JP2006190982A - 発光素子、発光装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子に含まれる層の結晶化に起因した動作不良の少ない発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】金属酸化物と、金属酸化物に対し電子供与性を示す第１の化合物とを含む層を有する発光素子である。この層には第１の領域と第２の領域が設けられている。第１の領域に含まれる金属酸化物の濃度は、第２の領域に含まれる金属酸化物の濃度よりも高い。また、第１の領域と第２の領域とは、交互に設けられている。第１の領域と第２の領域とは、それぞれ、層の厚さ方向に、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜５ｎｍの距離を有する。ここで、第１の化合物に対する金属酸化物のモル比（＝金属酸化物／第１の化合物）は０．１〜１０となるように、第１の化合物および金属酸化物のそれぞれが含まれていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

電流励起によって発光する発光素子に関し、特に層の構成に関する。

一対の電極間に発光物質を含む層を有する発光素子は、画素または光源等として用いられ、表示装置または照明装置等の発光装置に設けられている。このような発光装置において、発光素子の信頼性は、発光装置の性能と密接に関わっている。例えば、発光素子の電極間で短絡が生じると、表示画像が乱れたり、または十分な光量の光を照らすことが出来なくなる。

その為、近年、素子不良が少なく、長期間、安定に発光することのできる発光素子の開発が進められている。例えば、特許文献１では、モリブデン酸化物等の仕事関数の高い金属酸化物を陽極に用いることによって、低い駆動電圧で動作する発光素子を作製する技術について開示している。また、長寿命化する効果も得ている。

特開平９−６３７７１号公報

本発明では、発光素子に設けられた層の結晶化に起因した動作不良の少ない発光素子、及びその発光素子を用いた発光装置、電子機器を提供することを課題とする。

本発明の発光素子の一は、金属酸化物と、金属酸化物に対し電子供与性を示す化合物とを含む混合層を有する。この層には第１の領域と第２の領域が設けられている。第１の領域に含まれる金属酸化物の濃度は、第２の領域に含まれる金属酸化物の濃度よりも高い。また、第１の領域と第２の領域とは、交互に繰り返し設けられている。第１の領域と第２の領域とは、それぞれ、混合層の厚さ方向に、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の距離を有する。ここで、金属酸化物に対し電子供与性を示す化合物に対する金属酸化物のモル比（＝金属酸化物／化合物）は０．１以上１０以下（混合層全体での平均値）となるように、金属酸化物に対し電子供与性を示す化合物および金属酸化物のそれぞれが含まれていることが好ましい。

本発明の発光素子の一は、金属酸化物と、第１の化合物と、第２の化合物とを含む混合層を有する。第１の化合物は、金属酸化物に対し電子供与性を示す。また第２の化合物のＬＵＭＯ準位は、第１の化合物のＬＵＭＯ準位よりも低い。この層には第１の領域と第２の領域が設けられている。第１の領域に含まれる金属酸化物の濃度は、第２の領域に含まれる金属酸化物の濃度よりも高い。また、第１の領域と第２の領域とは、交互に繰り返し設けられている。第１の領域と第２の領域とは、それぞれ、混合層の厚さ方向に、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の距離を有する。ここで、第１の化合物に対する金属酸化物のモル比（＝金属酸化物／第１の化合物）は０．１以上１０以下（混合層全体での平均値）となるように、第１の化合物および金属酸化物のそれぞれが含まれていることが好ましい。

本発明の発光素子の一は、金属原子と、酸素原子と、金属原子に対し電子供与性を示す化合物とを含み、金属原子は酸素原子と結合している複合層を有する。この複合層は第１の領域と第２の領域とを有する。第１の領域と前記第２の領域とは交互に繰り返し設けられており、第１の領域に含まれる金属原子の濃度は、第２の領域に含まれる金属原子の濃度よりも高い。第１の領域および第２の領域は、それぞれ、複合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の距離を有する。ここで、金属原子に対し電子供与性を示す化合物に対する金属原子のモル比（＝金属原子／化合物）は０．１以上１０以下（複合層全体での平均値）となるように、金属原子に対し電子供与性を示す化合物および金属原子は含まれていることが好ましい。

