JP2009032679A - 発光素子、発光装置、電子機器、および発光素子の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】劣化しにくい発光素子を提供することを目的とする。また、劣化しにくい発光装置および電子機器を提供することを目的とする。また、劣化しにくい発光素子の作製方法を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子を、無機化合物とハロゲン原子とを含む層、もしくは有機化合物と無機化合物とハロゲン原子とを含む層を用いて覆うことで、水分の侵入による劣化を抑制することができる。よって、長寿命の発光素子を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置、電子機器および発光素子の作製方法に関する。

近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。

このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。

さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。

エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。

発光材料が有機化合物である場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。

なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。

このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、材料に依存した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。

一般に、有機化合物を用いた発光素子は、無機化合物を用いた発光素子に比べ、寿命が短く劣化しやすいという問題を抱えている。特に、外部からの水分等の侵入によって劣化が生じると考えられおり、封止構造の検討がなされている。

上記問題に鑑み、本発明は、劣化しにくい発光素子を提供することを目的とする。また、劣化しにくい発光装置および電子機器を提供することを目的とする。また、劣化しにくい発光素子の作製方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、無機化合物とハロゲン原子を含む層が水分の透過を抑制する効果があることを見出した。よって、本発明の一は、基板上に形成された第１の電極と、第１の電極上に形成されたＥＬ層と、ＥＬ層上に形成された第２の電極とを有する積層構造体上に、積層構造体を覆うように形成された第１の封止層を有し、前記第１の封止層は、無機化合物とハロゲン原子を含むことを特徴とする発光素子である。

また、本発明者らは、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層が水分の透過を抑制する効果があることを見出した。よって、本発明の一は、基板上に形成された第１の電極と、第１の電極上に形成されたＥＬ層と、ＥＬ層上に形成された第２の電極とを有する積層構造体上に、積層構造体を覆うように形成された第１の封止層を有し、第１の封止層は、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含むことを特徴とする発光素子である。

上記構成において、有機化合物は、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物のいずれかであることが好ましい。

また、上記構成において、無機化合物は、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれかであることが好ましい。

また、上記構成において、ハロゲン原子は、フッ素であることが好ましい。

また、上記構成において、ハロゲン原子の濃度は、１×１０^２０Ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２１Ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

また、上記構成において、第１の封止層の膜厚は、０．０５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

また、本発明の一は、基板上に形成された第１の電極と、第１の電極上に形成されたＥＬ層と、ＥＬ層上に形成された第２の電極とを有する積層構造体上に、積層構造体を覆うように形成された第１の封止層と、第１の封止層を覆うように形成された第２の封止層とを有し、前記第１の封止層は、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含み、第２の封止層は、無機物からなる無機パッシベーション膜であることを特徴とする発光素子である。

上記構成において、無機パッシベーション膜は、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、またはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のいずれかであることが好ましい。

また、上記構成において、基板は可撓性を有していてもよい。

また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイスもしくは光源（照明装置を含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光装置にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。

また、上述した発光装置を有する電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、上述した発光装置を有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、第１の電極を形成する工程と、第１の電極上に、ＥＬ層を形成する工程と、ＥＬ層上に第２の電極を形成する工程と、第２の電極上に第１の封止層を形成する工程とを有し、第１の封止層を形成する工程は、無機化合物を含む層を形成する工程と、無機化合物を含む層にイオン注入法によりハロゲン原子を注入し、無機化合物とハロゲン原子を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、第１の電極を形成する工程と、第１の電極上にＥＬ層を形成する工程と、ＥＬ層上に第２の電極を形成する工程と、第２の電極上に第１の封止層を形成する工程とを有し、第１の封止層を形成する工程は、有機化合物と無機化合物を含む層を形成する工程と、有機化合物と無機化合物を含む層に、イオン注入法によりハロゲン原子を注入し、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする。

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、第１の電極を形成する工程と、第１の電極上にＥＬ層を形成する工程と、ＥＬ層上に第２の電極を形成する工程と、第２の電極上に第１の封止層を形成する工程と、第１の封止層上に第２の封止層を形成する工程とを有し、第１の封止層を形成する工程は、有機化合物と無機化合物を含む層を形成する工程と、有機化合物と無機化合物を含む層に、イオン注入法によりハロゲン原子を注入し、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層を形成する工程とを有し、第２の封止層を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法または真空蒸着法により第２の封止層を形成することを特徴とする。

