０１及び第２の電極１０６はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００４７】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。
【００４８】
本実施の形態における本発明の発光装置は、第１のアクセプタ準位を有する層１１０が第１の電極１０１に接して設けられていること及び第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第１の電極１０１及び第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第１の電極１０１及び第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００４９】
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。
【００５０】
上記構成を有する本発明の発光装置は、第２の電極１０６の電位が第１の電極１０１の電位より高くなるように電圧をかけると、第１のアクセプタ準位を有する層１１０より第１の電極１０１に正孔が注入され、第２のドナー準位を有する層１０３より第２の電極に電子が注入される。また、第２のアクセプタ準位を有する層１０５より正孔が発光積層体１０４に注入される。さらに、第１のドナー準位を有する層１０２より発光積層体１０４に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第１の電極１０１が第１のアクセプタ準位を有する層１１０に電子を注入するのではなく、第１のアクセプタ準位を有する層１１０が第１の電極１０１に正孔を注入し、第２の電極１０６が第２のドナー準位を有する層１０３に正孔を注入するのではなく、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に電子を注入することによって動作するため、第１の電極１０１及び第２の電極１０６が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第１の電極１０１及び第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第１の電極１０１及び第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００５１】
（実施の形態４）
本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態ではアクセプタ準位を有する層の膜厚を適当に調整することによって発光装置の視野角特性を改善する例について説明する。本実施の形態において、発光素子の積層構造、材料については実施の形態１と同様であるので説明を割愛する。実施の形態１乃至実施の形態３を参照されたい。
【００５２】
発光素子より射出する光には、発光積層体１０４で発光し直接出てくる光と、一度、もしくは複数度反射されて出てくる光とがある。この直接射出される光と反射されて出てくる光とは位相の関係により干渉し強めあったり弱めあったりし、発光素子より射出される光は当該干渉の結果として合成された光である。
【００５３】
屈折率の小さな媒体から大きな媒体へ入射する際に反射した光はその位相が反転するため、実施の形態１に示した構成を有する発光装置における発光素子において第１の電極１０１や第２の電極１０６等の電極と当該電極と接する層の界面における反射では反射光の位相は反転する。この電極において反射した光と発光層で発光した光とが干渉する際、発光層と当該電極との間の光学的距離（屈折率×物理的距離）が（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）である場合、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減することができ且つ発光素子の電流効率も向上する。電流効率とは流した電流に対して輝度がどれだけ得られたかを表すものであり、この効率が良いほど小さい電流であっても規定の輝度を得ることができる。また素子の劣化も少ない傾向にある。
【００５４】
反射は屈折率の差が小さい膜間では少ないことから、電極と電極に接する膜との界面で起こる反射以外は無視できるため、本実施の形態では電極と電極に接する膜間で起こる反射にのみ注目する。
【００５５】
第１の電極１０１側から発光を取り出す発光装置の場合、反射は第２の電極１０６で起こる。そのため、当該発光装置における発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第２の電極１０６表面までの光学的距離（屈折率×物理的距離）を（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）とすればよい。
【００５６】
発光積層体１０４は発光材料を含む発光層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光層との複数構造であっても良い。発光層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。
【００５７】
さて、当該発光が起こった位置から第２の電極１０６までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においてはアクセプタ準位を有する層１０５及び第２のドナー準位を有する層１０３である。また、発光積層体１０４もその膜厚のうち発光位置からが発光がおこった位置から第２の電極１０６までの間に位置する層と言うことができる。また、発光積層体１０４が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第２の電極１０６までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよく、その合計が（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）となるようにする。すなわち、発光層を１、第２の電極１０６をｊ（ｊは４以上の整数）として発光材料を含む層から第２の電極１０６の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率ｎ、膜厚ｄを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合（すなわちｎ1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、ｄjと言ったら第２の電極１０６の膜厚となる）、以下の式（１）を満たすものとする。
【００５８】
【数１】
【００５９】
発光層はある程度の厚みを有しており、さらに発光中心は無数に存在しているため厳密に発光が起こった位置を決定することはできないため、発光層の膜厚分、範囲を持った式となっている。
【００６０】
ここで、上記式（１）を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。有機物を主成分とする層は電子の移動度が小さく、キャリアが電子である電子輸送性の材料及びドナー準位を有する層の膜厚を厚くすると駆動電圧が上昇してしまう。そこで本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的導電性の高いアクセプタ準位を有する層１０５の膜厚を調節することで駆動電圧を大きく上昇させることなく上記式（１）を満足させることが可能となる。なお、キャリアが電子であるドナー準位を有する層であっても、リチウムなどの電子輸送性の材料に電子を供与出来る物質が多く含まれている場合は上記式を満足させる為に膜厚を調整する層として用いることが可能である。
【００６１】
第２の電極１０６側から発光を取り出す発光素子の場合、反射は第１の電極１０１で起こる。そのため、当該発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第１の電極１０１表面までの光学的距離（屈折率×物理的距離）を（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）とすればよい。
【００６２】
発光積層体１０４は発光材料を含む発光層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光層との複数構造であっても良い。発光層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。
【００６３】
さて、当該発光が起こった位置から第１の電極１０１までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においては第１のアクセプタ準位を有する層１０２である。また、発光材料を含む層もその膜厚の半分は発光がおこった位置から第１の電極１０１までの間に位置する層と言うことができる。また、発光層が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第１の電極１０１までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよい。すなわち、発光材料を含む層を１、第１の電極１０１をｊ（ｊは４以上の整数）として発光材料を含む層から第１の電極１０１の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率ｎ、膜厚ｄを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合（すなわちｎ1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、ｄjと言ったら第２の電極１０６の膜厚となる）、以下の式（２）を満たすものとする。
【００６４】
【数２】
【００６５】
この式において、発光層はある程度の厚みを有しており、さらに発光中心は無数に存在しているため厳密に発光が起こった位置を決定することはできないため、発光層の膜厚分、範囲を持った式となっている。
【００６６】
ここで、上記式（２）を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的導電性の高い第１のアクセプタ準位を有する層１１０の膜厚を調節することで駆動電圧を上昇させることなく上記式（２）を満足させることが可能となる。なお、第１のアクセプタ準位を有する層１１０が設けられていない構造である場合は、キャリアが電子であるドナー準位を有する層であっても、リチウムなどの電子輸送性の材料に電子を供与出来る物質が多く含まれている場合は上記式を満足させる為に膜厚を調整する層として用いることが可能であるため、ドナー準位を有する層によって膜厚調整を行うことができる。
【００６７】
また、第１の電極１０１及び第２の電極１０６の両方から光を取り出す構造である場合には上記式（１）、（２）を同時に満たす様にすればよい。
【００６８】
発光素子を本実施の形態のような構造とすることで、発光取り出し面を見る角度に依存して発光のスペクトルが変化してしまうことを低減した発光装置を提供することが可能となる。
【００６９】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態３の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【００７０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１もしくは実施の形態２に記載の本発明の表示装置について図４、図５を参照し、作製方法を示しながら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の表示装置を作製する例を示したが、パッシブマトリクス型の表示装置であっても本発明の発光装置を適用することができるのはもちろんである。
【００７１】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図４（Ａ））
【００７２】
基板５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【００７３】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化珪素、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１ａを窒化珪素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化珪素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【００７４】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質珪素膜をレーザ結晶化して得る。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質珪素膜を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、５００℃で１時間の加熱処理を行い水素出しをする。
【００７５】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質珪素膜を結晶化して結晶質珪素膜を形成する。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質珪素膜に照射することで結晶質珪素膜とし、半導体層として用いる。
【００７６】
非晶質珪素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【００７７】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【００７８】
その後、図４（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導体層５２を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行われる。
【００７９】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁層５３を形成する。ゲート絶縁層５３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化珪素を用いて形成する。
【００８０】
次いで、ゲート絶縁層５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪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。
【００８１】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わせも適宜選択すればよい。ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行う。
【００８２】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層５２、ゲート絶縁層５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジスタ７０が形成される。
【００８３】
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。
【００８４】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体は珪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。
【００８５】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている。
【００８６】
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、珪化物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。代表的な珪化物気体としては、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。この珪化物気体を水素、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倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適である。
【００８７】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしており、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端するために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20ｃｍ-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19／ｃｍ3以下、好ましくは１×１０19／ｃｍ3以下とする。ＴＦＴにしたときのμ＝１〜１０ｃｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
【００８８】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【００８９】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁層５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化珪素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。
【００９０】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間絶縁層６０を形成する材料としては酸化珪素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Ｉｏｗ−ｋ材料等にをもちいるとよい。本実施の形態では酸化珪素膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図４（Ｂ））
【００９１】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジストマスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。（図４（Ｃ））