本発明の発光素子の一は、金属原子と、酸素原子と、第１の化合物と、第２の化合物とを含む複合層を有する。この複合層において、金属原子は酸素原子と結合している。そして、第１の化合物は、金属原子に対し電子供与性を示す。また第２の化合物のＬＵＭＯ準位は、第１の化合物のＬＵＭＯ準位よりも低い。この複合層には第１の領域と第２の領域が設けられており、第１の領域に含まれる金属原子の濃度は、第２の領域に含まれる金属原子の濃度よりも高い。また、第１の領域と第２の領域とは、交互に繰り返し設けられている。第１の領域と第２の領域とは、それぞれ、複合層の厚さ方向に、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の距離を有する。ここで、第１の化合物に対する金属原子のモル比（＝金属原子／第１の化合物）は０．１以上１０以下（複合層全体での平均値）となるように、第１の化合物および金属原子は含まれていることが好ましい。

本発明を実施することによって、発光素子に設けられた層の結晶化に起因した動作不良の少ない発光素子を得ることができる。また、本発明を実施することによって、素子寿命の長い発光素子を得ることができる。

本発明の実施に用いる発光素子は発光素子に設けられた層の結晶化に起因した動作不良が少ない為、本発明を実施することによって発光素子の欠陥に起因した表示不良等の少ない発光装置を得ることができる。

本発明の実施に用いる発光装置は、結晶化に起因した動作不良が少ない発光素子を用いているため、表示不良等が少ない。その為、本発明を実施することによって発光装置における表示不良に起因した画像の誤認が少なく、表示画像を通して利用者に正確な情報を伝達することができる電子機器を得ることができる。

以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の発光素子の一態様について図１を用いて説明する。

図１（Ａ）には、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に発光物質を含む層を有する発光素子が示されている。本形態において、発光物質を含む層は、複数の層が積層して成り、発光層１１３の他、正孔発生層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４、電子注入層１１５が設けられている。発光物質は、特に発光層１１３に含まれている。第１の電極１０１の電位が第２の電極１０２の電位よりも高くなるように第１の電極１０１と第２の電極１０２とに電圧を印加したとき、発光層１１３には、第１の電極１０１側から正孔が注入され、第２の電極１０２側から電子が注入される。そして、発光層１１３に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層１１３には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。

正孔発生層１１１は、第１の領域１１１ａと第２の領域１１１ｂとを有する（図１（Ｂ））。第１の領域１１１ａに含まれている金属原子の数は第２の領域１１１ｂに含まれている金属原子の数よりも多い。そして、第１の領域１１１ａと第２の領域１１１ｂとは交互に繰り返されるようにして設けられている。第１の領域１１１ａと第２の領域１１１ｂは、それぞれ、厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有していることが好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下の距離を有していることがより好ましい（つまり、第１の領域１１１ａと隣合う二つの第２の領域１１１ｂのうち一方の第２の領域１１１ｂと他方の第２の領域１１１ｂとの距離ｄ_１は、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがより好ましい）。言い換えると、正孔発生層１１１において金属原子の濃度が高い領域（第１の領域１１１ａ）は、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下（より好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下）の間隔をおいて、周期的に設けられている。このようにして金属原子が分布している正孔発生層１１１において、金属原子は酸素原子と結合している。なお、第１の領域１１１ａと第２の領域１１１ｂとが繰り返し数について特に限定はない。

ここで、金属原子は、バナジウム、モリブデン、レニウム、ルテニウム等の元素周期表の４族〜８族に属する金属原子であることが好ましい。元素周期表の４族〜８族に属する金属原子としては、他に、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、クロム、タングステン、マンガン、オスミウム等が挙げられる。