本発明の発光素子は、無機化合物とハロゲン原子を含む層、または、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層を有しているため、ＥＬ層への水分の侵入を抑制することができ、劣化しにくく長寿命である。

また、本発明の発光素子は、無機化合物とハロゲン原子を含む層、または、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層の他に無機パッシベーション膜を有しているため、ＥＬ層への水分の侵入を抑制することができ、劣化しにくく長寿命である。

また、本発明の発光装置は、ＥＬ層への水分の侵入を抑制することができ、劣化しにくく長寿命である。

また、劣化しにくく長寿命である発光装置を有しているため、本発明の電子機器も劣化しにくい。

また、本発明を適用することにより、劣化しにくい発光素子および発光装置を容易に作製することができる。

以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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が可能である。従って、本発明は以下に示す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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。

（実施の形態１）
本実施の形態では、第１の封止層を設けた発光素子について説明する。

本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有している。当該複数の層は、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を積層することによって作製される。これらの層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように積層されている。すなわち、電極から離れた部位でキャリアの再結合が行われるように積層されたものである。

図１において、基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において、発光素子の支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。また、基板１００として可撓性を有する基板を用いてもよい。

また、本実施の形態において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられたＥＬ層１０３と第２の電極上に形成された第１の封止層１２１とを有する。なお、本実施の形態では、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極１０１の電位の方が、第２の電極１０２の電子よりも高くなるように、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電圧を印加したときに発光が得られるものとして、以下説明をする。

第１の電極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上であることが好ましい）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、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）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。

ＥＬ層１０３は、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層を適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。

正孔注入層１１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。本実施の形態で示す正孔注入層は、正孔輸送性の高い有機化合物と、電子受容性を有する無機化合物とを含む複合材料を含む層を用いることができる。

本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。

複合材料に用いる電子受容性を有する無機化合物としては、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

複合材料に用いる正孔輸送性の高い有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。

例えば、複合材料に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）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−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。

複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。

また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。

また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。

なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。

また、正孔注入層１１１に、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることができる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物が挙げられる。

正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、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：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（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−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−１，１’−ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

また、正孔輸送層１１２として、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。

発光層１１３は、発光性の高い物質を含む層である。発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。

発光層に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、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）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、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：ＦＩｒｐｉｃ）、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））などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−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：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）_２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）_２（ａｃａｃ））、ビス｛２−［４’−（パーフルオロフェニルフェニル）］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：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）_３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）_３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。

発光層に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１３−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。

また、発光性の高い物質を他の物質に分散させる構成とすることも可能である。発光性の高い物質を他の物質に分散させる構成とすることにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、発光性物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。

発光性物質を分散させる物質としては、発光性物質が蛍光性化合物の場合には、蛍光性化合物よりも一重項励起エネルギー（基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差）が大きい物質を用いることが好ましい。また、発光性物質が燐光性化合物の場合には、燐光性化合物よりも三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）が大きい物質を用いることが好ましい。

電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、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）など、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）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

また、電子輸送層１１４として、高分子化合物を用いることができる。例えば、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを用いることができる。

また、電子注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等のようなアルカリ金属化合物、又はアルカリ土類金属化合物を用いることができる。さらに、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属が組み合わされた層も使用できる。例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたものを用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を組み合わせた層を用いることは、第２の電極１０２からの電子注入が効率良く起こるためより好ましい。

第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユ−ロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどを液滴吐出法などにより成膜することも可能である。

また、第２の電極１０２と電子輸送層１１４との間に、電子注入層１１５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０２として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法や液滴吐出法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。

第１の封止層１２１は、水分の透過を抑制することのできる層である。本実施の形態で示す封止層は、酸化モリブデンや酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化マンガン等の無機化合物を含む。これらの無機化合物にハロゲン原子を添加することにより、水分の透過を抑制することのできる封止層を形成することができる。

また、第１の封止層１２１として、前述の正孔注入層として用いた複合材料にハロゲン原子を添加することにより、水分の透過を抑制することのできる封止層を形成することができる。