【００９２】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅等の単層でも良いが、本実施の形態では積層順にモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造とする。積層配線としてはチタン、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４（Ｄ））
【００９３】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポリイミド、シロキサンなどの塗布膜が好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを第２の層間絶縁層６３として用いる。（図４（Ｅ））
【００９４】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化珪素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通して接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【００９５】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子の第２の電極１０６を形成する。ここで第２の電極１０６は接続部６１ａと電気的に接触している。
【００９６】
第１の電極１０１の材料としてはアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００９７】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。本実施の形態ではＩＴＳＯを第２の電極１０６として用いた（図５（Ａ））。
【００９８】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び第２の電極１０６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２の電極１０６の一部が露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料としては、感光性を有する有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁６５の材料にチタンブラックやカーボンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁６５を黒くすることでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁６５の第１の電極に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい（図５（Ｂ））。
【００９９】
次に、隔壁６５から露出した第２の電極１０６を覆って、第２のドナー準位を有する層１０３、アクセプタ準位を有する層１０５、発光積層体１０４、第１のドナー準位を有する層１０２、の順に積層する。これらの層は蒸着法により形成すればよい。
【０１００】
第１のドナー準位を有する層１０２と第２のドナー準位を有する層１０３は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やＮ型半導体の層、もしくはＮ型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）2）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、及びそれら金属を含む合金、金属化合物などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、これら電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層にモリブデン酸化物、亜鉛酸化物及びチタン酸化物に代表される金属酸化物を含ませても良い。また、Ｎ型半導体としては酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化チタン、酸化チタンなどを用いることができる。
【０１０１】
なお、電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層等、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。
【０１０２】
電子輸送性を有する材料と当該電子輸送性を有する材料に電子供与可能な材料の混合比はモル比で１：０．５〜１：２程度、好ましくは１：１であれば良い。本実施の形態におけるドナー準位を有する層では電子輸送性を有する材料としてＡｌｑ3、Ａｌｑ3に電子を供与することが可能な電子供与性の材料としてリチウム（Ｌｉ）を使用し、重量比でＡｌｑ3：Ｌｉ＝１：０．０１となるように共蒸着法により蒸着を行う。なお、膜厚は１０ｎｍとする。
【０１０３】
発光積層体１０４は単層で形成しても複数層で形成しても構わず、発光積層体１０４における発光層と第１の電極１０１との間に電子輸送層、発光積層体１０４における発光材料が分散された層とアクセプタ準位を有する層１０５との間に正孔輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記アクセプタ準位を有する層における正孔輸送性の材料、上記ドナー準位を有する層における電子輸送性の材料に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。
【０１０４】
発光積層体１０４における発光層には大きく分けて２つの種類ある。一つは発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者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、例えば、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、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：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）、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等が挙げられる。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光積層体１０４を構成することのできる材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）などがある。
【０１０５】
本実施の形態では、アクセプタ準位を有する層１０５上に発光積層体１０４として、順に正孔輸送層、発光材料が分散された発光層、電子輸送層を形成する。正孔輸送層としてはα−ＮＰＤを膜厚１０ｎｍ、発光材料が分散された層としてはＡｌｑ3にクマリン６を重量比１：０．００５、膜厚３５ｎｍ、電子輸送層としてはＡｌｑ3を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着する。
【０１０６】
アクセプタ準位を有する層１０５は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やＰ型半導体の層、もしくはＰ型半導体を含む層により形成する。上記正孔輸送性の材料としては例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）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）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。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３−ジシアノナフトキノン（略称：ＤＣＮＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、Ｐ型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などを用いることができる。なお、これに挙げた材料に関してはあくまで例示にすぎず、実施者が適宜選択できるものである。正孔輸送性を有する材料と当該正孔輸送性を有する材料から電子受容可能な材料の正孔輸送性の材料に対する電子受容可能な材料の混合比はモル比で０．５以上であれば良く、好ましくは０．５〜２であることが望ましい。本実施の形態における第１のアクセプタ準位を有する層、及び第２のアクセプタ準位を有する層では電子輸送性を有する材料としてα−ＮＰＤ、α−ＮＰＤから電子を受容することが可能な電子受容性の材料として酸化モリブデン（ＭｏＯX）を使用し、重量比でα−ＮＰＤ：ＭｏＯX＝４：０．２（モル比で１に相当）となるように成膜を行う。なお、本実施の形態における膜厚は第１のアクセプタ準位を有する層が膜が５０ｎｍ、第２のアクセプタ準位を有する層が２０ｎｍとする。
【０１０７】
なお、正孔輸送性の材料と電子受容性の材料とを含む層等、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。
【０１０８】
発光素子は発光波長帯の異なる発光素子を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光素子を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板などを省略することが可能となり、発光素子から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減すことができる。
【０１０９】
また、発光素子は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
【０１１０】
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。
【０１１１】
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
【０１１２】
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。
【０１１３】
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【０１１４】
続いて発光積層体６６を覆う第１の電極１０１を形成する。これによって第１の電極１０１と発光積層体６６と第２の電極１０６とからなる発光素子９３を作製することができる。第１の電極１０１の形成に用いられる陰極材料としては、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好ましい。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。本実施の形態ではアルミニウムを陰極として用いた。
【０１１５】
上記のような構成を有する発光素子は、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、接続部６１ａに電気的に接触している電極は第２の電極１０６であったが、接続部６１ａに電気的に接触している電極は第１の電極１０１であっても良い。この場合は第１の電極１０１を覆って第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、アクセプタ準位を有する層１０５、第２のドナー準位を有する層１０３の順各々の層を積層すればよい。
【０１１７】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化珪素膜を第２のパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化珪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。
【０１１８】
また、第１のパッシベーション膜としてＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第１のパッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化珪素膜の代わりに形成してもよい。
【０１１９】
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塗布しそれにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥材や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、表示装置が完成する。
【０１２０】
以上のように作製した表示装置の構成の１例を図６参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７０が接続部６１ａを介して発光素子９３に接続している。
【０１２１】
図６（Ａ）は第１の電極１０１が透光性を有する導電膜により形成されており、基板５０側に発光積層体６６より発せられた光が取り出される構造である。なお９４は対向基板であり、発光素子９３が形成された後、シール材などを用い、基板５０に固着される。対向基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止することによって発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥材８９を分散させるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【０１２２】
図６（Ｂ）は第１の電極１０１と第２の電極１０６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５０及び対向基板９４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５０と対向基板９４の外側に偏光板９０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９０の外側には保護フィルム９１を設けると良い。
【０１２３】
なお、表示機能を有する本発明の表示装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光表示装置及びその駆動方法は、上記したいずれの方法でも良い。
【０１２４】
本実施の形態のような方法で形成された本発明の表示装置は当該発光装置が有する発光素子の第２の電極１０６の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光素子が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【０１２５】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態４の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０１２６】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一形態に相当する発光装置のパネルの外観について図７を用いて説明する。図７は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４００６との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光素子の有する構造は、電極に接する層がドナー準位を有する層であり、発光積層体とアクセプタ準位を有する層がドナー準位を有する層で挟まれた構造となっている。
【０１２７】
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。
【０１２８】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図７（Ｂ）では信号線駆動回路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トランジスタ４０１０とを示す。
【０１２９】
また、発光素子４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
【０１３０】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し配線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び引き回し配線４０１５ｂを介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１３１】
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。
【０１３２】
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルにＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【０１３３】
本実施の形態のような構成のパネル及びモジュールは、当該パネル及びモジュールが有する発光素子の第２の電極１０６の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、簡便に表示品質の高いパネル及びモジュールとすることができる。
【０１３４】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態５の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０１３５】
（実施の形態７）
実施の形態６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電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（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８に示す。
【０１３６】
図８（Ａ）は発光表示装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなどがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発明の発光表示装置は表示部２００３の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い発光表示装置である。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、封止基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【０１３７】