正孔発生層１１１には、第１の化合物が含まれている。第１の化合物は、金属原子と酸素原子とが結合した構造を含む化合物（このような化合物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物等の元素周期表の４族〜８族に属する金属の酸化物が挙げられる。）に対し、電子供与性を示す。なお、電子供与性を示すことによって電荷移動錯体が生成される場合もある。

本発明の実施に用いることができる第１の化合物の例として、トリフェニルアミン構造を含む芳香族アミン系の化合物が挙げられる。芳香族アミン系の化合物の具体例として、４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）が挙げられる。これらは、電子よりも正孔の移動度が高く、電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質、所謂モノポーラ性の物質であり、モノポーラ性の物質の中でも特に正孔輸送性の高い物質である。ここに示したモノポーラ性の物質の他、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）等の、バイポーラ性の物質を用いても構わない。ここで、バイポーラ性の物質とは、電子または正孔のいずれか一方のキャリアの移動度と他方のキャリアの移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは１０以下である物質をいう。

また、正孔発生層１１１には、さらに、第２の化合物が含まれていることが好ましい。第２の化合物は、第１の化合物よりも最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）準位が低い化合物であることが好ましい。このように、第２の化合物をさらに含むことによって、発生したキャリアに起因した第１の化合物の劣化を防ぎ、発光素子の素子寿命を延ばすことができる。第２の化合物の具体例としては、ルブレン、銅フタロシアニン、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、クマリン６等が挙げられる。

また、正孔発生層１１１において、第１の化合物に対する金属原子のモル比（＝金属原子／第１の化合物）は０．１以上１０以下、より好ましくは０．５以上５以下となるように、第１の化合物および金属原子は含まれていることが好ましい。また、正孔発生層１１１において、第１の化合物に対する第２の化合物のモル比（＝第２の化合物／第１の化合物）は、０．００５以上０．１以下、より好ましくは０．０１以上０．０８以下であることが好ましい（ここで述べているモル比は、正孔発生層１１１全体での平均値である）。

以上のような構成を有する正孔発生層１１１は、正孔を発生することができる。従って、第１の電極１０１からの正孔の注入が行われ難い場合でも、正孔発生層１１１を設けることによって、発光層１１３へ安定して正孔を輸送することができる。また、以上のような構成を有する正孔発生層１１１は、結晶化し難く、安定性が良い。

発光層１１３は、発光物質を含んでいる。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層１１３は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、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物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層１１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう。

発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。

また、発光物質と共に発光層１１３に含まれ、発光物質を分散状態にするために用いられる物質について特に限定はなく、発光物質として用いる物質のエネルギーギャップ等を勘案して適宜選択すればよい。例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等のキノキサリン誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ_２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を発光物質と共に用いることができる。

発光層１１３と正孔発生層１１１との間には、図１に示すように正孔輸送層１１２を設けることが好ましい。正孔輸送層１１２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、第１の電極１０１側から注入された正孔を発光層１１３へ輸送する機能を有する。このように正孔輸送層１１２を設けることによって、正孔発生層１１１と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、正孔発生層１１１に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。正孔輸送性の高い物質としては、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＮＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＣＴＡ等が挙げられるが、この他のものを用いてもよい。

発光層１１３と第２の電極１０２との間には、図１に示すように電子輸送層１１４を設けることが好ましい。電子輸送層１１４は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第２の電極１０２側から注入された電子を発光層１１３へ輸送する機能を有する。電子輸送層１１４を設けることによって、第２の電極１０２と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、第２の電極１０２に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。また、電子注入層１１５に金属が含まれている場合も同様に、電子輸送層１１４を設けて電子注入層１１５と発光層１１３との距離を離すことによって、金属に起因した消光を防ぐことが出来る。電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性の高い物質とは、正孔よりも電子の移動度が高く、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送層１１４を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）等の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（ＢｚＯｓ）等が挙げられる。

