JP2020129535A - 発光デバイス、発光装置、電子機器、表示装置および照明装置 - Google Patents

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信晴 大澤
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Abstract

【課題】寿命の良好な発光装置を提供する。【解決手段】第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有し、第１の色変換層は第１の物質を含み、第１の発光デバイスのＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、第１の層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、第２の層は、第３の有機化合物を有し、第３の層は、第４の有機化合物を有し、発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、第４の層は、第７の有機化合物を有し、第１の有機化合物は第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、第５の有機化合物は発光中心物質であり、第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下である発光装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、発光素子、発光デバイス、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、電子機器及び照明装置に関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光デバイス（有機ＥＬ素子）の実用化が進んでいる。これら発光デバイスの基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子に電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
このような発光デバイスは自発光型であるためディスプレイの画素として用いると、液晶に比べて視認性が高く、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。また、このような発光デバイスを用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
また、これらの発光デバイスは発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、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。
当該発光デバイスをフルカラーディスプレイの画素として用いる場合、少なくとも赤、緑および青の三色の光を得る必要があるが、そのための代表的な方法は大きくわけて二種類ある。一つはそれぞれの発光色の発光を呈する発光デバイスを用いる方法であり、もう一つはすべての発光デバイスが同じ発光色の光を呈するが、当該発光を画素ごとに所望の波長の光に変える方法である。
前者は光のロスが少ないため、発光効率的に有利であり、後者は画素ごとに発光デバイスの作り分けが必要ないため、製造が容易であり歩留まりも上がりやすく、コスト的に有利である。
なお、上記発光を画素ごとに所望の波長の光に変える方法としては、代表的には、発光デバイスからの発光の一部をカットすることで所望の波長の光を得る方法と、当該光を変換することで所望の波長の光を得る方法とがあるが、単純に得られた発光の一部をカットする前者と比較して、後者は変換の効率にもよるが、エネルギーのロスが比較的少ないことから、消費電力の小さい発光装置を得やすい方法であると言える。
上記のように発光デバイスからの光を変換することで所望の波長の光を得る方法としては、フォトルミネッセンスを利用した色変換層が用いられている。当該色変換層には、光を吸収することで励起され発光する物質が含まれる。古くから有機化合物を利用した色変換層が存在していたが、近年、量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ、ＱＤ）を用いた色変換層が実用化されている。
国際公開第２０１６／０９８５７０号パンフレット
そこで、本発明の一態様では、新規発光デバイスを提供することを目的とする。または、発光効率の良好な発光デバイスを提供することを目的とする。または、寿命の良好な発光デバイスを提供することを目的とする。または、駆動電圧の低い発光デバイスを提供することを目的とする。
または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
本発明の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスに一定の電流を流した際に得られる発光の輝度変化で表される劣化曲線が極大値を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、前記第１の層は、前記陽極に接しており、前記第１の層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、前記第１の層は、前記陽極に接しており、前記第４の層は、前記発光層に接しており、前記第１の層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、前記第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、前記第１の層は、前記陽極に接しており、前記第４の層は、前記発光層に接しており、前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、前記第３の有機化合物と前記第２の有機化合物とのＨＯＭＯ準位の差は０．２ｅＶ以下であり、前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、前記第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、前記第１の層は、前記陽極に接しており、前記第４の層は、前記発光層に接しており、前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、前記第２の有機化合物は、第１の正孔輸送性骨格を有し、前記第３の有機化合物は、第２の正孔輸送性骨格を有し、前記第４の有機化合物は、第３の正孔輸送性骨格を有し、前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、前記第１の正孔輸送性骨格、前記第２の正孔輸送性骨格および前記第３の正孔輸送性骨格は、各々独立に、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれか一であり、前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、前記第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、前記第１の層は、前記陽極に接しており、前記第４の層は、前記発光層に接しており、前記第１の層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、前記第４の層は、第７の有機化合物と第８の有機化合物を有し、前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、前記第７の有機化合物は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、前記第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、前記第１の層は、前記陽極に接しており、前記第４の層は、前記発光層に接しており、前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、前記第４の層は、第７の有機化合物と第８の有機化合物を有し、前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、前記第３の有機化合物と前記第２の有機化合物とのＨＯＭＯ準位の差は０．２ｅＶ以下であり、前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、前記第７の有機化合物は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、前記第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第４の層における前記第８の有機化合物の濃度が、前記発光層側から前記陰極側に向かって低くなる発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、第１の発光デバイスと、第１の色変換層とを有する発光装置であって、前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、前記第１の層は、前記陽極に接しており、前記第４の層は、前記発光層に接しており、前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、前記第４の層は、第７の有機化合物と第８の有機化合物を有し、前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、前記第２の有機化合物は、第１の正孔輸送性骨格を有し、前記第３の有機化合物は、第２の正孔輸送性骨格を有し、前記第４の有機化合物は、第３の正孔輸送性骨格を有し、前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、前記第１の正孔輸送性骨格、前記第２の正孔輸送性骨格および前記第３の正孔輸送性骨格は、各々独立に、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれか一であり、前記第７の有機化合物は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、前記第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第７の有機化合物の電子移動度が、前記第６の有機化合物の電子移動度よりも小さい発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位と、前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位との差が０．２ｅＶ以下である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位が、前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも深い発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の有機化合物が、ジベンゾフラン骨格を有する有機化合物である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の有機化合物と前記第３の有機化合物とが同じ物質である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第５の有機化合物が青色蛍光材料である発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の発光デバイスに一定の電流を流した際に得られる発光の輝度変化で表される劣化曲線が極大値を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記光を吸収して発光する第１の物質が量子ドットである発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の発光デバイスが微小共振構造を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光装置はさらに第２の発光デバイスと、第２の色変換層とを有し、前記第２の色変換層は、光を吸収して発光する第２の物質を含み、前記第２の発光デバイスからの光は前記第２の色変換層に入射し、前記第２の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構成を有し、前記第１の物質からの発光の波長と、前記第２の物質からの発光の波長が異なる発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の物質が量子ドットである発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の発光デバイスが微小共振構造を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光装置はさらに第３の発光デバイスを有し、前記第３の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構造を有し、前記第３の発光デバイスからの発光は色変換層を介さずに発光装置外に射出する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光装置はさらに第３の発光デバイスと光を散乱する機能を有する構造とを有し、前記第３の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構造を有し、前記第３の発光デバイスからの発光が前記光を散乱する機能を有する構造を介して発光装置外に射出する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光装置はさらに第３の発光デバイスと、第１の着色層と、第２の着色層と、樹脂層とを有し、前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層と、前記第１の着色層と、を介して射出され、前記第２の発光デバイスからの発光は、前記第２の色変換層と、前記第２の着色層と、を介して射出され、前記第３の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構造を有し、前記第３の発光デバイスからの発光は、前記樹脂層を介して射出される発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の発光デバイスが微小共振構造を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、筐体と、を有する照明装置である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光デバイスを用いた画像表示デバイスを含む。また、発光デバイスにコネクター、例えば異方導電性フィルム又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光デバイスに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、発光装置に含む場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様では、新規発光デバイスを提供することができる。または、寿命の良好な発光デバイスを提供することができる。または、発光効率の良好な発光デバイスを提供することができる。または、駆動電圧の低い発光デバイスを提供することができる。
または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することができる。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
（Ａ）、（Ｂ）発光装置の概略図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）発光デバイスの概略図。 （Ａ）、（Ｂ）発光デバイスの発光領域を説明する図。 （Ａ）、（Ｂ）発光デバイスの発光領域を説明する図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）発光装置の概略図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）発光装置の概略図。 （Ａ）、（Ｂ）発光装置の概略図。 （Ａ）表示装置の上面図、（Ｂ）表示装置の断面図。 （Ａ）、（Ｂ）発光装置の断面図。 発光装置の断面図。 （Ａ）、（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｃ）電子機器を表す図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）電子機器を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 （Ａ）、（Ｂ）電子機器を表す図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）電子機器を表す図。 電子オンリー素子の構造を示す図。 電子オンリー素子の電流密度−電圧特性を示す図。 直流電圧７．０ＶにおけるＺＡＤＮ：Ｌｉｑ（１：１）の算出されたキャパシタンスＣの周波数特性を示す図。 直流電圧７．０ＶにおけるＺＡＤＮ：Ｌｉｑ（１：１）の−ΔＢの周波数特性を示す図。 各有機化合物における電子移動度の電界強度依存特性を示す図。 発光装置の模式図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）電子輸送層における濃度について説明する図。 半導体装置の構成例を示す斜視図。 （Ａ）、（Ｂ）半導体装置の構成例を示す斜視図。 （Ａ）、（Ｂ）トランジスタの構造例を示す断面図。 電子機器を説明する図。 実施例のデバイスの規格化輝度の経時変化を示すグラフ。 実施例のデバイスの規格化輝度の経時変化を示すグラフ。 実施例のデバイスの規格化輝度の経時変化を示すグラフ。
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は当業者であれば容易に理解される。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。
（実施の形態１）