図８（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本発明の携帯電話は表示部２１０３の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い携帯電話である。
【０１３８】
図８（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明のコンピュータは表示部２２０３の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高いコンピュータである。図８（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、ハードディスクと表示部が一体化したデスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【０１３９】
図８（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明のモバイルコンピュータは表示部２３０２の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高いモバイルコンピュータである。
【０１４０】
図８（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は表示部２４０２の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い携帯型ゲーム機である。
【０１４１】
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。
（実施の形態８）
【０１４２】
図９には下面発光、両面発光、上面発光の例を示した。実施の形態２に作製工程を記載した構造は図９（Ｃ）の構造に相当する。図９（Ａ）、（Ｂ）は図９（Ｃ）における第１の層間絶縁層９００を自己平坦性を有する材料で形成し、薄膜トランジスタ９０１に接続する配線と発光素子の第１の電極１０１を同じ層間絶縁層上に形成した場合の構成である。図９（Ａ）は発光素子の第１の電極１０１のみを透光性を有する材料で形成し、発光装置の下部に向かって光が射出する下面発光の構成、図９（Ｂ）はＩＴＯやＩＴＳＯ、ＩＺＯなど透光性を有する材料を第２の電極１０６として形成することで図９（Ｂ）のように両面より光を取り出すことのできる両面発光の発光表示装置を得ることが可能となる。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の透光性を有する程度の薄膜で第２の電極１０６を形成しても両面発光とすることができる。
【０１４３】
（実施の形態９）
【０１４４】
本実施の形態では、実施の形態６で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護回路及びそれらの動作について説明する。なお、図４、図５に示してきた断面図は駆動用ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０１４５】
図１０（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。
【０１４６】
図１０（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置された電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図１０（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図１０（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ａ））と、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１０（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０１４７】
図１０（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０１４８】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。上記構成を有する本発明は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するために、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０１４９】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図１０（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０１５０】
図１０（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１０（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図１０（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１０（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０１５１】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１０（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１５２】
図１０（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図１０（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図７（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図１０（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１５３】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜を大きくすると好ましい。そのため、上記画素回路において、電界発光層からの光が封止基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
【０１５４】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０１５５】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、一列毎にＴＦＴが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。発光が電界発光層の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の表示装置を用いる透過率が高まる。
【０１５６】
これらのような画素回路をさらに有する本発明の表示装置は、当該表示装置の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来る上、上記各々の特徴を有する表示装置とすることができる。
【０１５７】
続いて、図１０（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオードを設ける場合について説明する。
【０１５８】
図１１には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させている。
【０１５９】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０１６０】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０１６１】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【０１６２】
このような保護回路を有する本発明の表示装置は、当該表示装置の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来る上、上記、表示装置としての信頼性も高めることが可能となる。
【実施例１】
【０１６３】
本実施例では実施の形態２（図２（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１６４】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１６５】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を１０ｎｍ成膜した後、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてアルミニウムを２００ｎｍで成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１６６】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図１２乃至図１５に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．３１、０．６２）であり、良好な緑色発光を示した。
【実施例２】
【０１６７】
本実施例では実施の形態３（図３（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１６８】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１６９】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を１０ｎｍ成膜した後、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ成膜し、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を２０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてアルミニウムを２００ｎｍで成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７０】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図１６乃至図１９に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．３１、０．６２）であり、良好な緑色発光を示した。
【０１７１】
また、図２８に当該素子を初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2とし、電流密度を一定として駆動させた場合の輝度変化を示したグラフを示す。グラフは初期輝度を１００として規格化して示している。グラフから、本実施の形態における発光素子は、初期輝度３０００ｃｄにおいて輝度２０％減までの時間が約２７０時間と良好な特性を示した。
【実施例３】
【０１７２】
本実施例では実施の形態３（図３（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では青色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１７３】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７４】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてｔ−ＢｕＤＮＡを４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を１０ｎｍ成膜した後、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ成膜し、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を２０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてアルミニウムを２００ｎｍで成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７５】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図２０乃至図２３に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．１６、０．１３）であり、良好な青色発光を示した。
【実施例４】
【０１７６】
本実施例では実施の形態１（図１（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１７７】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７８】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を４０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてフッ化リチウムを１０ｎｍとアルミニウムを２００ｎｍ積層し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７９】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果をそれぞれ図２４乃至図２７に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．２９、０．６４）であり、良好な緑色発光を示した。
【０１８０】
また、図２９に本実施の形態における素子を初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2とし、電流密度を一定として駆動させた場合の輝度変化を示したグラフを示す。グラフは初期輝度を１００として規格化して示している。グラフから、本実施例における発光素子は、初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2において輝度２０％減までの時間が約２８０時間と良好な特性を示した。
【０１８１】
また、図２９には比較例として本実施例における素子とほぼ同様の構成であるが、第１の電極上にドナー準位を有する層を設けない素子の特性も同時に示した。なお、比較例の素子の作製方法は以下である。
【０１８２】
第１の電極を作製するところまでは実施例４と同じであるため割愛する。第１の電極を実施例４と同様に形成したら、アクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を５０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を４０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてフッ化リチウムを１０ｎｍとアルミニウムを２００ｎｍ積層し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１８３】
比較例の素子は初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2、電流密度一定で駆動した際、輝度２０％減までの時間が約１４０時間であった。本実施例における発光素子は比較例との比較で約２倍もの信頼性を得ることができている。これは、駆動開始直後の劣化が比較例の素子より抑えられたことが要因と考えられる。このように、本発明の発光素子は駆動開始直後の劣化を低減することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本発明の発光装置を表す図（実施の形態１）。
【図２】本発明の発光装置を表す図（実施の形態２）。
【図３】本発明の発光装置を表す図（実施の形態３）。
【図４】本発明の薄膜発光素子の作製工程を表す図。
【図５】本発明の薄膜発光素子の作製工程を表す図。
【図６】表示装置の構成を例示した図。
【図７】本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図８】本発明が適用可能な電子機器の例示した図。
【図９】表示装置の構成を例示した図。
【図１０】表示装置の画素回路一例を示す図。
【図１１】表示装置の保護回路の一例を示す図。
【図１２】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の電流密度―輝度曲線
【図１３】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の輝度―電流効率曲線
【図１４】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―輝度曲線
【図１５】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―電流曲線
【図１６】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の電流密度―輝度曲線
【図１７】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の輝度―電流効率曲線
【図１８】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―輝度曲線
【図１９】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―電流曲線
【図２０】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の電流密度―輝度曲線
【図２１】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の輝度―電流効率曲線
【図２２】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の電圧―輝度曲線
【図２３】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の電圧―電流曲線
【図２４】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の電流密度―輝度曲線