なお、正孔輸送層１１２と電子輸送層１１４とは、それぞれ、上記に示したようなモノポーラ性の物質の他、バイポーラ性の物質、例えばＴＰＡＱｎ等を用いて形成してもよい。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の物質を用いることが好ましい。また同一のバイポーラ性の物質を用いて、正孔輸送層１１２と電子輸送層１１４とを形成しても構わない。

また、電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間には、電子注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５は、第２の電極１０２から電子輸送層１１４へ電子の注入を補助する機能を有する層である。電子注入層１１５を設けることによって、第２の電極１０２と電子輸送層１１４との間の電子親和力の差が緩和され、電子が注入され易くなる。電子注入層１１５は、電子輸送層１１４を形成している物質よりも電子親和力が大きく第２の電極１０２を形成している物質よりも電子親和力が小さい物質、または電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に１〜２ｎｍの薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるような物質を用いて形成することが好ましい。電子注入層１１５を形成するのに用いることのできる物質の例として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。より具体的には、酸化リチウム、酸化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化カルシウム等が挙げられる。また、無機物の他、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＢＣＰ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＡＺ、ＢｚＯｓ等の電子輸送層１１４を形成するのに用いることのできる物質も、これらの物質の中から電子輸送層１１４の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層１１５を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層１１５における電子親和力が電子輸送層１１４における電子親和力よりも大きくなるような物質を選択することによって、電子注入層１１５を形成することができる。

また、電子注入層に換えて、電子発生層を設けてもよい。電子発生層は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物等の電子供与性を有する物質と、電子受容性の高い物質とを混合することで形成することができる。

第１の電極１０１はインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第１の電極１０１を形成することができる。これは、第１の電極１０１と発光層１１３との間に正孔発生層１１１が設けられている為である。

また、第２の電極１０２は、仕事関数の低い材料、例えばアルミニウムまたはマグネシウム、銀とマグネシウムとの合金等を用いて形成することが好ましいが、電子注入層１１５に換えて電子発生層を設ける場合は、特に仕事関数について制限はない。例えば、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよい。

また、発光層１１３と電子輸送層１１４との間には、図２に示すように、正孔阻止層１１７を設けてもよい。正孔阻止層１１７を設けることによって、正孔が、発光層１１３を突き抜けて第２の電極１０２の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層１１３で生成された励起エネルギーが電子輸送層１１４等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層１１７は、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層１１４を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層１１３を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を選択することによって、形成することができる。同様に、発光層１１３と正孔輸送層１１２との間にも、発光層１１３を突き抜けて第１の電極１０１の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。

なお、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４等を設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。

以上に述べた本発明の発光素子は、正孔発生層１１１の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない。その為、正孔発生層１１１の厚さを変えることによって発光層１１３と第１の電極１０１との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、正孔発生層１１１の厚さを厚くすることによって第１の電極１０１の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を防ぐことを容易にできる。

（実施の形態２）
本発明の発光素子は、発光素子に設けられた層に含まれる化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できるものである。また、正孔発生層の厚さを厚くすることによって電極間の短絡を防ぐことができるものである。また、正孔発生層の厚さを変えることで光路長を調整し、発光の外部取り出し効率を高めたり、色純度の良い発光を得ることができるものである。その為、本発明の発光素子を画素として用いることで、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥の少ない良好な発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を画素として用いることで、表示色が良好な画像を提供できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いることで、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる発光装置を得ることができる。

本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を用いて説明する。

図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、それぞれの駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。

画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。

図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。

第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれトランジスタの第１電極、トランジスタの第２電極と表記する。

ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。

また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。

次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。

本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。

１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２^３：２^２：２^１：２^０＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。

１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。

サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間５０４ａが終了したら直ちに、一行目から順に次のサブフレーム（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間５０４ａと、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。

なお、本形態では、サブフレーム５０１〜５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本形態のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。

ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。

まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線９１２に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３へ供給される電流値が決まる。そして、その電流値に依存して発光素子９０３は発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。