近年、量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ、ＱＤ）を用いた色変換技術が液晶ディスプレイなどの分野において実用化されている。ＱＤは、数ｎｍサイズの半導体ナノ結晶であり、１×１０３個から１×１０６個程度の原子から構成されている。ＱＤは、電子や正孔、励起子がその内部に閉じ込められた結果、それらのエネルギー状態が離散的となり、また、サイズに依存してエネルギーシフトする。すなわち、同じ物質から構成されるＱＤであっても、サイズによって発光波長が異なるため、用いるＱＤのサイズを変更することによって容易に発光波長を調整することができる。
また、ＱＤは、その離散性が位相緩和を制限するため発光スペクトルのピーク幅が狭く、色純度のよい発光を得ることができる。すなわち、ＱＤを用いた色変換層を用いることによって、色純度の高い発光を得ることが可能であり、ＢＴ．２０２０規格やＢＴ．２１００規格に対応する色域であるＲｅｃ．２０２０をカバーする発光を得る事も可能である。
ＱＤを用いた色変換層は、有機化合物の発光物質を用いた色変換層と同様に、発光デバイスから発した光を吸収して再発光するフォトルミネッセンスによって当該発光デバイスの光をより長波長の光に変換している。そのため、ディスプレイ用途として色変換層を応用する場合、フルカラーを再現するために要求される三原色のうち最も波長の短い青色の光を発光デバイスから得、緑と赤の光を色変換により得る構成が採用されている。
すなわち、色変換方式が採用されたディスプレイでは用いられる青色発光デバイスの特性がその特性の多くを支配することになり、結果としてより特性の良好な青色発光デバイスが求められている。
本発明の一態様の発光装置は、図１（Ａ）に示すように、発光デバイス２０７と色変換層２０５を有する画素２０８を有しており、発光デバイス２０７から射出した光は、色変換層２０５へ入射する構成となっている。発光デバイス２０７は第１の電極２０１と第２の電極２０３との間にＥＬ層２０２を有している。また、色変換層２０５には、ＱＤが含まれていることが好ましく、入射された光を吸収し、所定の波長の光を射出する機能を有する。色変換層２０５がＱＤを含む場合、発光スペクトルのピーク幅が狭く、色純度のよい発光を得ることができる。
上記色変換層２０５は、入射された光を吸収し、所定の波長の光を射出する機能を有する物質が含まれているが、当該入射された光を吸収し、所定の波長の光を射出する機能を有する物質としては、フォトルミネッセンスを呈する無機材料や有機材料等様々な発光物質を用いることが可能である。特に無機材料であるＱＤは、上述したように発光スペクトルのピーク幅が狭く、色純度の良好な発光を得られる。また、無機物質であるＱＤは本質的な安定性に優れる、理論的な内部量子効率はほぼ１００％であるなどの理由からも好適である。
ＱＤを含む色変換層２０５は、ＱＤが分散された溶媒を塗布および乾燥、焼成することによって形成することができる。また、あらかじめＱＤが分散されたシートも開発されている。色ごとの塗り分けは、インクジェットなどの液滴吐出法や、印刷法で行う、または、ＱＤが分散された溶媒を形成面に塗布し、乾燥や焼成、固化などの定着を行った後、フォトリソグラフィーなどを用いてエッチングすればよい。
ＱＤとしては、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、複数の第１４族元素からなる化合物、第４族から第１４族に属する元素と第１６族元素との化合物、第２族元素と第１６族元素との化合物、第１３族元素と第１５族元素との化合物、第１３族元素と第１７族元素との化合物、第１４族元素と第１５族元素との化合物、第１１族元素と第１７族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、各種半導体クラスター、金属ハロゲンペロブスカイト類などのナノサイズ粒子を挙げることができる。
具体的には、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、セレン化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＩＩ）（ＰｂＴｅ）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、テルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、セレン化ガリウム（Ｇａ２Ｓｅ３）、硫化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｓ３）、セレン化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｓｅ３）、テルル化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｔｅ３）、硫化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｓ３）、セレン化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｓｅ３）、テルル化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｔｅ３）、硫化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｓ３）、セレン化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｓｅ３）、テルル化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｔｅ３）、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）、硫化バリウム（ＢａＳ）、セレン化バリウム（ＢａＳｅ）、テルル化バリウム（ＢａＴｅ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、セレン化カルシウム（ＣａＳｅ）、テルル化カルシウム（ＣａＴｅ）、硫化ベリリウム（ＢｅＳ）、セレン化ベリリウム（ＢｅＳｅ）、テルル化ベリリウム（ＢｅＴｅ）、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）、硫化ゲルマニウム（ＧｅＳ）、セレン化ゲルマニウム（ＧｅＳｅ）、テルル化ゲルマニウム（ＧｅＴｅ）、硫化錫（ＩＶ）（ＳｎＳ２）、硫化錫（ＩＩ）（ＳｎＳ）、セレン化錫（ＩＩ）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（ＩＩ）（ＳｎＴｅ）、酸化鉛（ＩＩ）（ＰｂＯ）、フッ化銅（Ｉ）（ＣｕＦ）、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｓｅ）、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）、酸化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＳ）、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、硫化鉄（ＩＩ）（ＦｅＳ）、酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ）、硫化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＳ２）、酸化バナジウム（ＩＩ）（ＶＯ）、酸化バナジウム（ＩＶ）（ＶＯ２）、酸化タングステン（ＩＶ）（ＷＯ２）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ５、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ５Ｏ９など）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ゲルマニウム（Ｇｅ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物（ＣｄＺｎＳｅ）、インジウムと砒素とリンの化合物（ＩｎＡｓＰ）、カドミウムとセレンと硫黄の化合物（ＣｄＳｅＳ）、カドミウムとセレンとテルルの化合物（ＣｄＳｅＴｅ）、インジウムとガリウムと砒素の化合物（ＩｎＧａＡｓ）、インジウムとガリウムとセレンの化合物（ＩｎＧａＳｅ）、インジウムとセレンと硫黄の化合物（ＩｎＳｅＳ）、銅とインジウムと硫黄の化合物（例えばＣｕＩｎＳ２）およびこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型ＱＤを用いても良い。例えば、ＣｄＳｘＳｅ（１−ｘ）（ｘは０から１の任意の数）で表される合金型ＱＤは、ｘを変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
ＱＤの構造としては、コア型、コア−シェル型、コア−マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア−シェル型やコア−マルチシェル型のＱＤを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛（ＺｎＳ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）が挙げられる。
また、ＱＤは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、ＱＤの表面には保護剤が付着している又は保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着している又は保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤（又は保護基）としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンｎ−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンｎ−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ（ｎ−ヘキシル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン、トリ（ｎ−デシル）アミン等の第３級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、アルコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、３級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類等が挙げられる。
色変換層２０５に含まれる物質がＱＤであった場合、ＱＤは自身の発光波長付近から短波長側に、短波長の光程吸収強度が高い連続した吸収スペクトルを有する。そのため、複数の発光色を必要とするディスプレイである場合、各色の画素の発光デバイスに含まれる発光中心物質は共通の物質で良く、図１（Ｂ）で示したように画素の色ごとに発光デバイスの作り分けを行わなくても良くなり、比較的安価に発光装置を作製することができる。
図１（Ｂ）では、例として、青、緑、赤の三色の光をそれぞれ呈する画素を示した。第１の画素２０８Ｂは青色発光を呈する。第１の画素２０８Ｂは第１の電極２０１Ｂと第２の電極２０３を有しており、それらはどちらか一方が反射電極、他方が半透過・半反射電極であり、且つ、どちらか一方が陽極で他方が陰極となっている。また、同様に、緑色の発光を呈する第２の画素２０８Ｇ、および赤色の発光を呈する第３の画素２０８Ｒが図示されており、それぞれ第１の電極２０１Ｇおよび第２の電極２０３、第１の電極２０１Ｒおよび第２の電極２０３を有している。図１（Ｂ）では、第１の電極２０１Ｂ、２０１Ｇおよび２０１Ｒが反射電極且つ陽極であり、第２の電極２０３が半透過・半反射電極である構成を例示している。第１の電極２０１Ｂ、２０１Ｇおよび２０１Ｒは絶縁体２００上に形成される。また、隣り合う画素と光が混じるのを防ぐために画素と画素の間にはブラックマトリクス２０６が設けられていることが好ましい。ブラックマトリクス２０６は、インクジェット法などで色変換層を形成する際のバンクと兼ねていても良い。
また、第１の画素２０８Ｂ、第２の画素２０８Ｇ、第３の画素２０８Ｒにおける第１の電極２０１Ｂ、２０１Ｇ、２０１Ｒと第２の電極２０３との間には、ＥＬ層２０２が挟まれている。ＥＬ層２０２は第１の画素２０８Ｂ、第２の画素２０８Ｇ、第３の画素２０８Ｒにおいて共通であっても、分離していても良いが、複数の画素において共通している方が製造しやすくコスト的に有利である。また、ＥＬ層２０２は通常、機能分離された複数の層によって構成されるが、一部が複数の画素において共有されており、一部が各画素で独立していても良い。
第１の画素２０８Ｂ、第２の画素２０８Ｇ、第３の画素２０８Ｒは、第１の電極、第２の電極およびＥＬ層から構成される第１の発光デバイス２０７Ｂ、第２の発光デバイス２０７Ｇ、第３の発光デバイス２０７Ｒを有している。なお、図１（Ｂ）では、第１の画素２０８Ｂ、第２の画素２０８Ｇ、第３の画素２０８Ｒは共通のＥＬ層２０２を有する構成を例示した。
第１の発光デバイス２０７Ｂ、第２の発光デバイス２０７Ｇ、第３の発光デバイス２０７Ｒは、第１の電極と第２の電極のいずれか一方を反射電極とし、他方を半透過・半反射電極とすることで、微小共振構造を有する発光デバイスとすることができる。共振させることが可能な波長は、反射電極の表面と、半透過・半反射電極の表面との光学的距離２０９で決まる。この光学的距離２０９を、共振させたい波長をλとして、λ／２の整数倍とすることで、波長λの光を増幅することができる。光学的距離２０９の調整は、ＥＬ層の正孔注入層や、正孔輸送層、電極の一部として反射電極上に形成する透明電極層などで調節することが可能である。図１（Ｂ）の発光装置は、ＥＬ層が第１の発光デバイス２０７Ｂ、第２の発光デバイス２０７Ｇ、第３の発光デバイス２０７Ｒで共通であり、発光中心物質も同一であることから、発光デバイスの光学的距離２０９は第１の画素２０８Ｂ、第２の画素２０８Ｇ、第３の画素２０８Ｒで共通であるため、簡便に形成することができる。なお、それぞれの画素でＥＬ層２０２を作り分けた場合は、当該ＥＬ層からの光に合わせて光学的距離２０９を形成すればよい。
保護層２０４は第２の電極２０３上に設けられる。また、第１の発光デバイス２０７Ｂ、第２の発光デバイス２０７Ｇ、第３の発光デバイス２０７Ｒに悪影響を及ぼす物質や環境から保護するために保護層２０４が設けられる。保護層２０４には、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料や、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。
第１の色変換層２０５Ｇは、第２の発光デバイス２０７Ｇの光を吸収して発光する物質が含まれている。第２の発光デバイス２０７Ｇからの発光は第１の色変換層２０５Ｇに入射し、波長の長い光に変換されて射出する。第２の色変換層２０５Ｒには第３の発光デバイス２０７Ｒからの光を吸収して発光する物質が含まれている。第３の発光デバイス２０７Ｒからの発光は、第２の色変換層２０５Ｒに入射し、波長の長い光に変換されて射出する。
なお、第１の画素２０８Ｂは、色変換層を介さない光を発するため、光の三原色の内、最もエネルギーの高い青色の光を発する画素であることが好ましい。また、同様の理由から、第１の画素２０８Ｂ、第２の画素２０８Ｇ、第３の画素２０８Ｒの発光を同じ色とする場合、青色発光であることが好ましい。この場合、これら発光デバイスに含まれる発光中心物質は同じ物質であることがコスト的に有利であるが、異なる発光中心物質を用いても良い。
また、このように画素の色ごとに発光デバイスを作り分けない場合、当該発光デバイスが有する発光中心物質は青色発光（発光のピーク波長が４２０ｎｍ乃至４８０ｎｍ程度。発光中心物質の発光としては、溶液状態のＰＬスペクトルで算出する。発光デバイスのＥＬ層を構成する有機化合物の比誘電率は３程度であるため、発光デバイスの発光スペクトルとの齟齬を避ける目的で、前記発光中心物質を溶液状態にするための溶媒の比誘電率は、室温において１以上１０以下であることが好ましく、より好ましくは２以上５以下である。溶媒の具体例としては、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロメタンが挙げられる。また、室温における比誘電率が２以上５以下で、溶解性が高く、汎用的な溶媒がより好ましい。例えば、トルエンやクロロホルムがより好ましい。）であることが好ましい。
なお、これらの画素は、各々カラーフィルタをさらに有していても良い。
発光デバイス２０７は、図２（Ａ）乃至（Ｃ）のような構成を有する発光デバイスである。以下に本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスについて説明する。
図２（Ａ）に、本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスを表す図を示す。本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスは、第１の電極１０１と、第２の電極１０２、ＥＬ層１０３を有しており、当該ＥＬ層は、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３および電子輸送層１１４を有している。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）における第１の電極１０１、第２の電極１０２およびＥＬ層１０３は、図１（Ａ）における第１の電極２０１、第２の電極２０３およびＥＬ層２０２に相当する。
なお、図２（Ａ）におけるＥＬ層１０３には、これらに加えて電子注入層１１５が図示されているが、発光デバイスの構成はこれに限られることはない。上述の構成を有していれば、他の機能を有する層が含まれていても良い。
正孔注入層１１１には、第１の有機化合物と第２の有機化合物とが含まれる。第１の有機化合物は第２の有機化合物に対し、電子受容性を示す物質である。また、第２の有機化合物はそのＨＯＭＯ準位が−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有する物質である。第２の有機化合物が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔輸送層１１２への正孔の注入が容易となる。