【図２５】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の輝度―電流効率曲線
【図２６】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―輝度曲線
【図２７】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―電流曲線
【図２８】図３（Ｂ）に記載の素子の信頼性。
【図２９】図１（Ｂ）に記載の素子の信頼性。
【符号の説明】
【０１８５】
５０ 基板
５１ａ 下地絶縁層
５１ｂ 下地絶縁層
５２ 半導体層
５３ ゲート絶縁層
５４ ゲート電極
５９ 絶縁膜（水素化膜）
６０ 層間絶縁層
６１ａ 接続部
６１ｂ 配線
６３ 層間絶縁層
６５ 隔壁
６６ 発光積層体
７０ 薄膜トランジスタ
８８ 樹脂
８９ 乾燥材
９０ 偏光板
９１ 保護フィルム
９３ 発光素子
９４ 対向基板
１００ 絶縁物
１０１ 電極
１０２ 層
１０３ 層
１０４ 発光積層体
１０５ 層
１０６ 電極
１１０ 層
９００ 層間絶縁層
９０１ 薄膜トランジスタ
１４０１ スイッチング用ＴＦＴ
１４０２ 容量素子
１４０３ 駆動用ＴＦＴ
１４０４ 電流制御用ＴＦＴ
１４０５ 発光素子
１４０６ ＴＦＴ
１４１０ 信号線
１４１１ 電源線
１４１２ 電源線
１４１４ 走査線
１４１５ 走査線
１５００ 画素部
１５５４ 共通電位線
１５６１ ダイオード
２００１ 筐体
２００３ 表示部
２００４ スピーカー部
２１０１ 本体
２１０２ 筐体
２１０３ 表示部
２１０４ 音声入力部
２１０５ 音声出力部
２１０６ 操作キー
２１０８ アンテナ
２２０１ 本体
２２０２ 筐体
２２０３ 表示部
２２０４ キーボード
２２０５ 外部接続ポート
２２０６ ポインティングマウス
２３０１ 本体
２３０２ 表示部
２３０３ スイッチ
２３０４ 操作キー
２３０５ 赤外線ポート
２４０１ 筐体
２４０２ 表示部
２４０３ スピーカー部
２４０４ 操作キー
２４０５ 記録媒体挿入部
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 対向基板
４００７ 充填材
４００８ 薄膜トランジスタ
４０１０ 薄膜トランジスタ
４０１１ 発光素子
４０１４ 配線
４０１６ 接続端子
４０１８ フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）
４０１９ 異方性導電膜
４０１５ａ 配線
４０１５ｂ 配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は電極間に発光物質を含む薄膜を挟んでなり、電流を流すことで発光する発光素子及び当該発光素子を用いた表示装置、ひいては当該発光素子を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流を流すことで自身が発光する自発光型の薄膜発光素子を用いたディスプレイの開発が盛んに進められている。
【０００３】
これらの薄膜発光素子は有機、無機もしくはその両方を用いて形成された単層、多層薄膜に電極を接続し、電流を流すことで発光する。このような薄膜発光素子は、低消費電力化、省スペース化、視認性などが有望視されており、今後市場のさらなる拡大も期待されている。
【０００４】
このうち、多層構造を有する発光素子は層毎にその機能を分けることで、それ以前と比較して高効率に発光する素子を作製することができようになった（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タンら、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
【０００５】
多層構造を有する薄膜発光素子は、一対の電極の間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などにより構成される発光積層体をはさんでなり、一方の電極に他方の電極よりも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。このうち正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は素子構成によっては用いない層があっても良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成の発光積層体を形成するためには、それぞれに適した特性を有する材料を選択するが、発光積層体を挟む電極もそれぞれに適した特性を有する材料を選ぶことが必要となる。
【０００７】
具体的には、他方の電極より高い電圧をかける必要がある電極には仕事関数の大きい材料（約４．０ｅＶ以上）、もう一方の電極には仕事関数の小さい材料（約３．８ｅＶ以下）の材料を選ぶ必要があった。
【０００８】
しかし、これらの電極は成膜特性、成膜方法、透光性の有る無し及び導電性なども考慮して選択を行わなければいけない為、非常に選択の幅が狭いのが現状である。
【０００９】
そこで本発明では電極の仕事関数を考慮しなくとも良くなるような発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。また、電極材料の選択の幅を広げることが可能な発光素子又は発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、第１の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第３の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第３の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、第１の層と第４の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第３の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第４の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔と、第４の層から発生した電子が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、第１の層と第４の層とはドナー準位を有する層であり、第２の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、第３の層と第５の層はアクセプタ準位を有する層であり、第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、第１の電極は第１の層に接して設けられており、第２の電極は第５の層に接して設けられており、第１の電極の電位を第２の電極の電位より高くなるようにかけた際、第２の層から発生した正孔と、第４の層から発生した電子が第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第１の層、第２の層、第３の層は順番に積層されており、前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、前記第２の電極は前記第３の層に接して設けられており、前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、前記第２の層から発生した正孔が前記第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、前記第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、前記第２の電極は前記第４の層に接して設けられており、前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する為の本発明の発光装置における構成の一は、対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、前記第５の層は電子よりも正孔の移動度が高い第７の物質と前記第７の物質から電子を受容することが可能な第８の物質を含む層であり、前記第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、前記第２の電極は前記第５の層に接して設けられており、前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されるように接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明の発光装置は、電極の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、電極材料の選択の幅を広げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、図１を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は発光材料を含む発光積層体１０４とアクセプタ準位を有する層１０５とドナー準位を有する層１０３が接して積層されている。また、第１の電極１０１は発光積層体１０４に、第２の電極１０６はドナー準位を有する層１０３に接して設けられ、発光積層体１０４とアクセプタ準位を有する層１０５とドナー準位を有する層１０３の積層体は第１の電極１０１と第２の電極１０６に挟まれている構造を有する発光素子を有している。当該発光素子は基板や絶縁膜など平坦な面を有する絶縁物１００の上に設けられるが、平坦な面を有する絶縁物１００からの積層順は第１の電極１０１から積層しても（図１（Ａ））、第２の電極１０６から積層しても（図１（Ｂ））どちらでも良い。
【００１９】
そして当該構成を有する発光素子に第１の電極１０１の電位が第２の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体１０４より発光を得ることができる。
【００２０】
ドナー準位を有する層１０３は電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やＮ型半導体の層、もしくはＮ型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）2）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、及びそれら金属を含む合金、金属化合物などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、これら電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層にモリブデン酸化物、亜鉛酸化物及びチタン酸化物に代表される金属酸化物を含ませても良い。また、Ｎ型半導体としては金属酸化物などの金属化合物も用いることができ、亜鉛酸化物、亜鉛硫化物、亜鉛セレン化物、チタン酸化物などがを用いることができる。
【００２１】
アクセプタ準位を有する層１０５は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やＰ型半導体の層、もしくはＰ型半導体を含む層により形成する。上記正孔輸送性の材料としては例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）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）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。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３−ジシアノナフトキノン（略称：ＤＣＮＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、Ｐ型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などの金属酸化物を用いることができる。
【００２２】
発光積層体１０４は少なくとも発光層を含む複数層で形成され、発光積層体１０４における発光層と第１の電極１０１との間に電子輸送層、発光積層体１０４における発光材料が分散された層とアクセプタ準位を有する層１０５との間に正孔輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記アクセプタ準位を有する層における正孔輸送性の材料、上記ドナー準位を有する層における電子輸送性の材料に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。なお、発光積層体１０４は発光層のみよりなる単層構造であっても良い。
【００２３】
発光積層体１０４における発光層には大きく分けて２つの種類ある。一つは発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者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、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：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。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光積層体１０４を構成することのできる材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）などがある。
【００２４】
第１の電極１０１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好ましい。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
【００２５】
また、第２の電極１０６はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００２６】
また、第２の電極の方から発光を取り出す場合は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。
【００２７】
本実施の形態における本発明の発光装置は、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００２８】
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。
【００２９】
上記構成を有する本発明の発光装置は、第２の電極１０６の電位が第１の電極１０１の電位より高くなるように電圧をかけると、ドナー準位を有する層１０３より第２の電極に電子が注入される。また、アクセプタ準位を有する層１０５より電子が発光積層体１０４に注入される。さらに、第１の電極１０１より発光積層体１０４に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第２の電極１０６がドナー準位を有する層１０３に正孔を注入するのではなく、ドナー準位を有する層１０３が第２の電極に電子を注入することによって動作するため、第２の電極１０６が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００３０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図２を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、アクセプタ準位を有する層１０５及び第２のドナー準位を有する層１０３が接して積層されている。また、第１の電極１０１は第１のドナー準位を有する層１０２に、第２の電極１０６は第２のドナー準位を有する層１０３に接して設けられ、第１のドナー準位を有する層１０２と発光積層体１０４とアクセプタ準位を有する層１０５と第２のドナー準位を有する層１０３の積層体は第１の電極１０１と第２の電極１０６に挟まれている構造を有する発光素子を有している。また、当該発光素子は基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層されている。基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層される順番は順に第１の電極１０１、第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、アクセプタ準位を有する層１０５、第２のドナー準位を有する層１０３、第２の電極１０６の順（図２（Ａ））か、もしくは順に第２の電極１０６、第２のドナー準位を有する層１０３、アクセプタ準位を有する層１０５、発光積層体１０４、第１のドナー準位を有する層１０２、第１の電極１０１の順（図２（Ｂ））となる。
【００３１】
そして当該構成を有する発光素子に第１の電極１０１の電位が第２の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体１０４より発光を得ることができる。
【００３２】
第１のドナー準位を有する層１０２と第２のドナー準位を有する層１０３は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３を構成する材料の記載を参照されたい。
【００３３】
アクセプタ準位を有する層１０５も、実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５を構成する材料の記載を参照されたい。
【００３４】
発光材料を含む発光積層体１０４についても同様であるが、発光積層体における電子注入層及び電子輸送層は第１のドナー準位を有する層１０２と発光層との間に設けるようになる。その他の構成については実施の形態１における発光積層体１０４に関する記載を参照されたい。
【００３５】
第１の電極１０１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好ましい。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
【００３６】
また、第２の電極１０６はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００３７】
また、第２の電極の方から発光を取り出す場合は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。
【００３８】
本実施の形態における本発明の発光装置は、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００３９】
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。