次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線９１２に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。

なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。

先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５とを接続させる共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目のゲート信号線９１１に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタ９０１がオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線９１２に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子９０３は、発光または非発光となる。

以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線９１１に選択的に信号を入力して第１のトランジスタ９０１に信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。

なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。

また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときにおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線９１１とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。

（実施の形態３）
本発明の発光素子を含む発光装置の一態様について、図７の断面図を用いて説明する。

図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に正孔発生層と電子発生層と発光物質を含む層とが積層された層１５を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板１０上に設けられている。

なお、図７に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。

また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。

なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ^−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端する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。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４のいずれかをグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。これらの気体をＨ_２、又は、Ｈ_２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲、圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ、基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃、膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０^２０／ｃｍ^３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０^１９／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１９／ｃｍ^３以下とする。なお、セミアモルファス半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ^２／Ｖｓｅｃとなる。

また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。

なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。

さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、水素、またはアルキル基等の有機基を置換基として有する化合物。）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。

隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。

なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図７（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。

第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。１９ａはアクリルやシロキサン、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。

発光素子１２において、第１の電極１３および第２の電極１４がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。

また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタである。

以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図８には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図８において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層及び電子発生層、正孔発生層が順に積層した層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。

（実施の形態４）
本発明の発光素子を画素として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥が少なく良好に表示動作する。その為、このような発光装置を表示部に適用することによって、表示欠陥に起因した表示画像の誤認等が少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる。その為、このような発光装置をバックライト等の照明部として用いることによって、このように本発明の発光装置を実装することによって、発光素子の不具合に起因して局所的に暗部が形成されるような動作不良が低減され、良好に表示することができる。

本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図９に示す。

図９（Ａ）は、本発明を適用して作製したパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を画素として用いた発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置を、バックライトとして組み込んでもパーソナルコンピュータを完成させることができる。具体的には、パーソナルコンピュータの表示部に、図１０に示すように、筐体５５１１と筐体５５１４とに液晶装置５５１２と、本発明の発光素子が少なくとも一設けられた発光装置５５１３とを嵌め込むことで、本発明の発光素子を光源として用いたパーソナルコンピュータを完成できる。液晶装置５５１２には外部入力端子５５１５が装着されており、発光装置５５１３には、外部入力端子５５１６が装着されている。また、発光装置５５１３において、本発明の発光素子は、複数配列されていてもよいし、またはひとつの発光素子が基板の大部分を覆うように設けられていてもよい。発光装置５５１３において、発光素子からの発光色について特に限定はなく、白色であっても良いし、若しくは赤色、青色、緑色等でもよい。

図９（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで電話機を完成できる。

図９（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。

以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。なお、電子機器は、本形態で述べたものに限定されるものではなく、ナビゲーション装置等、その他の電子機器であってもよい。

本発明の実施に用いる層に関し、透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果について説明する。

シリコンウエハ７００上に、三酸化モリブデンと、ＤＮＴＰＤと、ルブレンとを原料として、共蒸着法によって、シリコンウエハの上に第１の層７０１を形成し、観察に用いる試料を作製した（図１１）。第１の層７０１の厚さは２００ｎｍとなるようにした。ここで、共蒸着法とは、一つの処理室内に設けられた複数の蒸着源からそれぞれ原料を気化させ、被処理物上に堆積させる蒸着法をいう。なお、処理室内の圧力は１×１０^−４Ｐａとなるように調節した。また、抵抗加熱法によってそれぞれの原料を加熱し、気化させた。

なお、上記のように形成した第１の層７０１において、三酸化モリブデン、ＤＮＴＰＤ、ルブレンは、それぞれ、ＤＮＴＰＤに対するモリブデン原子（＝モリブデン原子／ＤＮＴＰＤ）のモル比が３、ＤＮＴＰＤに対するルブレンのモル比（＝ルブレン／ＤＮＴＰＤ）が０．０１として含まれるように蒸着速度を調節した。