第１の有機化合物は、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する有機化合物等を用いることができ、そのような物質の中から、上記第２の物質に対して電子受容性を示す物質を適宜選択すれば良い。このような有機化合物としては、例えば、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略量：ＨＡＴ−ＣＮ）、１，３，４，５，７，８−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６−ＴＣＮＮＱ）、２−（７−ジシアノメチレン−１，３，４，５，６，８，９，１０−オクタフルオロ−７Ｈ−ピレン−２−イリデン）マロノニトリル等を挙げることができる。特に、ＨＡＴ−ＣＮのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する［３］ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα，α’，α’’−１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス［４−シアノ−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’−１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス［２，６−ジクロロ−３，５−ジフルオロ−４−（トリフルオロメチル）ベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’−１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス［２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル］などが挙げられる。
第２の有機化合物は、正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましく、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれかを有していることが好ましい。特に、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または９−フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであっても良い。なお、これら第２の有機化合物が、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニル）アミノ基を有する物質であると、寿命の良好な発光デバイスを作製することができるため好ましい。以上のような第２の有機化合物としては、具体的には、Ｎ−（４−ビフェニル）−６，Ｎ−ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−８−アミン（略称：ＢｎｆＡＢＰ）、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニル）−６−フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−８−アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ）、４，４’−ビス（６−フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−８−イル−４’’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ＢｎｆＢＢ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−６−アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（６））、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−８−アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（８））、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３−ｄ］フラン−４−アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（ＩＩ）（４））、Ｎ，Ｎ−ビス［４−（ジベンゾフラン−４−イル）フェニル］−４−アミノ−ｐ−ターフェニル（略称：ＤＢｆＢＢ１ＴＰ）、Ｎ−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−４−ビフェニルアミン（略称：ＴｈＢＡ１ＢＰ）、４−（２−ナフチル）−４’，４’’−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢ）、４−［４−（２−ナフチル）フェニル］−４’，４’’−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢｉ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（６；１’−ビナフチル−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（７；１’−ビナフチル−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ−０３）、４，４’−ジフェニル−４’’−（７−フェニル）ナフチル−２−イルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡＰβＮＢ−０３）、４，４’−ジフェニル−４’’−（６；２’−ビナフチル−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（７；２’−ビナフチル−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ−０３）、４，４’−ジフェニル−４’’−（４；２’−ビナフチル−１−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（５；２’−ビナフチル−１−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ−０２）、４−（４−ビフェニリル）−４’−（２−ナフチル）−４’’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢ）、４−（３−ビフェニリル）−４’−［４−（２−ナフチル）フェニル］−４’’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、４−（４−ビフェニリル）−４’−［４−（２−ナフチル）フェニル］−４’’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、４−フェニル−４’−（１−ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ビス（１−ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＢ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−［４’−（カルバゾール−９−イル）ビフェニル−４−イル］トリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ）、４’−［４−（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］トリス（１，１’−ビフェニル−４−イル）アミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ−０２）、４−ジフェニル−４’−（２−ナフチル）−４’’−｛９−（４−ビフェニリル）カルバゾール）｝トリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉβＮＢ）、Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］ −Ｎ−［４−（１−ナフチル）フェニル］−９，９’−スピロビ（９Ｈ−フルオレン）−２−アミン（略称：ＰＣＢＮＢＳＦ）、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニリル）−９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−２−アミン（略称：ＢＢＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］−４−アミン（略称：ＢＢＡＳＦ（４））、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−９，９’−スピロ−ビ（９Ｈ−フルオレン）−４−アミン（略称：ｏＦＢｉＳＦ）、Ｎ−（４−ビフェニル）−Ｎ−（ジベンゾフラン−４−イル）−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＦｒＢｉＦ）、Ｎ−［４−（１−ナフチル）フェニル］−Ｎ−［３−（６−フェニルジベンゾフラン−４−イル）フェニル］−１−ナフチルアミン（略称：ｍＰＤＢｆＢＮＢＮ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−４’−［４−（９−フェニルフルオレン−９−イル）フェニル］トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＢｉ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）等を挙げることができる。
正孔輸送層１１２は、第１の正孔輸送層１１２−１と第２の正孔輸送層１１２−２を有する。第１の正孔輸送層１１２−１は第２の正孔輸送層１１２−２よりも第１の電極１０１側に位置するものとする。なお、第２の正孔輸送層１１２−２は電子ブロック層の機能を同時に担う場合もある。
第１の正孔輸送層１１２−１は第３の有機化合物を、第２の正孔輸送層１１２−２は第４の有機化合物を有している。
第３の有機化合物および第４の有機化合物は正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。第３の有機化合物および第４の有機化合物は上記第２の有機化合物として用いることが可能な有機化合物を同様に用いることができる。
第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位では、第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位の方が深く、その差が０．２ｅＶ以下になるように各々材料を選択することが好ましい。なお、第２の有機化合物と第３の有機化合物は同じ物質であることがさらに好ましい。
また、第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位と、第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位では、第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位の方が深いほうが好ましい。さらに、その差が０．２ｅＶ以下になるように各々材料を選択するとよい。第２の有機化合物乃至第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位が以上のような関係であることによって、各層にスムーズに正孔が注入され、駆動電圧の上昇や発光層における正孔の過少状態を防ぐことができる。
なお、第２の有機化合物乃至第４の有機化合物は、各々正孔輸送性骨格を有することが好ましい。当該正孔輸送性骨格としては、これら有機化合物のＨＯＭＯ準位が浅くなりすぎないカルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格が好ましい。また、これら正孔輸送性骨格が隣り合う層同士の材料（例えば第２の有機化合物と第３の有機化合物または第３の有機化合物と第４の有機化合物）で共通していると、正孔の注入がスムーズになるため好ましい。特にこれらの正孔輸送性骨格としては、ジベンゾフラン骨格が好ましい。
また、隣り合う層に含まれる材料（例えば第２の有機化合物と第３の有機化合物または第３の有機化合物と第４の有機化合物）が同じ材料であるとより正孔の注入がスムーズとなるため好ましい構成である。特に第２の有機化合物と第３の有機化合物が同じ材料である構成が好ましい。
発光層１１３は第５の有機化合物と第６の有機化合物を有している。第５の有機化合物は発光中心物質であり、第６の有機化合物は、第５の有機化合物を分散するためのホスト材料である。
発光中心材料は蛍光発光物質であっても、りん光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示す物質であっても、その他の発光材料であっても構わない。また、単層であっても、異なる発光材料が含まれる複数の層からなっていても良い。なお、本発明の一態様は、発光層１１３が蛍光発光を呈する層、特に、青色の蛍光発光を呈する層である場合により好適に適用することができる。
発光層１１３において、蛍光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。
５，６−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６−ビス［４’−（１０−フェニル−９−アントリル）ビフェニル−４−イル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、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）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、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）、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）、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）、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）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、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）、７，１４−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）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（１，６−ピレン−ジイル）ビス［（６−フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン）−８−アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）、３，１０−ビス［Ｎ−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフト［２，３−ｂ；６，７−ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）、３，１０−ビス［Ｎ−（ジベンゾフラン−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフト［２，３−ｂ；６，７−ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）などが挙げられる。特に、１，６ＦＬＰＡＰｒｎや１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。
発光層１１３において、発光中心材料としてりん光発光物質を用いる場合、用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
トリス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジメチルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｍｐ）３］）、トリス（５−メチル−３，４−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３］）、トリス［４−（３−ビフェニル）−５−イソプロピル−３−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ−３ｂ）３］）のような４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス［３−メチル−１−（２−メチルフェニル）−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−ｍｐ）３］）、トリス（１−メチル−５−フェニル−３−プロピル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１−Ｍｅ）３］）のような１Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ−トリス［（１−２，６−ジイソプロピルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３］）、トリス［３−（２，６−ジメチルフェニル）−７−メチルイミダゾ［１，２−ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ−Ｍｅ）３］）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）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，Ｃ２’］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，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、４４０ｎｍから５２０ｎｍに発光のピークを有する化合物である。