第１の封止層１２１に用いるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。なかでも、水分の透過を抑制する効果が高いため、フッ素を用いることが好ましい。

第１の封止層１２１は、無機化合物を含む層または有機化合物と無機化合物とを含む層を形成した後、ハロゲン原子を添加することにより、形成することができる。無機化合物を含む層または有機化合物と無機化合物とを含む層は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などの乾式法や、スピンコート法、液滴吐出法などの湿式法などが挙げられる。

ハロゲン原子を添加する方法としては、種々の方法を用いることができるが、イオン注入法を用いることが好ましい。第１の封止層１２１に含まれるハロゲン原子の濃度は、１×１０^１９Ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、特に１×１０^２０Ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２１Ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

本実施の形態で示す水分の侵入を抑制する層の膜厚は、水分の透過を抑制する効果を得るために、０．０５μｍ以上１０μｍ以下の膜厚であることが好ましい。より好ましくは、０．０２μｍ以上１μｍ以下であることが望ましい。

以上のような構成を有する本実施の形態で示した発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に電圧を加えることにより電流が流れる。そして、発光性の高い物質を含む層である発光層１１３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３に発光領域が形成されるような構成となっている。

発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。第１の電極１０１のみが透光性を有する電極である場合、光は第１の電極１０１を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、光は第２の電極１０２を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合、光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、基板側および基板側と逆側の両方から取り出される。

なお、本実施の形態で示した発光素子においては、第１の封止層１２１での光の吸収の影響を考慮すると、第１の電極１０１のみ透光性を有する電極とし、基板側からのみ光を取り出す構成であることが好ましい。

また、図１では、陽極として機能する第１の電極１０１を基板１００側に設けた構成について示したが、陰極として機能する第２の電極１０２を基板１００側に設けてもよい。例えば、基板１００上に、陰極として機能する第２の電極１０２、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０１とが順に積層し、ＥＬ層１０３は図１に示す構成とは逆の順序に積層されている構成としてもよい。

ＥＬ層の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。乾式法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。また、湿式法としては、インクジェット法またはスピンコート法などが挙げられる。

例えば、上述した材料のうち、高分子化合物を用いて湿式法でＥＬ層を形成してもよい。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてＥＬ層を形成してもよい。

また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。

なお、本実施の形態で示した発光素子を表示装置に適用し、発光層を塗り分ける場合には、発光層は湿式法により形成することが好ましい。発光層をインクジェット法により形成することにより、大型基板であっても発光層の塗り分けが容易となり、生産性が向上する。

以下、具体的な発光素子の形成方法を示す。

例えば、図１に示した構成の場合、第１の電極１０１を乾式法であるスパッタリング法、正孔注入層１１１および正孔輸送層１１２を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、発光層１１３を湿式法であるインクジェット法、電子輸送層１１４および電子注入層１１５を乾式法である真空蒸着法、第２の電極１０２を乾式法である真空蒸着法で形成することができる。また、第２の電極を形成した後、真空蒸着法を用いて無機化合物を含む層または有機化合物と無機化合物を含む層を成膜し、イオン注入法によりハロゲン原子を添加して第１の封止層１２１を形成することができる。つまり、第１の電極１０１が所望の形状で形成されている基板上に、正孔注入層１１１から発光層１１３までを湿式法で形成し、電子輸送層１１４から第２の電極１０２および第１の封止層１２１までを乾式法で形成することができる。この方法では、正孔注入層１１１から発光層１１３までを大気圧で形成することができ、発光層１１３の塗り分けも容易である。また、電子輸送層１１４から第２の電極１０２および第１の封止層１２１までは、真空一貫で形成することができる。よって、工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。

本発明の発光素子は、無機化合物とハロゲン原子を含む層、または、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層を有しているため、ＥＬ層への水分の侵入を抑制することができ、劣化しにくく長寿命である。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、第２の封止層を設けた発光素子について図２を用いて説明する。

本実施の形態において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられたＥＬ層１０３と第２の電極上に形成された第１の封止層１２１と第１の封止層上に形成された第２の封止層１２２を有する。つまり、本実施の形態は、実施の形態１で示した発光素子を覆うように形成された第２の封止層を有する発光素子である。