以上のようにして作製した試料の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察した。なお、観察の際、プラチナから成る第２の層７０２で第１の層７０１を覆った。図１２に、観察して得られた像（倍率：１００万倍）を示す。図１２から、第１の層７０１には、色の濃い第１の領域７１１と色の薄い第２の領域７１２とが交互に存在することが分かる。つまり、モリブデンの濃度が高い領域とモリブデンの濃度の低い領域とが交互に存在していることが分かった。なお、モリブデンの濃度が高い第１の領域７１１は、層の厚さ方向に、凡そ３ｎｍの距離を有し、モリブデンの濃度が低い第２の領域７１２は、層の厚さ方向に、凡そ３ｎｍの距離を有していることが図１２から分かる。

本発明の発光素子の一態様について説明する図。 本発明の発光素子の一態様について説明する図。 本発明の発光装置の一態様について説明する上面図。 本発明の発光装置に設けられた画素を駆動する為の回路の一態様について説明する図。 本発明の発光装置に含まれる画素部の一態様について説明する図。 本発明の発光装置に含まれる画素を駆動するための駆動方法について説明するフレーム図。 本発明の発光装置の断面の一態様について説明する図。 本発明の発光装置の一態様について説明する斜視図。 本発明を適用した電子機器の一態様について説明する図。 本発明を適用した照明装置について説明する図。 実施例１の作製方法について説明する図。 透過型電子顕微鏡を用いた観察によって得られた像。

符号の説明

１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１１１ 正孔発生層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１１７ 正孔阻止層
７００ シリコンウエハ
７０１ 第１の層
７０２ 第２の層
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９０１ 第１のトランジスタ
９０２ 第２のトランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
１００１ 第１のトランジスタ
１００２ 第２のトランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 電極
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
５０１ａ 書込期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ａ 書込期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ａ 書込期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ａ 書込期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 層
１６ 層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 層間絶縁膜
５５１１ 筐体
５５１２ 液晶装置
５５１３ 発光装置
５５１４ 筐体
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー

Claims (15)