また、トリス（４−メチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）３］）、トリス（４−ｔ−ブチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［６−（２−ノルボルニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［５−メチル−６−（２−メチルフェニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）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）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）３］）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）３］）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、５００ｎｍ〜６００ｎｍに発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｐｍ）］）、ビス［４，６−ジ（ナフタレン−１−イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）、（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）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］）、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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）のような白金錯体や、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）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは、赤色のりん光発光を示す化合物であり、６００ｎｍから７００ｎｍに発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
また、以上で述べたりん光性化合物の他、公知のりん光性発光材料を選択し、用いてもよい。
ＴＡＤＦ材料としてはフラーレン及びその誘導体、アクリジン及びその誘導体、エオシン誘導体等を用いることができる。またマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等も挙げられる。
また、以下の構造式に示される２−（ビフェニル−４−イル）−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）や、９−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＴｚｎ）、９−［４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル］−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２−［４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル］−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＸＺ−ＴＲＺ）、３−［４−（５−フェニル−５，１０−ジヒドロフェナジン−１０−イル）フェニル］−４，５−ジフェニル−１，２，４−トリアゾール（略称：ＰＰＺ−３ＴＰＴ）、３−（９，９−ジメチル−９Ｈ−アクリジン−１０−イル）−９Ｈ−キサンテン−９−オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４−（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ−ＤＰＳ）、１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン（略称：ＡＣＲＳＡ）、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の一方または両方を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ピリジン骨格、ジアジン骨格（ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格）、およびトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため好ましい。特に、ベンゾフロピリミジン骨格、ベンゾチエノピリミジン骨格、ベンゾフロピラジン骨格、ベンゾチエノピラジン骨格はアクセプター性が高く、信頼性が良好なため好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の少なくとも一を有することが好ましい。なお、フラン骨格としてはジベンゾフラン骨格が、チオフェン骨格としてはジベンゾチオフェン骨格が、それぞれ好ましい。また、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、インドロカルバゾール骨格、ビカルバゾール骨格、３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール骨格が特に好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環の電子供与性とπ電子不足型複素芳香環の電子受容性が共に強くなり、Ｓ１準位とＴ１準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。また、π電子過剰型骨格として、芳香族アミン骨格、フェナジン骨格等を用いることができる。また、π電子不足型骨格として、キサンテン骨格、チオキサンテンジオキサイド骨格、オキサジアゾール骨格、トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、アントラキノン骨格、フェニルボランやボラントレン等の含ホウ素骨格、ベンゾニトリルまたはシアノベンゼン等のニトリル基またはシアノ基を有する芳香環や複素芳香環、ベンゾフェノン等のカルボニル骨格、ホスフィンオキシド骨格、スルホン骨格等を用いることができる。このように、π電子不足型複素芳香環およびπ電子過剰型複素芳香環の少なくとも一方の代わりにπ電子不足型骨格およびπ電子過剰型骨格を用いることができる。
なお、ＴＡＤＦ材料とは、Ｓ１準位とＴ１準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。
また、２種類の物質で励起状態を形成する励起錯体（エキサイプレックス、エキシプレックスまたはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）は、Ｓ１準位とＴ１準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なＴＡＤＦ材料としての機能を有する。
なお、Ｔ１準位の指標としては、低温（例えば７７Ｋから１０Ｋ）で観測される燐光スペクトルを用いればよい。ＴＡＤＦ材料としては、その蛍光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＳ１準位とし、燐光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＴ１準位とした際に、そのＳ１とＴ１の差が０．３ｅＶ以下であることが好ましく、０．２ｅＶ以下であることがさらに好ましい。
また、ＴＡＤＦ材料を発光中心材料として用いる場合、ホスト材料のＳ１準位はＴＡＤＦ材料のＳ１準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のＴ１準位はＴＡＤＦ材料のＴ１準位より高いことが好ましい。
発光層のホスト材料としては、電子輸送性を有する材料や正孔輸送性を有する材料、上記ＴＡＤＦ材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。
正孔輸送性を有する材料としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、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’−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］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。また、上記第２の有機化合物の例として挙げた有機化合物も用いることができる。
電子輸送性を有する材料としては、例えば、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（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（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、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）、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）、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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス〔３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル〕ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
ホスト材料として用いることが可能なＴＡＤＦ材料としては、先に挙げたものを同様に用いることができる。ＴＡＤＦ材料をホスト材料として用いると、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが、逆項間交差によって一重項励起エネルギーに変換され、さらに発光中心物質へエネルギー移動することで、発光デバイスの発光効率を高めることができる。このとき、ＴＡＤＦ材料がエネルギードナーとして機能し、発光中心物質がエネルギーアクセプターとして機能する。
これは、上記発光中心物質が蛍光発光物質である場合に、非常に有効である。また、このとき、高い発光効率を得るためには、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位は、蛍光発光物質のＳ１準位より高いことが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光物質のＳ１準位より高いことが好ましい。したがって、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光物質のＴ１準位より高いことが好ましい。
また、蛍光発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈するＴＡＤＦ材料を用いることが好ましい。そうすることで、ＴＡＤＦ材料から蛍光発光物質への励起エネルギーの移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため、好ましい。
また、効率よく三重項励起エネルギーから逆項間交差によって一重項励起エネルギーが生成されるためには、ＴＡＤＦ材料でキャリア再結合が生じることが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが蛍光発光物質の三重項励起エネルギーに移動しないことが好ましい。そのためには、蛍光発光物質は、蛍光発光物質が有する発光団（発光の原因となる骨格）の周囲に保護基を有すると好ましい。該保護基としては、π結合を有さない置換基が好ましく、飽和炭化水素が好ましく、具体的には炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、炭素数３以上１０以下のトリアルキルシリル基が挙げられ、保護基が複数あるとさらに好ましい。π結合を有さない置換基は、キャリアを輸送する機能に乏しいため、キャリア輸送やキャリア再結合に影響をほとんど与えずに、ＴＡＤＦ材料と蛍光発光物質の発光団との距離を遠ざけることができる。ここで、発光団とは、蛍光発光物質において発光の原因となる原子団（骨格）を指す。発光団は、π結合を有する骨格が好ましく、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環を有すると好ましい。縮合芳香環または縮合複素芳香環としては、フェナントレン骨格、スチルベン骨格、アクリドン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格等が挙げられる。特にナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、クリセン骨格、トリフェニレン骨格、テトラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格、クマリン骨格、キナクリドン骨格、ナフトビスベンゾフラン骨格を有する蛍光発光物質は蛍光量子収率が高いため好ましい。
蛍光発光物質を発光中心物質として用いる場合、ホスト材料としては、アントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。ホスト材料として用いるアントラセン骨格を有する物質としては、ジフェニルアントラセン骨格、特に９，１０−ジフェニルアントラセン骨格を有する物質が化学的に安定であるため好ましい。また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯが０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯが０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。したがって、さらにホスト材料として好ましいのは、９，１０−ジフェニルアントラセン骨格およびカルバゾール骨格（あるいはベンゾカルバゾール骨格やジベンゾカルバゾール骨格）を同時に有する物質である。なお、上記の正孔注入・輸送性の観点から、カルバゾール骨格に換えて、ベンゾフルオレン骨格やジベンゾフルオレン骨格を用いてもよい。このような物質の例としては、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、３−［４−（１−ナフチル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）、６−［３−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン（略称：２ｍＢｎｆＰＰＡ）、９−フェニル−１０−｛４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ビフェニル−４’−イル｝アントラセン（略称：ＦＬＰＰＡ）、９−（１−ナフチル）−１０−［４−（２−ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ−βＮＰＡｎｔｈ）等が挙げられる。特に、ＣｚＰＡ、ｃｇＤＢＣｚＰＡ、２ｍＢｎｆＰＰＡ、ＰＣｚＰＡは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。
なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料を混合することによって、発光層１１３の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の重量比は、正孔輸送性を有する材料：電子輸送性を有する材料＝１：１９〜１９：１とすればよい。
なお、上記混合された材料の一部として、りん光発光物質を用いることができる。りん光発光物質は、発光中心材料として蛍光発光物質を用いる際に蛍光発光物質へ励起エネルギーを供与するエネルギードナーとして用いることができる。
また、これら混合された材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は発光材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため好ましい。また、当該構成を用いることで駆動電圧も低下するため好ましい。
なお、励起錯体を形成する材料の少なくとも一方は、りん光発光物質であってもよい。そうすることで、三重項励起エネルギーを逆項間交差によって効率よく一重項励起エネルギーへ変換することができる。
効率よく励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性を有する材料のＨＯＭＯ準位が電子輸送性を有する材料のＨＯＭＯ準位以上であると好ましい。また、正孔輸送性を有する材料のＬＵＭＯ準位が電子輸送性を有する材料ののＬＵＭＯ準位以上であると好ましい。なお、材料のＬＵＭＯ準位およびＨＯＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって測定される材料の電気化学特性（還元電位および酸化電位）から導出することができる。
なお、励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性を有する材料の発光スペクトル、電子輸送性を有する材料の発光スペクトル、およびこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする（あるいは長波長側に新たなピークを持つ）現象を観測することにより確認することができる。あるいは、正孔輸送性を有する材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性を有する材料の過渡ＰＬ、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡ＰＬを比較し、混合膜の過渡ＰＬ寿命が、各材料の過渡ＰＬ寿命よりも長寿命成分を有する、あるいは遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡ＰＬは過渡エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性を有する材料の過渡ＥＬ、電子輸送性を有する材料の過渡ＥＬ及びこれらの混合膜の過渡ＥＬを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。