第２の封止層１２２は、無機化合物からなるパッシベーション膜で、水分や酸素の透過率が低く、機械的強度に優れている膜である。具体的には、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、またはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等を用いることができる。また、これらの膜を２種類以上組み合わせた積層膜も用いることができる。

第２の封止層１２２は、発光素子への熱的ダメージを軽減しながら成膜する必要がある。具体的には、成膜時の基板温度は１００℃以下であることが好ましい。

また、第２の封止層１２２の作製方法として、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法などが適用可能である。

通常、第２の電極上に直接パッシベーション膜を作製すると、パッシベーション膜の応力によって、第２の電極とＥＬ層間で膜の剥がれが発生することが懸念されるが、本実施の形態では、第１の封止層１２１が応力を緩和する働きをするため、応力によるＥＬ層へのダメージを緩和することができる。

また、第１の封止層１２１は、結晶性の低いアモルファス状の膜であるため欠陥が発生しにくいが、水分や酸素の透過率はパッシベーション膜と比較すると低い。一方、無機化合物のパッシベーション膜は、水分や酸素の透過率が低い反面クラックやピンホールが発生しやすく、それらの欠陥から水分や酸素が透過してくることが懸念される。そこで、第１の封止層１２１と第２の封止層１２２を組み合わせることで、無機化合物のパッシべーション膜の欠陥から水分が透過した場合でも、第１の封止層１２１により、水分のＥＬ層への侵入を防止することができる。

本発明の発光素子は、無機化合物とハロゲン原子を含む層、または、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層とパッシベーション膜とを有しているため、ＥＬ層への水分の侵入を抑制することができ、劣化しにくく長寿命である。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子という）の態様について、図３を参照して説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光ユニットの構成としては、実施の形態１で示したＥＬ層と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態１で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子である。発光ユニットは少なくとも発光層を有していればよく、その他の層の積層構造については特に限定されない。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明する。

図３において、第１の電極３０１と第２の電極３０２との間には、第１の発光ユニット３１１、電荷発生層３１３、第２の発光ユニット３１２が積層されている。第１の電極３０１と第２の電極３０２は実施の形態１または実施の形態２と同様なものを適用することができる。また、第１の発光ユニット３１１と第２の発光ユニット３１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態１と同様なものを適用することができる。

電荷発生層３１３には、有機化合物と無機化合物の複合材料が含まれている。この有機化合物と無機化合物の複合材料は、実施の形態１で示した複合材料であり、有機化合物と酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と無機化合物の複合体は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。

なお、電荷発生層３１３は、有機化合物と無機化合物の複合材料と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と無機化合物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と無機化合物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。

いずれにしても、第１の発光ユニット３１１と第２の発光ユニット３１２に挟まれる電荷発生層３１３は、第１の電極３０１と第２の電極３０２に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層３１３は、第１の発光ユニット３１１に電子を注入し、第２の発光ユニット３１２に正孔を注入するものであればいかなる構成でもよい。

本実施の形態では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能であり、そのため長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低く発光装置を実現することができる。

また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１の発光ユニットの発光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色であり、第３の発光ユニットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。

また、本実施の形態で示した発光素子についても、実施の形態１および実施の形態２で示したように、第１の封止層で覆うことにより、発光素子内への水分の侵入を抑制し、劣化しにくくすることができる。よって、長寿命の発光素子を得ることができる。また、第１の封止層と第２の封止層を用いることにより、一層効果的に、発光素子内への水分の侵入を抑制することができる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。

本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図４を用いて説明する。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）４０１、画素部４０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）４０３を含んでいる。また、４２０は封止層、４０４は封止基板、４０５はシール材であり、シール材４０５で囲まれた内側は、空間４０７になっている。

なお、引き回し配線４０８はソース側駆動回路４０１及びゲート側駆動回路４０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４０９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。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。

次に、断面構造について図４（Ｂ）を用いて説明する。素子基板４１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路４０１と、画素部４０２中の一つの画素が示されている。

なお、ソース側駆動回路４０１はＮチャネル型ＴＦＴ４２３とＰチャネル型ＴＦＴ４２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、画素部が形成された基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を画素部が形成された基板上ではなく外部に形成することもできる。

また、画素部４０２はスイッチング用ＴＦＴ４１１と、電流制御用ＴＦＴ４１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極４１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極４１３の端部を覆って絶縁物４１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。