【００４０】
上記構成を有する本発明の発光装置は、第２の電極１０６の電位が第１の電極１０１の電位より高くなるように電圧をかけると、第２のドナー準位を有する層１０３より第２の電極に電子が注入される。また、アクセプタ準位を有する層１０５より電子が発光積層体１０４に注入される。さらに、第１のドナー準位を有する層１０２より発光積層体１０４に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第２の電極１０６が第２のドナー準位を有する層１０３に正孔を注入するのではなく、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に電子を注入することによって動作するため、第２の電極１０６が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００４１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図３を参照しながら本発明の発光装置の構成について説明する。本発明の発光装置は第１のアクセプタ準位を有する層１１０、第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、第２のアクセプタ準位を有する層１０５及び第２のドナー準位を有する層１０３が接して積層されている。また、第１の電極１０１は第１のアクセプタ準位を有する層１１０に、第２の電極１０６は第２のドナー準位を有する層１０３に接して設けられ、第１のアクセプタ準位を有する層１１０と、第１の電子発生層１０２と、発光積層体１０４と、第２のアクセプタ準位を有する層１０５と、第２のドナー準位を有する層１０３との積層体は第１の電極１０１と第２の電極１０６に挟まれている構造を有する発光素子を有している。また、当該発光素子は基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層されている。基板や絶縁膜など絶縁物１００の上に積層される順番は順に第１の電極１０１、第１のアクセプタ準位を有する層１１０、第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、第２のアクセプタ準位を有する層１０５、第２のドナー準位を有する層１０３、第２の電極１０６の順（図３（Ａ））か、もしくは順に第２の電極１０６、第２のドナー準位を有する層１０３、第２のアクセプタ準位を有する層１０５、発光積層体１０４、第１のドナー準位を有する層１０２、第１のアクセプタ準位を有する層１１０、第１の電極１０１の順（図３（Ｂ））となる。
【００４２】
そして当該構成を有する発光素子に第１の電極１０１の電位が第２の電極の電位より低くなるように電圧を印可することによって発光積層体１０４より発光を得ることができる。
【００４３】
第１のドナー準位を有する層１０２と第２のドナー準位を有する層１０３は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるドナー準位を有する層１０３を構成する材料の記載を参照されたい。
【００４４】
第１のアクセプタ準位を有する層１１０と第２のアクセプタ準位を有する層１０５も異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５と同じ材料を用いて形成することができる。実施の形態１におけるアクセプタ準位を有する層１０５を構成する材料の記載を参照されたい。
【００４５】
発光材料を含む発光積層体１０４についても同様であるが、発光積層体における電子注入層及び電子輸送層は第１のドナー準位を有する層１０２と発光層との間に設けるようになる。その他の構成については実施の形態１における発光積層体１０４に関する記載を参照されたい。
【００４６】
第１の電極１０１及び第２の電極１０６はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００４７】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。
【００４８】
本実施の形態における本発明の発光装置は、第１のアクセプタ準位を有する層１１０が第１の電極１０１に接して設けられていること及び第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第１の電極１０１及び第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第１の電極１０１及び第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００４９】
なお、上に例示した材料に関してはあくまで例示にすぎず、本発明の効果を維持できる範囲内において実施者が適宜選択できるものである。
【００５０】
上記構成を有する本発明の発光装置は、第２の電極１０６の電位が第１の電極１０１の電位より高くなるように電圧をかけると、第１のアクセプタ準位を有する層１１０より第１の電極１０１に正孔が注入され、第２のドナー準位を有する層１０３より第２の電極に電子が注入される。また、第２のアクセプタ準位を有する層１０５より正孔が発光積層体１０４に注入される。さらに、第１のドナー準位を有する層１０２より発光積層体１０４に電子が注入され、発光積層体において注入された電子と正孔が再結合し、励起状態となった発光材料が基底状態と戻る際に発光が得られる。ここで本発明の発光装置では、第１の電極１０１が第１のアクセプタ準位を有する層１１０に電子を注入するのではなく、第１のアクセプタ準位を有する層１１０が第１の電極１０１に正孔を注入し、第２の電極１０６が第２のドナー準位を有する層１０３に正孔を注入するのではなく、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に電子を注入することによって動作するため、第１の電極１０１及び第２の電極１０６が有する仕事関数に関しては考慮しなくても良くなる。これにより、第１の電極１０１及び第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第１の電極１０１及び第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【００５１】
（実施の形態４）
本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態ではアクセプタ準位を有する層の膜厚を適当に調整することによって発光装置の視野角特性を改善する例について説明する。本実施の形態において、発光素子の積層構造、材料については実施の形態１と同様であるので説明を割愛する。実施の形態１乃至実施の形態３を参照されたい。
【００５２】
発光素子より射出する光には、発光積層体１０４で発光し直接出てくる光と、一度、もしくは複数度反射されて出てくる光とがある。この直接射出される光と反射されて出てくる光とは位相の関係により干渉し強めあったり弱めあったりし、発光素子より射出される光は当該干渉の結果として合成された光である。
【００５３】
屈折率の小さな媒体から大きな媒体へ入射する際に反射した光はその位相が反転するため、実施の形態１に示した構成を有する発光装置における発光素子において第１の電極１０１や第２の電極１０６等の電極と当該電極と接する層の界面における反射では反射光の位相は反転する。この電極において反射した光と発光層で発光した光とが干渉する際、発光層と当該電極との間の光学的距離（屈折率×物理的距離）が（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）である場合、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減することができ且つ発光素子の電流効率も向上する。電流効率とは流した電流に対して輝度がどれだけ得られたかを表すものであり、この効率が良いほど小さい電流であっても規定の輝度を得ることができる。また素子の劣化も少ない傾向にある。
【００５４】
反射は屈折率の差が小さい膜間では少ないことから、電極と電極に接する膜との界面で起こる反射以外は無視できるため、本実施の形態では電極と電極に接する膜間で起こる反射にのみ注目する。
【００５５】
第１の電極１０１側から発光を取り出す発光装置の場合、反射は第２の電極１０６で起こる。そのため、当該発光装置における発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第２の電極１０６表面までの光学的距離（屈折率×物理的距離）を（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）とすればよい。
【００５６】
発光積層体１０４は発光材料を含む発光層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光層との複数構造であっても良い。発光層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。
【００５７】
さて、当該発光が起こった位置から第２の電極１０６までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においてはアクセプタ準位を有する層１０５及び第２のドナー準位を有する層１０３である。また、発光積層体１０４もその膜厚のうち発光位置からが発光がおこった位置から第２の電極１０６までの間に位置する層と言うことができる。また、発光積層体１０４が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第２の電極１０６までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよく、その合計が（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）となるようにする。すなわち、発光層を１、第２の電極１０６をｊ（ｊは４以上の整数）として発光材料を含む層から第２の電極１０６の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率ｎ、膜厚ｄを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合（すなわちｎ1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、ｄjと言ったら第２の電極１０６の膜厚となる）、以下の式（１）を満たすものとする。
【００５８】
【数１】
【００５９】
発光層はある程度の厚みを有しており、さらに発光中心は無数に存在しているため厳密に発光が起こった位置を決定することはできないため、発光層の膜厚分、範囲を持った式となっている。
【００６０】
ここで、上記式（１）を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。有機物を主成分とする層は電子の移動度が小さく、キャリアが電子である電子輸送性の材料及びドナー準位を有する層の膜厚を厚くすると駆動電圧が上昇してしまう。そこで本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的導電性の高いアクセプタ準位を有する層１０５の膜厚を調節することで駆動電圧を大きく上昇させることなく上記式（１）を満足させることが可能となる。なお、キャリアが電子であるドナー準位を有する層であっても、リチウムなどの電子輸送性の材料に電子を供与出来る物質が多く含まれている場合は上記式を満足させる為に膜厚を調整する層として用いることが可能である。
【００６１】
第２の電極１０６側から発光を取り出す発光素子の場合、反射は第１の電極１０１で起こる。そのため、当該発光素子の電流効率を向上させ、発光取り出し面を見る角度に依存して発生するスペクトル形状の変化を低減させる為には発光が起こった位置から第１の電極１０１表面までの光学的距離（屈折率×物理的距離）を（２ｍ−１）λ／４（ｍは１以上の自然数、λは当該発光層から発する光の中心波長）とすればよい。
【００６２】
発光積層体１０４は発光材料を含む発光層の単層で形成されていてもよいが、電子輸送層、正孔輸送層などの層と発光層との複数構造であっても良い。発光層は発光中心となる発光材料が分散された層であっても良いし、発光材料のみで形成された層であっても良い。
【００６３】
さて、当該発光が起こった位置から第１の電極１０１までにはいくつかの異なる材料による層が設けられている。本実施の形態においては第１のアクセプタ準位を有する層１０２である。また、発光材料を含む層もその膜厚の半分は発光がおこった位置から第１の電極１０１までの間に位置する層と言うことができる。また、発光層が複数層で形成される場合にはさらに異なる層が含まれる場合もある。このような構成において発光が起こった位置から第１の電極１０１までの光学的距離を求めるには各々の膜の屈折率と膜厚を掛け合わせたものを合計すればよい。すなわち、発光材料を含む層を１、第１の電極１０１をｊ（ｊは４以上の整数）として発光材料を含む層から第１の電極１０１の間に存在する層に発光材料を含む層側から順に番号をつけ、ある番号を付した屈折率ｎ、膜厚ｄを同じ番号が振られた層の屈折率、膜厚とした場合（すなわちｎ1と言ったら発光材料を含む層の屈折率、ｄjと言ったら第２の電極１０６の膜厚となる）、以下の式（２）を満たすものとする。
【００６４】
【数２】
【００６５】
この式において、発光層はある程度の厚みを有しており、さらに発光中心は無数に存在しているため厳密に発光が起こった位置を決定することはできないため、発光層の膜厚分、範囲を持った式となっている。
【００６６】
ここで、上記式（２）を満足させる為に膜厚を調整する必要が出てくる。本実施の形態では有機物を主成分とする層において比較的導電性の高い第１のアクセプタ準位を有する層１１０の膜厚を調節することで駆動電圧を上昇させることなく上記式（２）を満足させることが可能となる。なお、第１のアクセプタ準位を有する層１１０が設けられていない構造である場合は、キャリアが電子であるドナー準位を有する層であっても、リチウムなどの電子輸送性の材料に電子を供与出来る物質が多く含まれている場合は上記式を満足させる為に膜厚を調整する層として用いることが可能であるため、ドナー準位を有する層によって膜厚調整を行うことができる。
【００６７】
また、第１の電極１０１及び第２の電極１０６の両方から光を取り出す構造である場合には上記式（１）、（２）を同時に満たす様にすればよい。
【００６８】
発光素子を本実施の形態のような構造とすることで、発光取り出し面を見る角度に依存して発光のスペクトルが変化してしまうことを低減した発光装置を提供することが可能となる。
【００６９】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態３の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【００７０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１もしくは実施の形態２に記載の本発明の表示装置について図４、図５を参照し、作製方法を示しながら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の表示装置を作製する例を示したが、パッシブマトリクス型の表示装置であっても本発明の発光装置を適用することができるのはもちろんである。
【００７１】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。（図４（Ａ））
【００７２】
基板５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンなど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【００７３】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアルカリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散するのを防ぐ為に設ける。材料としては酸化珪素、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１ａを窒化珪素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化珪素で形成する。本実施の形態では、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板からの不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【００７４】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質珪素膜をレーザ結晶化して得る。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質珪素膜を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、５００℃で１時間の加熱処理を行い水素出しをする。
【００７５】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質珪素膜を結晶化して結晶質珪素膜を形成する。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質珪素膜に照射することで結晶質珪素膜とし、半導体層として用いる。
【００７６】
非晶質珪素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【００７７】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【００７８】
その後、図４（Ａ）に示すように半導体層を所定の形状にパターニングし、島状の半導体層５２を得る。パターニングは半導体層にフォトレジストを塗布し、所定のマスク形状を露光し、焼成して、半導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行われる。
【００７９】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁層５３を形成する。ゲート絶縁層５３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁層で形成する。本実施の形態では酸化珪素を用いて形成する。
【００８０】
次いで、ゲート絶縁層５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪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。