電子輸送層１１４は、発光層１１３に接して設けられる。また、電子輸送層１１４は、電子輸送性を有し、且つそのＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上の第７の有機化合物を有している。第７の有機化合物は電子輸送性を有する有機化合物であり、アントラセン骨格を含むことが好ましい。また、電子輸送層１１４はさらにアルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体である第８の有機化合物を含んでいても良い。すなわち、電子輸送層１１４は、第７の有機化合物単体で構成されていても良いし、第７の有機化合物と第８の有機化合物の混合材料のように、第７の有機化合物とその他の物質からなる混合材料から構成されていても良い。
なお、上記第７の有機化合物は、アントラセン骨格と複素環骨格を含むことがさらに好ましく、当該複素環骨格としては、含窒素５員環骨格が好ましい。含窒素５員環骨格としては、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環のように２つの複素原子を環に含む含窒素５員環骨格を有することが特に好ましい。
その他第７の有機化合物として用いることが可能な電子輸送性を有する有機化合物としては、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性を有する有機化合物、または上記蛍光発光物質のホスト材料として用いることが可能な有機化合物として挙げたものを用いることができる。
また、上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体としては、リチウムの有機錯体が好ましく、特に、８−ヒドロキシキノリナトリチウム（略称：Ｌｉｑ）が好ましい。
また、電子輸送層１１４を構成する材料は、その電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましい。
また、電子輸送層１１４を構成する材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合における電子移動度が第６の有機化合物または発光層１１３を構成する材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合における電子移動度よりも小さいことが好ましい。電子輸送層における電子の輸送性を落とすことにより発光層への電子の注入量を制御することができ、発光層が電子過多の状態になることを防ぐことができる。
発光層が電子過多の状態になると、図３（Ａ）に示したように発光領域１２０が一部に限定されることによりその部分の負担が大きくなり、劣化が促進されてしまう。また、再結合できずに発光層を電子が通過してしまうことでも、寿命や発光効率が低下する。本発明の一態様では、電子輸送層１１４における電子の輸送性を落とすことにより、図３（Ｂ）のように発光領域１２０を広げ、発光層１１３を構成する材料への負担を分散させることで、寿命が長く発光効率の良好な発光デバイスを提供することができる。
また、このような構成を有する発光デバイスでは、電流密度一定の条件における駆動試験によって得られた輝度の劣化曲線において、極大値を有する形状を示す場合がある。すなわち、本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスの劣化曲線は、時間の経過に従って輝度が上昇する部分を有する形状となる場合がある。このような劣化挙動を示す発光デバイスは、いわゆる初期劣化と呼ばれる駆動初期の急激な劣化を当該輝度上昇により相殺することが可能となり、初期劣化が小さく、且つ非常に良好な駆動寿命を有する発光デバイスとすることが可能となる。
なおこのような、極大値を有する劣化曲線の微分を取ると、その値が０である部分が存在するため、換言すると、劣化曲線の微分に０となる部分が存在する本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスは初期劣化が小さく、非常に寿命が良好な発光デバイスとすることができる。
なお、この現象は、図４（Ａ）に示したように、発光に寄与しない再結合が非発光再結合領域１２１で生じることが原因で現れる現象と考えられる。上述の構成を有する本発明の発光デバイスでは、駆動初期では正孔の注入障壁が小さいこと、および電子輸送層１１４の電子輸送性が比較的低いことにより、発光領域１２０（すなわち再結合領域）が電子輸送層１１４側に寄った状態で形成される。また、電子輸送層１１４に含まれる第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上と比較的高いことから、正孔が一部、電子輸送層１１４まで達しており、電子輸送層１１４でも再結合が起こり、非発光再結合領域１２１が形成される。なお、この現象は、第６の有機化合物と第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位の差が０．２ｅＶ以内である場合にも起こる場合がある。
ここで、駆動時間が経過することによって、キャリアバランスが変化するにしたがって、図４（Ｂ）のように発光領域１２０（再結合領域）が正孔輸送層１１２側に移動してゆく。非発光再結合領域１２１が減少することで、再結合したキャリアのエネルギーを有効に発光に寄与させることが可能となり、駆動初期と比較して輝度の上昇が起こる。この輝度上昇が発光デバイスの駆動初期に現れる急激な輝度低下、いわゆる初期劣化を相殺することで初期劣化が小さく、また駆動寿命の長い発光デバイスを提供することが可能となるのである。なお、本明細書等において、上記の発光デバイスをＲｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ−Ｓｉｔｅ Ｔａｉｌｏｒｉｎｇ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ構造（ＲｅＳＴＩ構造）と呼称する場合がある。
なお、初期劣化を抑えることが可能であることで、有機ＥＬデバイスの大きな弱点の一つとして未だ論われる焼き付きの問題、その低減のためになされる出荷前のエイジングの手間を大きく低減することが可能となる。
また、上記の輝度の上昇は、電子輸送層内部に電子輸送性の有機化合物と電子供与性の物質の混合比を変えた領域を形成することにより顕著に起こるようになる。すなわち、第２の電極側から第１の電極に向かって電子供与性の物質の濃度が上昇するように電子輸送層１１４を形成する。この構成を実現する構造としては、濃度勾配を持つような構造、または電子輸送性の有機化合物と電子供与性の物質の混合比が異なる層を複数積層する構造などが挙げられる。
図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に、電子輸送層１１４における電子供与性の物質の濃度を説明する図を示す。図２２（Ａ）、（Ｂ）は、電子供与性の物質の濃度が連続的に変化する場合の模式図であり、図２２（Ｃ）、（Ｄ）は、電子供与性の物質の濃度が階段状に変化する場合の模式図である。また、図２２（Ａ）、（Ｂ）においては、電子輸送層１１４が１層の中で濃度勾配を有する構成を例示しており、図２２（Ｃ）においては、電子輸送層１１４が２層の積層構造であり、２つの層のそれぞれで濃度勾配を有する構成を例示しており、図２２（Ｄ）においては、電子輸送層１１４が３層の積層構造であり、３つの層のそれぞれで濃度勾配を有する構成を例示している。
なお、図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、電子輸送層１１４において、陽極側、すなわち発光層１１３側の電子供与性の物質の濃度が高い方が、初期劣化を抑制することができるため好適である。ただし、本発明の一態様の発光装置はこれに限定されず、陽極側、すなわち発光層１１３側の電子供与性の物質の濃度が低くてもよい。
以上のような構成を有する本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスは、寿命の良好な発光デバイスとすることが可能である。
続いて、上述の発光デバイスにおけるその他の構造や材料の例について説明する。本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスは、上述のように第１の電極１０１と第２の電極１０２の一対の電極間に複数の層からなるＥＬ層１０３を有し、当該ＥＬ層１０３は少なくとも第１の電極１０１側より、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２、発光層１１３および電子輸送層１１４を含む。
ＥＬ層１０３に含まれる上記以外の層については特に限定はなく、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することができる。
第１の電極１０１は、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）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て形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ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、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、通常スパッタリング法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。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、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方法などがある。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もできる。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。グラフェンも用いることができる。なお、ここでは仕事関数が大きく、陽極を形成する材料として代表的な物質を列挙したが、本発明の一態様では、正孔注入層１１１に、正孔輸送性を有する有機化合物と、当該有機化合物に対し電子受容性を示す物質とを含む複合材料を用いるため、仕事関数に関わらず電極材料を選択することができる。
ＥＬ層１０３の積層構造については、本実施の形態では、図２（Ａ）に示すように、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２、発光層１１３、電子輸送層１１４に加えて電子注入層１１５を有する構成、及び図２（Ｂ）に示すように、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２、発光層１１３、電子輸送層１１４に加えて電荷発生層１１６を有する構成の２種類の構成について説明する。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、正孔輸送層１１２（第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２）、発光層１１３および電子輸送層１１４に関しては、上述したため、繰り返しとなる記載を省略する。上記を参照されたい。
電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、電子注入層１１５として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含む層を設けても良い。電子注入層１１５は、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものや、エレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。
また、電子注入層１１５の代わりに電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に電荷発生層１１６を設けても良い（図２（Ｂ））。電荷発生層１１６は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層１１６には、少なくともＰ型層１１７が含まれる。Ｐ型層１１７は、上述の正孔注入層１１１を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またＰ型層１１７は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプター材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。Ｐ型層１１７に電位をかけることによって、電子輸送層１１４に電子が、陰極である第２の電極１０２に正孔が注入され、発光デバイスが動作する。
なお、電荷発生層１１６はＰ型層１１７の他に電子リレー層１１８及び電子注入バッファ層１１９のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
電子リレー層１１８は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層１１９とＰ型層１１７との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層１１８に含まれる電子輸送性を有する物質のＬＵＭＯ準位は、Ｐ型層１１７における電子受容性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層１１４における電荷発生層１１６に接する層に含まれる物質のＬＵＭＯ準位との間であることが好ましい。電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質におけるＬＵＭＯ準位の具体的なエネルギー準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。なお、電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
電子注入バッファ層１１９には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファ層１１９が、電子輸送性を有する物質と電子供与性物質を含んで形成される場合には、電子供与性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層１１４を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。
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）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、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）等の元素周期表の第１族または第２族に属する元素、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（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。しかしながら、第２の電極１０２と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ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、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、インクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。また、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、ＥＬ層１０３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。例えば、真空蒸着法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。
また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層１１３に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における再結合領域に近いキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光材料もしくは、発光層に含まれる発光材料が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光デバイス（積層型素子、タンデム型素子ともいう）の態様について、図２（Ｃ）を参照して説明する。この発光デバイスは、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する発光デバイスである。一つの発光ユニットは、図２（Ａ）で示したＥＬ層１０３とほぼ同様な構成を有する。つまり、図２（Ｃ）で示す発光デバイスは複数の発光ユニットを有する発光デバイスであり、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）で示した発光デバイスは、１つの発光ユニットを有する発光デバイスであるということができる。
図２（Ｃ）において、第１の電極１５１と第２の電極１５２との間には、第１の発光ユニット１６１と第２の発光ユニット１６２が積層されており、第１の発光ユニット１６１と第２の発光ユニット１６２との間には電荷発生層１６３が設けられている。第１の電極１５１と第２の電極１５２はそれぞれ図２（Ａ）における第１の電極１０１と第２の電極１０２に相当し、図２（Ａ）の説明で述べたものと同じものを適用することができる。また、第１の発光ユニット１６１と第２の発光ユニット１６２は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
電荷発生層１６３は、第１の電極１５１と第２の電極１５２に電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。すなわち、図２（Ｃ）において、陽極の電位の方が陰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１６３は、第１の発光ユニット１６１に電子を注入し、第２の発光ユニット１６２に正孔を注入するものであればよい。
電荷発生層１６３は、図２（Ｂ）にて説明した電荷発生層１１６と同様の構成で形成することが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、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、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層１６３に接している場合は、電荷発生層１６３が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。