また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物４１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物４１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物４１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物４１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。

第１の電極４１３上には、ＥＬ層４１６、および第２の電極４１７がそれぞれ形成されている。ここで、第１の電極４１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第１の電極を陽極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）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。例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等の積層膜を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。

また、ＥＬ層４１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層４１６は、実施の形態１および実施の形態３で示した構成を適用することができる。また、ＥＬ層４１６を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）のいずれを用いてもよい。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。

また、第２の電極４１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極を陰極として用いる場合には、その中でも、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。例えば、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）等が挙げられる。なお、ＥＬ層４１６で生じた光を第２の電極４１７を透過させる場合には、第２の電極４１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等）との積層を用いることも可能である。

さらに第２の電極４１７を覆うように、第１の封止層４２０が形成されている。第１の封止層４２０は、実施の形態１で示した第１の封止層１２１である。第１の封止層４２０を設けることにより、発光素子内への水分の侵入（つまり、ＥＬ層への水分の侵入）を抑制することができ、劣化しにくく、長寿命の発光装置を得ることができる。また、第１の封止層１２１を覆うように、実施の形態２で示した第２の封止層１２２を設けることにより、さらに効果的に、発光素子内への水分の侵入を抑制することができる。

さらにシール材４０５で封止基板４０４を素子基板４１０と貼り合わせることにより、素子基板４１０、封止基板４０４、およびシール材４０５で囲まれた空間４０７に発光素子４１８が備えられた構造になっている。なお、空間４０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材４０５が充填される場合もある。

なお、シール材４０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板４０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。

以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。

本発明の発光装置は、実施の形態１〜実施の形態３に示す発光素子を有するため、水分による劣化が抑制され、長寿命である。

また、図４の構成では、第１の封止層４２０で封止した後、封止基板４０４を用いてさらに封止しており、発光素子内への水分の侵入を抑制する効果が高い構成となっている。封止基板４０４側から発光を取り出す構成の場合、発光素子の劣化を抑制するための乾燥材等を空間４０７に設けることが困難である。よって、発光素子内への水分の侵入を抑制するためには、図４に示す構成にすることがより効果的である。

また、第１の封止層４２０を設けることにより、発光素子内への水分の侵入を抑制することができるため、封止基板４０４は必ずしも設ける必要はない。図５に、封止基板４０４を設けない場合発光装置の構成を示す。図５の構成は、素子基板４１０が可撓性を有する基板である場合に有効である。実施の形態１および実施の形態２で示したように、第１の封止層４２０は、可撓性を有し、応力を緩和する効果を有する。よって、素子基板４１０が可撓性を有する場合には、封止基板４０４を設けず、第１の封止層４２０により封止する構成であることが好ましい。また、図５に示すように、第１の封止層４２０を覆うように第２の封止層４２１を設けてもよい。第２の封止層４２１を設けることで、発光素子内への水分の侵入をより抑制することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１〜実施の形態３で示した発光素子を有する表示部を有する。

本発明の発光素子を用いて作製された発光素子を有する電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、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表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図６に示す。

図６（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１〜実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、水分の侵入による劣化が少なく、寿命が長いという特徴を有している。また、低消費電力であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は長寿命である。また、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。

図６（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１〜実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、水分の侵入による劣化が少なく、寿命が長いという特徴を有している。また、低消費電力であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは長寿命である。また、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。

図６（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１〜実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、水分の侵入による劣化が少なく、寿命が長いという特徴を有している。また、低消費電力であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は長寿命である。また、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

図６（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１〜実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、水分の侵入による劣化が少なく、寿命が長いという特徴を有している。また、低消費電力であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは長寿命である。また、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光素子を用いることにより、水分の侵入による劣化が少なく、寿命が長い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる、また、低消費電力な表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。

また、本発明の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図７を用いて説明する。

図７は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図７に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。

本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、劣化しにくく、長寿命のバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、同時に液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。

図８は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図８に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、高輝度の発光が可能であるため、細かい作業をする場合など、手元を明るく照らすことが可能である。また、本発明の発光装置は、劣化しにくく長寿命である。

図９は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図６（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。