【００８１】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わせも適宜選択すればよい。ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用し、エッチングをして行う。
【００８２】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。これによって半導体層５２、ゲート絶縁層５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジスタ７０が形成される。
【００８３】
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。
【００８４】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトップゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体は珪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。
【００８５】
また非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体）を用いてもよい。また０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶を粒観察することができる微結晶はいわゆるマイクロクリスタル（μｃ）とも呼ばれている。
【００８６】
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、珪化物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。代表的な珪化物気体としては、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。この珪化物気体を水素、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倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。グロー放電分解による被膜の反応生成は０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００度以下が好ましく、１００〜２５０度の基板加熱温度が好適である。
【００８７】
このようにして形成されたＳＡＳはラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしており、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端するために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20ｃｍ-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19／ｃｍ3以下、好ましくは１×１０19／ｃｍ3以下とする。ＴＦＴにしたときのμ＝１〜１０ｃｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
【００８８】
また、このＳＡＳをレーザでさらに結晶化して用いても良い。
【００８９】
続いて、ゲート電極５４、ゲート絶縁層５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化珪素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。
【００９０】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間絶縁層６０を形成する材料としては酸化珪素、アクリル、ポリイミドやシロキサン、Ｉｏｗ−ｋ材料等にをもちいるとよい。本実施の形態では酸化珪素膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図４（Ｂ））
【００９１】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジストマスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。（図４（Ｃ））
【００９２】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はアルミニウム、銅等の単層でも良いが、本実施の形態では積層順にモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層構造とする。積層配線としてはチタン、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４（Ｄ））
【００９３】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポリイミド、シロキサンなどの塗布膜が好適に利用できる。本実施の形態ではシロキサンを第２の層間絶縁層６３として用いる。（図４（Ｅ））
【００９４】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化珪素などで絶縁層を形成してもよい。これは後の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされてしまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレートの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通して接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【００９５】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子の第２の電極１０６を形成する。ここで第２の電極１０６は接続部６１ａと電気的に接触している。
【００９６】
第１の電極１０１の材料としてはアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はそれらの合金、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などの導電膜により形成することができる。
【００９７】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる。また、第１の電極の方から発光を取り出す場合は反射率の高い材料（Ａｌ、Ａｇ等）を用いることができる。本実施の形態ではＩＴＳＯを第２の電極１０６として用いた（図５（Ａ））。
【００９８】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び第２の電極１０６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２の電極１０６の一部が露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料としては、感光性を有する有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁６５の材料にチタンブラックやカーボンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁６５を黒くすることでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁６５の第１の電極に向かう端面は曲率を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい（図５（Ｂ））。
【００９９】
次に、隔壁６５から露出した第２の電極１０６を覆って、第２のドナー準位を有する層１０３、アクセプタ準位を有する層１０５、発光積層体１０４、第１のドナー準位を有する層１０２、の順に積層する。これらの層は蒸着法により形成すればよい。
【０１００】
第１のドナー準位を有する層１０２と第２のドナー準位を有する層１０３は異なる材料で形成しても良いが同じ材料で形成しても良く、電子輸送性の材料と当該電子輸送性の材料に電子を供与することができる電子供与性の材料の両方を含む層やＮ型半導体の層、もしくはＮ型半導体を含む層により形成する。上記電子輸送性の材料としては例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）2）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。また、これら電子輸送性の材料に電子を与えることができる電子供与性の材料としては、例えば、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類金属、及びそれら金属を含む合金、金属化合物などを用いることができるが、電子輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子供与が可能な電子供与性の材料を選択する。また、これら電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層にモリブデン酸化物、亜鉛酸化物及びチタン酸化物に代表される金属酸化物を含ませても良い。また、Ｎ型半導体としては酸化亜鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化チタン、酸化チタンなどを用いることができる。
【０１０１】
なお、電子輸送性の材料と電子供与性の材料とを含む層等、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。
【０１０２】
電子輸送性を有する材料と当該電子輸送性を有する材料に電子供与可能な材料の混合比はモル比で１：０．５〜１：２程度、好ましくは１：１であれば良い。本実施の形態におけるドナー準位を有する層では電子輸送性を有する材料としてＡｌｑ3、Ａｌｑ3に電子を供与することが可能な電子供与性の材料としてリチウム（Ｌｉ）を使用し、重量比でＡｌｑ3：Ｌｉ＝１：０．０１となるように共蒸着法により蒸着を行う。なお、膜厚は１０ｎｍとする。
【０１０３】
発光積層体１０４は単層で形成しても複数層で形成しても構わず、発光積層体１０４における発光層と第１の電極１０１との間に電子輸送層、発光積層体１０４における発光材料が分散された層とアクセプタ準位を有する層１０５との間に正孔輸送層を設けても良い。これらの層は設けられていても設けられていなくても良く、そのどちらかのみが設けられていても良い。また、正孔輸送層、電子輸送層の材料としては、それぞれ上記アクセプタ準位を有する層における正孔輸送性の材料、上記ドナー準位を有する層における電子輸送性の材料に準じるため、ここでは説明を省略する。各々の記載を参照されたい。
【０１０４】
発光積層体１０４における発光層には大きく分けて２つの種類ある。一つは発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料からなる層に発光中心となる発光材料を分散して含む層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層であるが、前者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、例えば、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、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：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）、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等が挙げられる。また、上記発光材料を分散してなる層を形成する場合に母体となる材料としては、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ2）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光積層体１０４を構成することのできる材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）などがある。
【０１０５】
本実施の形態では、アクセプタ準位を有する層１０５上に発光積層体１０４として、順に正孔輸送層、発光材料が分散された発光層、電子輸送層を形成する。正孔輸送層としてはα−ＮＰＤを膜厚１０ｎｍ、発光材料が分散された層としてはＡｌｑ3にクマリン６を重量比１：０．００５、膜厚３５ｎｍ、電子輸送層としてはＡｌｑ3を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着する。
【０１０６】
アクセプタ準位を有する層１０５は、正孔輸送性の材料と当該正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料の両方を含む層やＰ型半導体の層、もしくはＰ型半導体を含む層により形成する。上記正孔輸送性の材料としては例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）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）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。また、これら正孔輸送性の材料から電子を受け取ることができる電子受容性の材料としては、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３−ジシアノナフトキノン（略称：ＤＣＮＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等が挙げられるが、正孔輸送性の材料との組み合わせによってそれぞれ電子受容が可能な電子受容性の材料を選択する。また、Ｐ型半導体としてはモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物及び銅酸化物などを用いることができる。なお、これに挙げた材料に関してはあくまで例示にすぎず、実施者が適宜選択できるものである。正孔輸送性を有する材料と当該正孔輸送性を有する材料から電子受容可能な材料の正孔輸送性の材料に対する電子受容可能な材料の混合比はモル比で０．５以上であれば良く、好ましくは０．５〜２であることが望ましい。本実施の形態における第１のアクセプタ準位を有する層、及び第２のアクセプタ準位を有する層では電子輸送性を有する材料としてα−ＮＰＤ、α−ＮＰＤから電子を受容することが可能な電子受容性の材料として酸化モリブデン（ＭｏＯX）を使用し、重量比でα−ＮＰＤ：ＭｏＯX＝４：０．２（モル比で１に相当）となるように成膜を行う。なお、本実施の形態における膜厚は第１のアクセプタ準位を有する層が膜が５０ｎｍ、第２のアクセプタ準位を有する層が２０ｎｍとする。
【０１０７】
なお、正孔輸送性の材料と電子受容性の材料とを含む層等、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。
【０１０８】
発光素子は発光波長帯の異なる発光素子を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光素子を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板などを省略することが可能となり、発光素子から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減すことができる。
【０１０９】
また、発光素子は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
【０１１０】
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。
【０１１１】
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
【０１１２】
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。
【０１１３】
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【０１１４】
続いて発光積層体６６を覆う第１の電極１０１を形成する。これによって第１の電極１０１と発光積層体６６と第２の電極１０６とからなる発光素子９３を作製することができる。第１の電極１０１の形成に用いられる陰極材料としては、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好ましい。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、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）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。本実施の形態ではアルミニウムを陰極として用いた。
【０１１５】
上記のような構成を有する発光素子は、第２のドナー準位を有する層１０３が第２の電極に接して設けられていることから、第２の電極を作製する材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。第２の電極を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光装置が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、接続部６１ａに電気的に接触している電極は第２の電極１０６であったが、接続部６１ａに電気的に接触している電極は第１の電極１０１であっても良い。この場合は第１の電極１０１を覆って第１のドナー準位を有する層１０２、発光積層体１０４、アクセプタ準位を有する層１０５、第２のドナー準位を有する層１０３の順各々の層を積層すればよい。
【０１１７】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化珪素膜を第２のパッシベーション膜として形成する。窒素を含む酸化珪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。
【０１１８】