また、電荷発生層１６３に電子注入バッファ層１１９を設ける場合、当該電子注入バッファ層１１９が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、陽極側の発光ユニットには必ずしも電子注入層を形成する必要はない。
図２（Ｃ）では、２つの発光ユニットを有する発光デバイス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デバイスについても、同様に適用することが可能である。図２（Ｃ）の発光デバイスのように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層１６３で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
図２１は、図２（Ｃ）と同様に、複数の発光ユニットを有する発光デバイスを適用した場合の本発明の一態様の発光装置の模式図である。基板１００上に第１の電極１５１が形成され、第１の発光層１１３−１を有する第１の発光ユニット１６１と、第２の発光層１１３−２を有する第２の発光ユニット１６２が電荷発生層１６３を介して積層している構成である。発光デバイスから発した光は、色変換層２０５を介してまたはそのまま射出する。なお、さらにカラーフィルタ２２５Ｒ、２２５Ｇ、２２５Ｂを介して色純度を向上させても良い。なお、図２１においては、カラーフィルタ２２５Ｂを設ける構成を例示したがこれに限定されない。例えば、図２１において、カラーフィルタ２２５Ｂの代わりに、オーバーコート層を設ける構成としてもよい。オーバーコート層としては、有機樹脂材料、代表的には、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂を用いれば良い。なお、本明細書等において、カラーフィルタ層は着色層と、オーバーコート層は樹脂層と、それぞれ呼称する場合がある。よって、カラーフィルタ２２５Ｒを第１の着色層と、カラーフィルタ２２５Ｇを第２の着色層と、それぞれ呼称しても良い。
また、上述のＥＬ層１０３や第１の発光ユニット１６１、第２の発光ユニット１６２及び電荷発生層などの各層や電極は、例えば、蒸着法（真空蒸着法を含む）、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて形成することができる。また、それらは低分子材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子材料を含んでも良い。
ここで、フルカラーディスプレイの色再現性に注目すると、より豊かな色域を表現するためには、色純度の良好な光を得る事が肝要である。有機化合物からの発光は、無機化合物からの発光と比較して、ブロードなスペクトルを有していることが多く、十分な色純度を有する発光を得るために微小共振構造（マイクロキャビティ構造）を利用したスペクトルの狭線化が行われることが好ましい。
実際に、適切なドーパントを用いて、適切に微小共振構造を適用した発光デバイスでは、前述のＢＴ．２０２０規格に準ずる青色発光を得る事ができる。この際、発光デバイスが有する微小共振構造が、青色の光を強める構成を有することで色純度が良好で、効率も高い発光装置を得ることができる。
微小共振構造を有する発光デバイスは、発光デバイスの一対の電極を、反射電極と半透過・半反射電極とから構成することにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極は上述の第１の電極１０１と第２の電極１０２に相当し、どちらか一方を反射電極、他方を半透過・半反射電極とすればよい。
微小共振構造を有する発光デバイスは、ＥＬ層に含まれる発光層から全方向に射出される発光が、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振することで、ある波長の光を増幅し、また当該光は指向性を有する光となる。
反射電極は、可視光の反射率が４０％乃至１００％、好ましくは７０％乃至１００％であり、かつ抵抗率が１×１０−２Ωｃｍ以下であるとする。反射電極を形成する材料としては、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌを含む合金等が挙げられる。Ａｌを含む合金としては、ＡｌとＬ（Ｌは、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びランタン（Ｌａ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等が挙げられ、例えばＡｌとＴｉ、またはＡｌとＮｉとＬａを含む合金等である。アルミニウムは、抵抗値が低く、光の反射率が高い。また、アルミニウムは、地殻における存在量が多く、安価であるため、アルミニウムを用いることによる発光デバイスの作製コストを低減することができる。また、銀（Ａｇ）、またはＡｇとＮ（Ｎは、イットリウム（Ｙ）、Ｎｄ、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、Ａｌ、Ｔｉ、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、または金（Ａｕ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等を用いても良い。銀を含む合金としては、例えば、銀とパラジウムと銅を含む合金、銀と銅を含む合金、銀とマグネシウムを含む合金、銀とニッケルを含む合金、銀と金を含む合金、銀とイッテルビウムを含む合金等が挙げられる。その他、タングステン、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅、チタンなどの遷移金属を用いることができる。
なお、反射電極とＥＬ層１０３との間に光透過性を有する導電材料で光路長調整層として透明電極層を形成し、反射電極と透明電極層の２層で第１の電極１０１とすることもできる。透明電極層を用いることで、微小共振構造の光路長（キャビティ長）を調整することもできる。光透過性を有する導電材料としては、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、チタンを含有した酸化インジウム−錫酸化物、インジウム−チタン酸化物、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などの金属酸化物を挙げることができる。
半透過・半反射電極は、可視光の反射率が２０％乃至８０％、好ましくは４０％乃至７０％であり、抵抗率が１×１０−２Ωｃｍ以下であるとする。半透過・半反射電極としては、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することができる。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、チタンを含有した酸化インジウム−錫酸化物、インジウム−チタン酸化物、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などの金属酸化物を用いることができる。また、光を透過する程度（好ましくは、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さ）の金属薄膜を用いることができる。金属としては、例えば、Ａｇ、またはＡｇとＡｌ、ＡｇとＭｇ、ＡｇとＡｕ、ＡｇとＹｂなどの合金等を用いることができる。
反射電極と、半透過・半反射電極は、第１の電極１０１、第２の電極１０２のどちらであっても良い。また、陽極、陰極のどちらであっても構わない。
なお、トップエミッション構造を有する発光デバイスである場合、第２の電極１０２のＥＬ層１０３に接する面と反対の面に有機キャップ層を設けることで光取出し効率を向上させることができる。有機キャップ層を設けることによって、電極と空気界面における屈折率差を低減できるため、光取出し効率を向上させることができる。有機キャップ層の膜厚は５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは３０ｎｍ以上９０ｎｍ以下である。また、有機キャップ層は分子量３００以上１２００以下の有機化合物層を用いると良い。また、導電性を有する有機材料であることが好ましい。半透過・半反射電極は、ある程度の透光性を維持するため膜厚を薄くする必要があり、薄いと導電性が悪化する場合がある。ここで有機キャップ層に導電性を有する材料を用いることで、光取出し効率を向上させつつ、導電性を確保し、発光デバイス作製の歩留まりを向上させることができる。なお、可視光領域の光の吸収が少ない有機化合物を好適に用いることができる。有機キャップ層には、ＥＬ層１０３に用いた有機化合物を用いることもできる。この場合、ＥＬ層１０３を成膜した成膜装置若しくは成膜室で有機キャップ層を成膜できるため、簡便に有機キャップ層を成膜することができる。
当該発光デバイスは、上述の反射電極に接して設けられた透明電極や、正孔注入層、正孔輸送層などキャリア輸送層の厚みを変え反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離（キャビティ長）を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。
なお、微小共振構造（マイクロキャビティ構造）は、反射電極のＥＬ層側の界面と、半透過・半反射電極のＥＬ層側の界面との間の光学的距離（光路長）が、増幅したい波長をλｎｍとすると、λ／２の整数倍であることが好ましい。
また、発光のうち、反射電極によって反射されて戻ってきた光（第１の反射光）は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光（第１の入射光）と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を（２ｎ−１）λ／４（ただし、ｎは１以上の自然数、λは増幅したい発光の波長）に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第１の反射光と第１の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
マイクロキャビティ構造を有することで、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。また、色変換層へ入る光の確率も高めることができる。
ところで、マイクロキャビティ構造を介して狭線化された光は、画面に対して垂直方向に強い指向性を有する光となることが知られている。一方で、上記ＱＤを用いた色変換層を介した光は、ＱＤや発光性の有機化合物からの発光は全方向に射出されることから指向性は殆ど有さない。基本的に、色変換層を介すことで発光デバイスからの発光は多少ロスするので、色変換層を用いたディスプレイにおいては、最も短波長の光である青色発光を発光デバイスから直接得て、緑と赤の光は色変換層を介して得る構成になる。そのため、緑色の画素および赤色の画素と、青色の画素との間に、配光特性の違いが生じてしまう。このような配光特性の大きな違いは、視野角依存性を生み、表示品質の悪化に直結する。特に、テレビなどのように大画面、大人数で視聴される場合、その影響が大きい。
そこで、本発明の一態様の発光装置では、色変換層を介さない画素に光を散乱する機能を有する構造を設ける、または、色変換層を介した画素に指向性を付与する構造を有していても良い。
光を散乱する機能を有する構造は、発光デバイスから発する光が発光装置の外部に出てゆく光路上に設けられていれば良い。微小共振構造を有する発光デバイスから発する光は、強い指向性を有するが、当該光を散乱する機能を有する構造によって散乱されることによってそれを弱めることができ、または、散乱された光を指向性を有する光とすることができ、色変換層を介した光と介さない光とを同様の配光特性を有する光とすることができる。これにより上記視野角依存性を低減させることができる。
図５（Ａ）乃至（Ｃ）には、第１の画素２０８Ｂに、第１の発光デバイス２０７Ｂから発する光を散乱する機能を有する構造２０５Ｂを設けた構成を示した。第１の発光デバイス２０７Ｂから発する光を散乱する機能を有する構造２０５Ｂは、図５（Ａ）および図５（Ｂ）のように第１の発光デバイスからの発する光を散乱する物質を含む層であっても、図５（Ｃ）のように第１の発光デバイスからの発する光を散乱する構造体を有する構成であっても良い。
図６（Ａ）乃至（Ｃ）には、変形例をしめした。図６（Ａ）は、図５（Ａ）における光を散乱する機能を有する構造２０５Ｂの代わりに、さらに青色のカラーフィルタの機能を兼ねた層２１５Ｂを有している。また、図６（Ｂ）、（Ｃ）は、光を散乱する機能を有する構造２０５Ｂと青色のカラーフィルタ２２５Ｂを共に有する態様を示した。なお、青色のカラーフィルタ２２５Ｂは図６（Ｂ）、（Ｃ）のように、光を散乱する機能を有する構造２０５Ｂと接して形成しても良いが、封止基板など、他の構造体に形成しても良い。これにより、当該発光装置は指向性を有した光を散乱しつつ色純度がさらに向上する。また、外光の反射も抑制することができるため、より良好な表示を得る事ができる。
第１の画素２０８Ｂからの光は、第１の発光デバイス２０７Ｂからの光を構造２０５Ｂを介して射出させたことで、指向性の小さい光とすることが可能となる。これにより、色による配光特性の違いが緩和され、表示品質の高い発光装置とすることが可能となる。
また、図７（Ａ）および（Ｂ）に示す本発明の一態様の発光装置では、第１の色変換層から発する光に指向性を付与する手段２１０Ｇおよび２１０Ｒが設けられている。第１の色変換層から発する光に指向性を付与する手段は、どのような手段でも良いが、例えば色変換層を挟むように半透過半反射層を形成し、微小共振構造を形成すれば良い。なお、図７（Ａ）は色変換層の上下に半透過半反射層を形成した態様、図７（Ｂ）は色変換層の発光デバイス側の半透過半反射層を発光デバイスの第２の電極（半透過・半反射電極）と兼用した態様である。
第２の画素２０８Ｇおよび第３の画素２０８Ｒからの光は、色変換層から発する光に指向性を付与する手段２１０Ｇおよび２１０Ｒを設けることにより指向性の大きい光とすることが可能となる。これにより、色による配光特性の違いが緩和され、表示品質の高い発光装置とすることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光装置を用いた表示装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光装置を用いて作製された表示装置について図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は、表示装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−ＢおよびＣ−Ｄで切断した断面図である。この表示装置は、発光装置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（ソース線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース線駆動回路６０１及びゲート線駆動回路６０３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）６０９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８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０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線駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
素子基板６１０はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ 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て作製すればよい。
画素や駆動回路に用いられるトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、逆スタガ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型のトランジスタでもボトムゲート型トランジスタでもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等を用いることができる。または、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
ここで、上記画素や駆動回路に設けられるトランジスタの他、後述するタッチセンサ等に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ状態における電流を低減できる。
上記酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）で表記される酸化物を含む酸化物半導体であることがより好ましい。
ここで、本発明の一態様に用いることができる酸化物半導体について、以下に説明を行う。
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、および非晶質酸化物半導体などがある。
ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ−ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形、および七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ−ＯＳが、ａ−ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム、および酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、および酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶性の高い酸化物半導体である。一方、ＣＡＡＣ−ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（ＶＯ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう）など）の少ない酸化物半導体ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。
ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する酸化物半導体の一種である、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
ａ−ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ−ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
また、上述の酸化物半導体以外として、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳを用いてもよい。
ＣＡＣ−ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、ＣＡＣ−ＯＳは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
半導体層として上述の酸化物半導体材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、上述の半導体層を有するトランジスタはその低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法など）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
なお、ＦＥＴ６２３はソース線駆動回路６０１に形成されるトランジスタの一つを示すものである。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成すれば良い。また、本実施の形態では、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６０２はスイッチング用ＦＥＴ６１１と、電流制御用ＦＥＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された陽極６１３とを含む複数の画素により形成されているが、これに限定されず、３つ以上のＦＥＴと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。
なお、陽極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリルを用いることにより形成することができる。
また、後に形成するＥＬ層等の被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４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６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４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６１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
陽極６１３上には、ＥＬ層６１６、および陰極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、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、窒化チタン膜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６１６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６１６は、図２で説明したような構成を含んでいる。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、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）であっても良い。
さらに、ＥＬ層６１６上に形成された陰極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光が陰極６１７を透過させる場合には、陰極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、陽極６１３、ＥＬ層６１６、陰極６１７でもって、発光デバイスが形成されている。当該発光デバイスは実施の形態１に記載の発光デバイスである。なお、画素部は複数の発光デバイスが形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態１に記載の発光デバイスと、それ以外の構成を有する発光デバイスの両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光デバイス６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７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、シール材で充填される場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けことで水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリット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６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ 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。
図８には示されていないが、陰極上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜や無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材６０５の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層、等の露出した側面を覆って設けることができる。
保護膜には、水などの不純物を透過しにくい材料を用いることができる。したがって、水などの不純物が外部から内部に拡散することを効果的に抑制することができる。
保護膜を構成する材料としては、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料や、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。
保護膜は、段差被覆性（ステップカバレッジ）の良好な成膜方法を用いて形成することが好ましい。このような手法の一つに、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がある。ＡＬＤ法を用いて形成することができる材料を、保護膜に用いることが好ましい。ＡＬＤ法を用いることで緻密な、クラックやピンホールなどの欠陥が低減された、または均一な厚さを備える保護膜を形成することができる。また、保護膜を形成する際に加工部材に与える損傷を、低減することができる。
例えばＡＬＤ法を用いて保護膜を形成することで、複雑な凹凸形状を有する表面や、タッチパネルの上面、側面及び裏面にまで均一で欠陥の少ない保護膜を形成することができる。
以上のようにして、実施の形態１に記載の発光装置を用いて作製された表示装置を得ることができる。
本実施の形態における表示装置は、実施の形態１に記載の発光装置を用いているため、良好な特性を備えた表示装置とすることができる。具体的には、実施の形態１に記載の発光装置は寿命の長い発光装置であるため、信頼性の良好な表示装置とすることができる。また、実施の形態１に記載の発光装置を用いた表示装置は発光効率が良好なため、消費電力の小さい表示装置とすることが可能である。
図９には青色発光を呈する発光デバイスを形成し、色変換層を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図９（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光デバイスの第１の電極１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光デバイスの第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
また、図９（Ａ）では色変換層（赤色の色変換層１０３４Ｒ、緑色の色変換層１０３４Ｇ）は透明な基材１０３３に設けている。また、ブラックマトリクス１０３５をさらに設けても良い。色変換層及びブラックマトリクスが設けられた透明な基材１０３３は、位置合わせし、基板１００１に固定する。なお、色変換層及びブラックマトリクス１０３５は、オーバーコート層１０３６で覆われていても良い。
図９（Ｂ）では色変換層（赤色の色変換層１０３４Ｒ、緑色の色変換層１０３４Ｇ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示した。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した発光装置では、ＦＥＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図１０に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。ＦＥＴと発光デバイスの陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
発光デバイスの第１の電極１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図１０のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、青色の発光が得られるような素子構造とする。
図１０のようなトップエミッションの構造では色変換層（赤色の色変換層１０３４Ｒ、緑色の色変換層１０３４Ｇ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するようにブラックマトリクス１０３５を設けても良い。色変換層（赤色の色変換層１０３４Ｒ、緑色の色変換層１０３４Ｇ）やブラックマトリックスはオーバーコート層１０３６によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いることとする。また、色変換層（赤色の色変換層１０３４Ｒ、緑色の色変換層１０３４Ｇ）は第２の電極１０２９上（または第２の電極１０２９上に設けられた保護膜上）に直接設けられていても良い。
なお、上記構成においては、ＥＬ層に複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム型発光デバイスの構成と組み合わせて、一つの発光デバイスに電荷発生層を挟んで複数のＥＬ層を設け、それぞれのＥＬ層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。
トップエミッション型の発光装置では、マイクロキャビティ構造の適用が好適に行える。マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスは、陽極を反射電極、陰極を半透過・半反射電極とすることにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともＥＬ層を有し、少なくとも発光領域となる発光層を有している。
なお、反射電極は、可視光の反射率が４０％乃至１００％、好ましくは７０％乃至１００％であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ωｃｍ以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極は、可視光の反射率が２０％乃至８０％、好ましくは４０％乃至７０％であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ωｃｍ以下の膜であるとする。
ＥＬ層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。
当該発光デバイスは、透明導電膜や上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。
なお、反射電極によって反射されて戻ってきた光（第１の反射光）は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光（第１の入射光）と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を（２ｎ−１）λ／４（ただし、ｎは１以上の自然数、λは増幅したい発光の波長）に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第１の反射光と第１の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
なお、上記構成においては、ＥＬ層に複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム型発光デバイスの構成と組み合わせて、一つの発光デバイスに電荷発生層を挟んで複数のＥＬ層を設け、それぞれのＥＬ層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスをその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスは寿命が良好であり、信頼性の良好な発光デバイスである。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、信頼性の良好な発光部を有する電子機器とすることが可能である。
上記発光デバイスを適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図１１（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示部７１０３は、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスをマトリクス状に配列して構成されている。
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図１１（Ｂ１）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスをマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。図１１（Ｂ１）のコンピュータは、図１１（Ｂ２）のような形態であっても良い。図１１（Ｂ２）のコンピュータは、キーボード７２０４、ポインティングデバイス７２０６の代わりに第２の表示部７２１０が設けられている。第２の表示部７２１０はタッチパネル式となっており、第２の表示部７２１０に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第２の表示部７２１０は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部７２０３もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。
図１１（Ｃ）は、携帯端末の一例を示している。携帯電話機は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機は、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスをマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２を有している。
図１１（Ｃ）に示す携帯端末は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯端末内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯端末の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１および実施の形態２に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
以上の様に実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを備えた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。実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いることにより信頼性の高い電子機器を得ることができる。
図１２（Ａ）は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
掃除ロボット５１００は、上面に配置されたディスプレイ５１０１、側面に配置された複数のカメラ５１０２、ブラシ５１０３、操作ボタン５１０４を有する。また図示されていないが、掃除ロボット５１００の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット５１００は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット５１００は、無線による通信手段を備えている。
掃除ロボット５１００は自走し、ゴミ５１２０を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。
また、掃除ロボット５１００はカメラ５１０２が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ５１０３に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ５１０３の回転を止めることができる。
ディスプレイ５１０１には、バッテリーの残量や、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット５１００が走行した経路をディスプレイ５１０１に表示させてもよい。また、ディスプレイ５１０１をタッチパネルとし、操作ボタン５１０４をディスプレイ５１０１に設けてもよい。