本発明の発光素子を説明する図。 本発明の発光素子を説明する図。 本発明の発光素子を説明する図。 本発明の発光装置を説明する図。 本発明の発光装置を説明する図。 本発明の電子機器を説明する図。 本発明の電子機器を説明する図。 本発明の照明装置を説明する図。 本発明の照明装置を説明する図。

符号の説明

１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ ＥＬ層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１２１ 第１の封止層
１２２ 第２の封止層
３００ 基板
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３１１ 第１の発光ユニット
３１２ 第２の発光ユニット
３１３ 電荷発生層
４０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
４０２ 画素部
４０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
４０４ 封止基板
４０５ シール材
４０７ 空間
４０８ 配線
４０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４１０ 素子基板
４１１ スイッチング用ＴＦＴ
４１２ 電流制御用ＴＦＴ
４１３ 第１の電極
４１４ 絶縁物
４１６ ＥＬ層
４１７ 第２の電極
４１８ 発光素子
４２０ 第１の封止層
４２１ 第２の封止層
４２３ Ｎチャネル型ＴＦＴ
４２４ Ｐチャネル型ＴＦＴ
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部

Claims (15)

1. 基板上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に形成されたＥＬ層と、前記ＥＬ層上に形成された第２の電極とを有する積層構造体上に、前記積層構造体を覆うように形成された第１の封止層を有し、前記第１の封止層は、無機化合物とハロゲン原子を含むことを特徴とする発光素子。
2. 基板上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に形成されたＥＬ層と、前記ＥＬ層上に形成された第２の電極とを有する積層構造体上に、前記積層構造体を覆うように形成された第１の封止層を有し、前記第１の封止層は、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含むことを特徴とする発光素子。
3. 基板上に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に形成されたＥＬ層と、前記ＥＬ層上に形成された第２の電極とを有する積層構造体上に、前記積層構造体を覆うように形成された第１の封止層と、前記第１の封止層を覆うように形成された第２の封止層とを有し、前記第１の封止層は、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含み、前記第２の封止層は、無機物からなる無機パッシベーション膜であることを特徴とする発光素子。
4. 請求項３において、前記無機パッシベーション膜は、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、またはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のいずれかであることを特徴とする発光素子。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記有機化合物は、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物のいずれかであることを特徴とする発光素子。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記無機化合物は、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれかであることを特徴とする発光素子。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記ハロゲン原子は、フッ素であることを特徴とする発光素子。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、前記ハロゲン原子の濃度は、１×１０^２０Ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２１Ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする発光素子。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
   前記第２の封止層の膜厚は、０．０５μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする発光素子。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記基板は可撓性を有することを特徴とする発光素子。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子を有する発光装置。
12. 請求項１１に記載の発光装置を有する電子機器。
13. 第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極上に、ＥＬ層を形成する工程と、前記ＥＬ層上に第２の電極を形成する工程と、前記第２の電極上に第１の封止層を形成する工程とを有し、
    前記第１の封止層を形成する工程は、無機化合物を含む層を形成する工程と、前記無機化合物を含む層に、イオン注入法によりハロゲン原子を注入し、無機化合物とハロゲン原子を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする発光素子の作製方法。
14. 第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極上に、ＥＬ層を形成する工程と、前記ＥＬ層上に第２の電極を形成する工程と、前記第２の電極上に第１の封止層を形成する工程とを有し、
    前記第１の封止層を形成する工程は、有機化合物と無機化合物を含む層を形成する工程と、前記有機化合物と無機化合物を含む層に、イオン注入法によりハロゲン原子を注入し、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする発光素子の作製方法。
15. 第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極上に、ＥＬ層を形成する工程と、前記ＥＬ層上に第２の電極を形成する工程と、前記第２の電極上に第１の封止層を形成する工程と、前記第１の封止層上に第２の封止層を形成する工程とを有し、
    前記第１の封止層を形成する工程は、有機化合物と無機化合物を含む層を形成する工程と、前記有機化合物と無機化合物を含む層に、イオン注入法によりハロゲン原子を注入し、有機化合物と無機化合物とハロゲン原子を含む層を形成する工程とを有し、
    前記第２の封止層を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法または真空蒸着法により、第２の封止層を形成することを特徴とする発光素子の作製方法。

Images