また、第１のパッシベーション膜としてＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化水素化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、第１のパッシベーション膜は単層構造に限定されるものではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化珪素膜の代わりに形成してもよい。
【０１１９】
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塗布しそれにより対向基板を貼り合わせても良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥材や基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部にフレキシブル配線基板を貼り付けることによって、表示装置が完成する。
【０１２０】
以上のように作製した表示装置の構成の１例を図６参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７０が接続部６１ａを介して発光素子９３に接続している。
【０１２１】
図６（Ａ）は第１の電極１０１が透光性を有する導電膜により形成されており、基板５０側に発光積層体６６より発せられた光が取り出される構造である。なお９４は対向基板であり、発光素子９３が形成された後、シール材などを用い、基板５０に固着される。対向基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止することによって発光素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸湿性を有していることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥材８９を分散させるとさらに水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【０１２２】
図６（Ｂ）は第１の電極１０１と第２の電極１０６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５０及び対向基板９４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５０と対向基板９４の外側に偏光板９０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９０の外側には保護フィルム９１を設けると良い。
【０１２３】
なお、表示機能を有する本発明の表示装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明の発光表示装置及びその駆動方法は、上記したいずれの方法でも良い。
【０１２４】
本実施の形態のような方法で形成された本発明の表示装置は当該発光装置が有する発光素子の第２の電極１０６の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、より当該発光素子が有する構成に適した材料を使用することが出来るようになる。
【０１２５】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態４の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０１２６】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一形態に相当する発光装置のパネルの外観について図７を用いて説明する。図７は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４００６との間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光素子の有する構造は、電極に接する層がドナー準位を有する層であり、発光積層体とアクセプタ準位を有する層がドナー準位を有する層で挟まれた構造となっている。
【０１２７】
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。
【０１２８】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図７（Ｂ）では信号線駆動回路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トランジスタ４０１０とを示す。
【０１２９】
また、発光素子４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
【０１３０】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し配線４０１４は、引き回し配線４０１５ａ及び引き回し配線４０１５ｂを介して接続端子４０１６と接続されている。接続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１３１】
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。
【０１３２】
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルにＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【０１３３】
本実施の形態のような構成のパネル及びモジュールは、当該パネル及びモジュールが有する発光素子の第２の電極１０６の材料を選択する際、仕事関数を考慮しなくとも良い。また、第２の電極１０６を作製する材料を選択する際、材料選択の幅が広がる。これにより、当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、簡便に表示品質の高いパネル及びモジュールとすることができる。
【０１３４】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態５の適当な構成と組み合わせて用いることが可能である。
【０１３５】
（実施の形態７）
実施の形態６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電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（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８に示す。
【０１３６】
図８（Ａ）は発光表示装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなどがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発明の発光表示装置は表示部２００３の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い発光表示装置である。画素部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、封止基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。
【０１３７】
図８（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本発明の携帯電話は表示部２１０３の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い携帯電話である。
【０１３８】
図８（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明のコンピュータは表示部２２０３の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高いコンピュータである。図８（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、ハードディスクと表示部が一体化したデスクトップ型のコンピュータなどにも適用することが可能である。
【０１３９】
図８（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明のモバイルコンピュータは表示部２３０２の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高いモバイルコンピュータである。
【０１４０】
図８（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲーム機は表示部２４０２の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来、表示品質の高い携帯型ゲーム機である。
【０１４１】
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。
（実施の形態８）
【０１４２】
図９には下面発光、両面発光、上面発光の例を示した。実施の形態２に作製工程を記載した構造は図９（Ｃ）の構造に相当する。図９（Ａ）、（Ｂ）は図９（Ｃ）における第１の層間絶縁層９００を自己平坦性を有する材料で形成し、薄膜トランジスタ９０１に接続する配線と発光素子の第１の電極１０１を同じ層間絶縁層上に形成した場合の構成である。図９（Ａ）は発光素子の第１の電極１０１のみを透光性を有する材料で形成し、発光装置の下部に向かって光が射出する下面発光の構成、図９（Ｂ）はＩＴＯやＩＴＳＯ、ＩＺＯなど透光性を有する材料を第２の電極１０６として形成することで図９（Ｂ）のように両面より光を取り出すことのできる両面発光の発光表示装置を得ることが可能となる。なお、アルミニウムや銀など厚膜で形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウムや銀の透光性を有する程度の薄膜で第２の電極１０６を形成しても両面発光とすることができる。
【０１４３】
（実施の形態９）
【０１４４】
本実施の形態では、実施の形態６で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護回路及びそれらの動作について説明する。なお、図４、図５に示してきた断面図は駆動用ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０１４５】
図１０（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。
【０１４６】
図１０（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置された電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図１０（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図１０（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ａ））と、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図１０（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１０（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０１４７】
図１０（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１４０４）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０１４８】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。上記構成を有する本発明は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するために、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０１４９】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図１０（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０１５０】
図１０（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１０（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図１０（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１４を追加している以外は、図１０（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０１５１】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１４によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１０（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１５２】
図１０（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図１０（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図７（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図１０（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。
【０１５３】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜を大きくすると好ましい。そのため、上記画素回路において、電界発光層からの光が封止基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
【０１５４】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０１５５】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、一列毎にＴＦＴが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。発光が電界発光層の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の表示装置を用いる透過率が高まる。
【０１５６】
これらのような画素回路をさらに有する本発明の表示装置は、当該表示装置の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来る上、上記各々の特徴を有する表示装置とすることができる。
【０１５７】
続いて、図１０（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオードを設ける場合について説明する。
【０１５８】
図１１には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させている。
【０１５９】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０１６０】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０１６１】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【０１６２】
このような保護回路を有する本発明の表示装置は、当該表示装置の有する発光素子の電極として当該発光素子が有する構成及び求める性能に適した材料を使用することが出来る上、上記、表示装置としての信頼性も高めることが可能となる。
【実施例１】
【０１６３】
本実施例では実施の形態２（図２（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１６４】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１６５】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を１０ｎｍ成膜した後、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてアルミニウムを２００ｎｍで成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１６６】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図１２乃至図１５に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．３１、０．６２）であり、良好な緑色発光を示した。
【実施例２】
【０１６７】
本実施例では実施の形態３（図３（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１６８】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１６９】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を１０ｎｍ成膜した後、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ成膜し、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を２０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてアルミニウムを２００ｎｍで成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７０】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図１６乃至図１９に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．３１、０．６２）であり、良好な緑色発光を示した。
【０１７１】
また、図２８に当該素子を初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2とし、電流密度を一定として駆動させた場合の輝度変化を示したグラフを示す。グラフは初期輝度を１００として規格化して示している。グラフから、本実施の形態における発光素子は、初期輝度３０００ｃｄにおいて輝度２０％減までの時間が約２７０時間と良好な特性を示した。