1. 一対の電極間に、
   金属酸化物と、前記金属酸化物に対し電子供与性を示す化合物とを含む混合層
   を有し、
   前記混合層は、第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは前記混合層の厚さ方向に交互に設けられ、
   前記第１の領域に含まれる金属酸化物の濃度は、前記第２の領域に含まれる金属酸化物の濃度よりも高く、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは、それぞれ、前記混合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有する
   ことを特徴とする発光素子。
2. 一対の電極間に、
   金属酸化物と、前記金属酸化物に対し電子供与性を示す化合物とを含む混合層
   を有し、
   前記混合層は、第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは前記混合層の厚さ方向に交互に設けられ、
   前記第１の領域に含まれる金属酸化物の濃度は、前記第２の領域に含まれる金属酸化物の濃度よりも高く、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは、それぞれ、前記混合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有し、
   前記混合層において、前記化合物に対する前記金属酸化物のモル比は０．１〜１０である
   ことを特徴とする発光素子。
3. 前記化合物は、芳香族アミン系の化合物であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光素子。
4. 一対の電極間に、
   金属酸化物と、
   前記金属酸化物に対し電子供与性を示す第１の化合物と、
   前記第１の化合物よりもＬＵＭＯ準位が低く、ＨＯＭＯ準位が高い第２の化合物と、を含む混合層
   を有し、
   前記混合層は、第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは前記混合層の厚さ方向に交互に設けられ、
   前記第１の領域に含まれる金属酸化物の濃度は、前記第２の領域に含まれる金属酸化物の濃度よりも高く、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは、それぞれ、前記混合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有する
   ことを特徴とする発光素子。
5. 一対の電極間に、
   金属酸化物と、
   前記金属酸化物に対し電子供与性を示す第１の化合物と、
   前記第１の化合物よりもＬＵＭＯ準位が低く、ＨＯＭＯ準位が高い第２の化合物とを含む混合層
   を有し、
   前記混合層は、第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは前記混合層の厚さ方向に交互に設けられ、
   前記第１の領域に含まれる金属酸化物の濃度は、前記第２の領域に含まれる金属酸化物の濃度よりも高く、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは、それぞれ、前記混合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有し、
   前記混合層において、前記第１の化合物に対する前記金属酸化物のモル比は０．１以上１０以下である
   ことを特徴とする発光素子。
6. 前記第１の化合物は、芳香族アミン系の化合物であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の発光素子。
7. 前記金属酸化物は、４族〜８族に属する金属原子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光素子。
8. 一対の電極間に、
   金属原子と、酸素原子と、前記金属原子に対し電子供与性を示す化合物とを含み、
   前記金属原子は前記酸素原子と結合している
   複合層を有し、
   前記複合層は第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記複合層において、前記第１の領域と前記第２の領域とは前記複合層の厚さ方向に交互に設けられ、
   前記第１の領域に含まれる前記金属原子の濃度は、前記第２の領域に含まれる前記金属原子の濃度よりも高く、
   前記第１の領域および前記第２の領域は、それぞれ、前記複合層の厚さ方向に０．１ｎｍ〜１０ｎｍの距離を有する
   ことを特徴とする発光素子。
9. 一対の電極間に、
   金属原子と、酸素原子と、前記金属原子に対し電子供与性を示す化合物とを含み、
   前記金属原子は前記酸素原子と結合している
   複合層を有し、
   前記複合層は第１の領域と第２の領域とを有し、
   前記複合層において、前記第１の領域と前記第２の領域とは前記複合層の厚さ方向に交互に設けられ、
   前記第１の領域に含まれる前記金属原子の濃度は、前記第２の領域に含まれる前記金属原子の濃度よりも高く、
   前記第１の領域および前記第２の領域は、それぞれ、前記複合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有し、
   前記複合層において、前記化合物に対する前記金属原子のモル比は０．１以上１０以下である
   ことを特徴とする発光素子。
10. 前記化合物は、芳香族アミン系の化合物であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光素子。
11. 一対の電極間に、
    金属元素と、酸素元素と、前記金属元素に対し電子供与性を示す第１の化合物と、
    前記第１の化合物よりもＬＵＭＯ準位が低く、ＨＯＭＯ準位が高い第２の化合物と、を含む複合層
    を有し、
    前記複合層は、第１の領域と第２の領域とを有し、
    前記第１の領域と前記第２の領域とは前記複合層の厚さ方向に交互に設けられ、
    前記第１の領域に含まれる前記金属原子の濃度は、前記第２の領域に含まれる前記金属原子の濃度よりも高く、
    前記第１の領域および前記第２の領域は、それぞれ、前記複合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有する
    ことを特徴とする発光素子。
12. 一対の電極間に、
    金属元素と、酸素元素と、前記金属元素に対し電子供与性を示す第１の化合物と、
    前記第１の化合物よりもＬＵＭＯ準位が低く、ＨＯＭＯ準位が高い第２の化合物と、を含む複合層
    を有し、
    前記複合層は、第１の領域と第２の領域とを有し、
    前記第１の領域と前記第２の領域とは前記複合層の厚さ方向に交互に設けられ、
    前記第１の領域に含まれる前記金属原子の濃度は、前記第２の領域に含まれる前記金属原子の濃度よりも高く、
    前記第１の領域および前記第２の領域は、それぞれ、前記複合層の厚さ方向に０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の距離を有し、
    前記複合層において、前記第１の化合物に対する前記金属原子のモル比は０．１以上１０以下である
    ことを特徴とする発光素子。
13. 前記第２の化合物は、芳香族アミン系の化合物であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の発光素子。
14. 前記金属原子は、４族〜８族に属する原子であることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光素子を画素として用いていることを特徴とする電子機器。