【実施例３】
【０１７２】
本実施例では実施の形態３（図３（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では青色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１７３】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７４】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてｔ−ＢｕＤＮＡを４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を１０ｎｍ成膜した後、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ成膜し、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を２０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてアルミニウムを２００ｎｍで成膜し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７５】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果を図２０乃至図２３に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．１６、０．１３）であり、良好な青色発光を示した。
【実施例４】
【０１７６】
本実施例では実施の形態１（図１（Ｂ））に記載の発光素子を作製し、測定を行った結果を示す。本実施例では緑色の発光を示す発光素子を作製した。
【０１７７】
まず、本実施例における発光素子の作製方法を示す。本実施例における発光素子はガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極としてＩＴＳＯが１１０ｎｍの膜厚で形成されている。前記ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜した。なお、本発明において第１の電極の形状は２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７８】
次に、ドナー準位を有する層としてＡｌｑ3とリチウムの共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を１０ｎｍ、続いてアクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を４０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を４０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてフッ化リチウムを１０ｎｍとアルミニウムを２００ｎｍ積層し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１７９】
上記のようにして作製した発光素子の電流密度―輝度特性、輝度―電流効率特性、電圧―輝度特性、電圧―電流特性を測定した結果をそれぞれ図２４乃至図２７に示した。このように本発明の発光素子は良好に動作することが分かる。なお、１０００ｃｄ／ｍ2時のＣＩＥ色度座標は、（ｘ、ｙ）＝（０．２９、０．６４）であり、良好な緑色発光を示した。
【０１８０】
また、図２９に本実施の形態における素子を初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2とし、電流密度を一定として駆動させた場合の輝度変化を示したグラフを示す。グラフは初期輝度を１００として規格化して示している。グラフから、本実施例における発光素子は、初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2において輝度２０％減までの時間が約２８０時間と良好な特性を示した。
【０１８１】
また、図２９には比較例として本実施例における素子とほぼ同様の構成であるが、第１の電極上にドナー準位を有する層を設けない素子の特性も同時に示した。なお、比較例の素子の作製方法は以下である。
【０１８２】
第１の電極を作製するところまでは実施例４と同じであるため割愛する。第１の電極を実施例４と同様に形成したら、アクセプタ準位を有する層としてＤＮＴＰＤとモリブデン（ＶＩ）酸化物の共蒸着膜（質量比で４：２となるように成膜した）を５０ｎｍ、正孔輸送層としてα―ＮＰＤを１０ｎｍ成膜した。これらの積層膜上に、発光層としてＡｌｑ3とクマリン６の共蒸着膜（質量比で１：０．０１となるように成膜した）を４０ｎｍ成膜した。さらに電子輸送層としてＡｌｑ3を４０ｎｍ成膜した。最後に第２の電極としてフッ化リチウムを１０ｎｍとアルミニウムを２００ｎｍ積層し、素子を完成させた。なお、第１の電極以外はいずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって成膜した。
【０１８３】
比較例の素子は初期輝度３０００ｃｄ／ｍ2、電流密度一定で駆動した際、輝度２０％減までの時間が約１４０時間であった。本実施例における発光素子は比較例との比較で約２倍もの信頼性を得ることができている。これは、駆動開始直後の劣化が比較例の素子より抑えられたことが要因と考えられる。このように、本発明の発光素子は駆動開始直後の劣化を低減することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本発明の発光装置を表す図（実施の形態１）。
【図２】本発明の発光装置を表す図（実施の形態２）。
【図３】本発明の発光装置を表す図（実施の形態３）。
【図４】本発明の薄膜発光素子の作製工程を表す図。
【図５】本発明の薄膜発光素子の作製工程を表す図。
【図６】表示装置の構成を例示した図。
【図７】本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図８】本発明が適用可能な電子機器の例示した図。
【図９】表示装置の構成を例示した図。
【図１０】表示装置の画素回路一例を示す図。
【図１１】表示装置の保護回路の一例を示す図。
【図１２】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の電流密度―輝度曲線
【図１３】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の輝度―電流効率曲線
【図１４】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―輝度曲線
【図１５】図２（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―電流曲線
【図１６】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の電流密度―輝度曲線
【図１７】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の輝度―電流効率曲線
【図１８】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―輝度曲線
【図１９】図３（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―電流曲線
【図２０】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の電流密度―輝度曲線
【図２１】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の輝度―電流効率曲線
【図２２】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の電圧―輝度曲線
【図２３】図３（Ｂ）に記載の素子（青）の電圧―電流曲線
【図２４】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の電流密度―輝度曲線
【図２５】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の輝度―電流効率曲線
【図２６】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―輝度曲線
【図２７】図１（Ｂ）に記載の素子（緑）の電圧―電流曲線
【図２８】図３（Ｂ）に記載の素子の信頼性。
【図２９】図１（Ｂ）に記載の素子の信頼性。
【符号の説明】
【０１８５】
５０ 基板
５１ａ 下地絶縁層
５１ｂ 下地絶縁層
５２ 半導体層
５３ ゲート絶縁層
５４ ゲート電極
５９ 絶縁膜（水素化膜）
６０ 層間絶縁層
６１ａ 接続部
６１ｂ 配線
６３ 層間絶縁層
６５ 隔壁
６６ 発光積層体
７０ 薄膜トランジスタ
８８ 樹脂
８９ 乾燥材
９０ 偏光板
９１ 保護フィルム
９３ 発光素子
９４ 対向基板
１００ 絶縁物
１０１ 電極
１０２ 層
１０３ 層
１０４ 発光積層体
１０５ 層
１０６ 電極
１１０ 層
９００ 層間絶縁層
９０１ 薄膜トランジスタ
１４０１ スイッチング用ＴＦＴ
１４０２ 容量素子
１４０３ 駆動用ＴＦＴ
１４０４ 電流制御用ＴＦＴ
１４０５ 発光素子
１４０６ ＴＦＴ
１４１０ 信号線
１４１１ 電源線
１４１２ 電源線
１４１４ 走査線
１４１５ 走査線
１５００ 画素部
１５５４ 共通電位線
１５６１ ダイオード
２００１ 筐体
２００３ 表示部
２００４ スピーカー部
２１０１ 本体
２１０２ 筐体
２１０３ 表示部
２１０４ 音声入力部
２１０５ 音声出力部
２１０６ 操作キー
２１０８ アンテナ
２２０１ 本体
２２０２ 筐体
２２０３ 表示部
２２０４ キーボード
２２０５ 外部接続ポート
２２０６ ポインティングマウス
２３０１ 本体
２３０２ 表示部
２３０３ スイッチ
２３０４ 操作キー
２３０５ 赤外線ポート
２４０１ 筐体
２４０２ 表示部
２４０３ スピーカー部
２４０４ 操作キー
２４０５ 記録媒体挿入部
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 対向基板
４００７ 充填材
４００８ 薄膜トランジスタ
４０１０ 薄膜トランジスタ
４０１１ 発光素子
４０１４ 配線
４０１６ 接続端子
４０１８ フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）
４０１９ 異方性導電膜
４０１５ａ 配線
４０１５ｂ 配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層とはドナー準位を有する層であり、
前記第２の層はアクセプタ準位を有する層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第３の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層と前記第４の層とはドナー準位を有する層であり、
前記第２の層はアクセプタ準位を有する層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第４の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、
前記第１の層と前記第４の層とはドナー準位を有する層であり、
前記第２の層と第５の層はアクセプタ準位を有する層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第５の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、
前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第３の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、
前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第４の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第1の物質と前記第５の物質は同じ材料もしくは異なる材料形成され、
前記第２の物質と前記第６の物質は同じ材料もしくは異なる材料形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、
前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、
前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、
前記第５の層は電子よりも正孔の移動度が高い第７の物質と前記第７の物質から電子を受容することが可能な第８の物質を含む層であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第５の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第1の物質と前記第５の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成され、
前記第２の物質と前記第６の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成され、
前記第３の物質と前記第７の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成され、
前記第４の物質と前記第８の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層とはドナー準位を有する層であり、
前記第２の層はアクセプタ準位を有する層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第３の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層と前記第４の層とはドナー準位を有する層であり、
前記第２の層はアクセプタ準位を有する層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第４の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、
前記第１の層と前記第４の層とはドナー準位を有する層であり、
前記第２の層と第５の層はアクセプタ準位を有する層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第５の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層とを有し、
前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、
前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第３の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層とを有し、
前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、
前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層及び第４の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第４の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第1の物質と前記第５の物質は同じ材料もしくは異なる材料形成され、
前記第２の物質と前記第６の物質は同じ材料もしくは異なる材料形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
対向して設けられた第1の電極と第２の電極との間に、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、第５の層とを有し、
前記第１の層は正孔よりも電子の移動度が高い第１の物質と前記第１の物質に電子を供与することが可能な第２の物質を含む層であり、
前記第２の層は電子よりも正孔の移動度が高い第３の物質と前記第３の物質から電子を受容することが可能な第４の物質を含む層であり、
前記第３の層は発光物質を含む層もしくは少なくとも発光物質を含む層を有する積層体であり、
前記第４の層は正孔よりも電子の移動度が高い第５の物質と前記第５の物質に電子を供与することが可能な第６の物質を含む層であり、
前記第５の層は電子よりも正孔の移動度が高い第７の物質と前記第７の物質から電子を受容することが可能な第８の物質を含む層であり、
前記第１の層、第２の層、第３の層、第４の層及び第５の層は順番に積層されており、
前記第１の電極は前記第１の層に接して設けられており、
前記第２の電極は前記第５の層に接して設けられており、
前記第１の電極の電位を前記第２の電極の電位より高くした際、
前記第２の層から発生した正孔と、前記第４の層から発生した電子が前記第３の層に注入されることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第1の物質と前記第５の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成され、
前記第２の物質と前記第６の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成され、
前記第３の物質と前記第７の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成され、
前記第４の物質と前記第８の物質は同じ材料もしくは異なる材料で形成されていることを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２００７−４３０３９（Ｐ２００７−４３０３９Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７７１４８（Ｐ２００５−２７７１４８）
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２６日（２００５．９．２６）
【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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