掃除ロボット５１００は、スマートフォンなどの携帯電子機器５１４０と通信することができる。カメラ５１０２が撮影した画像は、携帯電子機器５１４０に表示させることができる。そのため、掃除ロボット５１００の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ５１０１の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器で確認することもできる。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ５１０１に用いることができる。
図１２（Ｂ）に示すロボット２１００は、演算装置２１１０、照度センサ２１０１、マイクロフォン２１０２、上部カメラ２１０３、スピーカ２１０４、ディスプレイ２１０５、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７、移動機構２１０８を備える。
マイクロフォン２１０２は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ２１０４は、音声を発する機能を有する。ロボット２１００は、マイクロフォン２１０２およびスピーカ２１０４を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
ディスプレイ２１０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット２１００は、使用者の望みの情報をディスプレイ２１０５に表示することが可能である。ディスプレイ２１０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ２１０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット２１００の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
上部カメラ２１０３および下部カメラ２１０６は、ロボット２１００の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ２１０７は、移動機構２１０８を用いてロボット２１００が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット２１００は、上部カメラ２１０３、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。本発明の一態様の発光装置はディスプレイ２１０５に用いることができる。
図１２（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。
本発明の一態様の発光装置は表示部５００１および表示部５００２に用いることができる。
実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスは、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図１３に実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域５２００乃至表示領域５２０３は実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いて設けられた表示である。
表示領域５２００と表示領域５２０１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを搭載した表示装置である。実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスは、陽極と陰極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域５２０２はピラー部分に設けられた実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを搭載した表示装置である。表示領域５２０２には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域５２０３は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示領域５２０３はまたナビゲーション情報、速度計や回転計、走行距離、燃料計、ギア状態、エアコンの設定などを表示することで、様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域５２００乃至表示領域５２０２にも設けることができる。また、表示領域５２００乃至表示領域５２０３は照明装置として用いることも可能である。
また、図１４（Ａ）、（Ｂ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０は筐体５１５１、表示領域５１５２および屈曲部５１５３を有している。図１４（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末５１５０を示す。図１４（Ｂ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末を示す。携帯情報端末５１５０は、大きな表示領域５１５２を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。
表示領域５１５２は屈曲部５１５３により半分に折りたたむことができる。屈曲部５１５３は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸び。屈曲部５１５３は２ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上の曲率半径を有して折りたたまれる。
なお、表示領域５１５２は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域５１５２に用いることができる。
また、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末９３１０を示す。図１５（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。図１５（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末９３１０を示す。図１５（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０を示す。携帯情報端末９３１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示パネル９３１１はヒンジ９３１３によって連結された３つの筐体９３１５に支持されている。なお、表示パネル９３１１は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。また、表示パネル９３１１は、ヒンジ９３１３を介して２つの筐体９３１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末９３１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル９３１１に用いることができる。
＜参考例＞
本参考例では、各実施例で用いた有機化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位および電子移動度の算出方法について説明する。
ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出することができる。
測定装置としては電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一し、参照電極に対する酸化電位Ｅａ［Ｖ］および還元電位Ｅｃ［Ｖ］を測定した。Ｅａは酸化−還元波の中間電位とし、Ｅｃは還元−酸化波の中間電位とした。ここで、本参考例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であることが分かっているため、ＨＯＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅａ、ＬＵＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅｃという式から、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をそれぞれ求めることができる。
電子移動度はインピーダンス分光法（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＳ法）により測定することが可能である。
ＥＬ材料のキャリア移動度の測定は、過渡光電流法（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ：ＴＯＦ法）や空間電荷制限電流（Ｓｐａｃｅ−ｃｈａｒｇｅ−ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ：ＳＣＬＣ）のＩ−Ｖ特性から求める方法（ＳＣＬＣ法）などが古くから知られている。ＴＯＦ法は実際の有機ＥＬ素子と比較してかなり厚い膜厚の試料が必要となる。ＳＣＬＣ法ではキャリア移動度の電界強度依存性が得られないなどの欠点がある。ＩＳ法では、測定に必要とする有機膜の膜厚が数百ｎｍ程度と薄いため、比較的少量のＥＬ材料でも成膜することが可能であり、実際のＥＬ素子に近い膜厚で移動度を測定できることが特徴であり、キャリア移動度の電界強度依存性も得ることができる。
ＩＳ法では、ＥＬ素子に微小正弦波電圧信号（Ｖ＝Ｖ０［ｅｘｐ（ｊωｔ）］）を与え、その応答電流信号（Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ［ｊ（ωｔ＋φ）］）の電流振幅と入力信号との位相差より、ＥＬ素子のインピーダンス（Ｚ＝Ｖ／Ｉ）を求める。高周波電圧から低周波電圧まで変化させて素子に印加させれば、インピーダンスに寄与する様々な緩和時間を有する成分を分離、測定することができる。
ここで、インピーダンスの逆数であるアドミタンスＹ（＝１／Ｚ）は、下記式（１）のようにコンダクタンスＧとサセプタンスＢで表すことができる。
さらに、単一電荷注入（ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）モデルにより、それぞれ下記式（２）および（３）を算出することができる。ここで、ｇ（式（４））は微分コンダクタンスである。なお、式中Ｃは静電容量（キャパシタンス）、θはωｔであり走行角、ωは角周波数を表す。ｔは走行時間である。解析には電流の式、ポアソンの式、電流連続の式を用い、拡散電流およびトラップ準位の存在を無視している。
静電容量の周波数特性から移動度を算出する方法が−ΔＢ法である。また、コンダクタンスの周波数特性から移動度を算出する方法がωΔＧ法である。
実際には、まず、電子移動度を求めたい材料の電子オンリー素子を作製する。電子オンリー素子とは、キャリアとして電子のみが流れるように設計された素子である。本明細書では、静電容量の周波数特性から移動度を算出する方法（−ΔＢ法）を説明する。用いた電子オンリー素子の模式図を図１６に示す。
今回、測定用に作製した電子オンリー素子の構造は、図１６に示したように第１の電極１２０１と第２の電極１２０２との間に第１の層１２１０と第２の層１２１１と第３の層１２１２を有する。電子移動度を求めたい材料は第２の層１２１１の材料として用いれば良い。今回は２−｛４−［９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）−２−アントリル］フェニル｝−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ＺＡＤＮ）とＬｉｑの１：１（重量比）の共蒸着膜についてその電子移動度を測定した例を挙げて説明する。具体的な構成例は以下の表にまとめた。
ＺＡＤＮとＬｉｑの共蒸着膜を第２の層１２１１として作製した電子オンリー素子の電流密度−電圧特性を図１７に示す。
インピーダンス測定は、５．０Ｖ〜９．０Ｖの範囲で直流電圧を印加しながら、交流電圧が７０ｍＶ、周波数が１Ｈｚ〜３ＭＨｚの条件で測定を行った。ここで得られたインピーダンスの逆数であるアドミタンス（前述の（１）式）からキャパシタンスを算出する。印加電圧７．０Ｖにおける算出されたキャパシタンスＣの周波数特性を図１８に示す。
キャパシタンスＣの周波数特性は、微小電圧信号により注入されたキャリアによる空間電荷が微小交流電圧に完全には追従できず、電流に位相差が生じることにより得られる。ここで、膜中のキャリアの走行時間は、注入されたキャリアが対向電極に到達する時間Ｔで定義され、以下の式（５）で表される。
負サセプタンス変化（−ΔＢ）は、静電容量変化−ΔＣに角周波数ωを乗じた値（−ωΔＣ）に対応する。その最も低周波側のピーク周波数ｆ’ｍａｘ（＝ωｍａｘ／２π）と走行時間Ｔとの間には、式（３）より、以下の式（６）の関係があることが導出される。
上記測定から算出した（すなわち直流電圧が７．０Ｖの時の）−ΔＢの周波数特性を図１９に示す。図１９より求まる最も低周波側のピーク周波数ｆ’ｍａｘは、図中の矢印で示した。
以上の測定および解析から得られるｆ’ｍａｘから、走行時間Ｔが求まるため（上記式（６）参照）、上記式（５）より、今回で言えば電圧７．０Ｖにおける電子移動度を求めることができる。同様の測定を、直流電圧５．０Ｖ〜９．０Ｖの範囲で行うことで、各電圧（電界強度）での電子移動度が算出できるため、移動度の電界強度依存性も測定できる。
以上のような算出法により、各有機化合物の最終的に得られた電子移動度の電界強度依存性を図２０に、図から読み取った電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００［Ｖ／ｃｍ］１／２の時の電子移動度の値を表１０にそれぞれ示す。
以上のように電子移動度を算出することが可能である。なお、詳しい測定方法に関しては、Ｔａｋａｙｕｋｉ Ｏｋａｃｈｉ 他 ”Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ” Ｖｏｌ． ４７， Ｎｏ． １２， ２００８， ｐｐ． ８９６５−８９７２を参照されたい。
（実施の形態４）
＜半導体装置の構成例＞
本発明の一態様について、図面を用いて説明する。図２３は、ＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ（ヘッドマウントディスプレイ））に用いることができる半導体装置４００の外観を示す斜視図である。
半導体装置４００は、表示モジュール４０１（表示モジュール４０１Ｒおよび表示モジュール４０１Ｌ）、表示制御部４０２、電源部４０３、操作部４０４、スピーカ４０５、外部入出力端子４０６、固定具４０７、およびレンズ４０８を有する。
表示モジュール４０１は、表示制御部４０２から供給される信号に基づいて表示を行う。表示制御部４０２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算回路を備え、外部より供給される映像信号の処理を行う。電源部４０３は、半導体装置４００を駆動するための電源電圧の生成および供給を行う。操作部４０４は、ユーザが半導体装置４００を操作する際に用いる。スピーカ４０５は、外部入出力端子４０６を介して外部より供給される音声信号に応じて動作する。外部入出力端子４０６は、外部より供給される映像信号および音声信号などの各種信号が入出力される。固定具４０７は、半導体装置４００をユーザの頭部に固定するために用いる。レンズ４０８は、表示モジュール４０１を拡大して視認するために用いる。
ユーザは、レンズを介して表示モジュール４０１を視認する。拡大された表示モジュール４０１の画像を視認するため、ユーザは高い没入感を得ることができる。
＜表示モジュールの構成例＞
表示モジュール４０１を拡大して視認するため、表示モジュール４０１に適用する表示パネルは、精細度の高い表示モジュールを適用することが好ましい。図２４（Ａ）、（Ｂ）に、表示モジュール４０１の斜視図を示す。
図２４（Ａ）に示す表示モジュール４０１は、表示装置４１１と、ＦＰＣ４１２（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、を有する。表示装置４１１としては、本発明の一態様の発光装置を適用することができる。
表示モジュール４０１は、基板４２１、基板４２２を有する。表示モジュール４０１は、表示部４３１を有する。
図２４（Ｂ）に、基板４２１側の構成を模式的に示した斜視図を示す。表示部４３１は、基板４２１上に、回路部４４１と、画素回路部４４２と、画素部４４３と、がこの順で積層された構成を有する。また、表示部４３１の外側には、基板４２１上に、ＦＰＣ４１２と接続するための端子部４４４が設けられている。端子部４４４は、複数の配線により構成される配線部４４５を介して回路部４４１と電気的に接続されている。
画素部４４３は、マトリクス状に配列した複数の画素４４３ａを有する。図２４（Ｂ）の右側に、１つの画素４４３ａの拡大図を示している。画素４４３ａは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、及びＷ（白）の４色の副画素を有する。なお、本実施の形態においては、画素４４３ａは、４色の副画素を有する構成について例示したがこれに限定されない。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、及びＢ（青）の３色の副画素を有する構成でもよい。
画素回路部４４２は、マトリクス状に配列した複数の画素回路４４２ａを有する。１つの画素回路４４２ａは、１つの画素４４３ａが有する４つの副画素の発光を制御する回路である。１つの画素回路４４２ａは、１つの副画素の発光を制御する回路が４つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路４４２ａは、１つの副画素につき、１つの選択トランジスタと、１つの電流制御用トランジスタ（駆動トランジスタ）と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースまたはドレインの一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
回路部４４１は、画素回路部４４２の各画素回路４４２ａを駆動する回路を有する。例えば、ゲートドライバ及びソースドライバの一方又は双方を有することが好ましい。このほか、演算回路やメモリ回路、電源回路等を有していてもよい。
ＦＰＣ４１２は、外部から回路部４４１にビデオ信号や電源電位を供給するための配線として機能する。また、ＦＰＣ４１２上にＩＣが実装されていてもよい。
表示モジュール４０１は、画素部４４３の下側に画素回路部４４２や回路部４４１等が積層された構成とすることができるため、表示部４３１の開口率（有効表示面積比）を極めて高くすることができる。例えば表示部４３１の開口率は、４０％以上１００％未満、好ましくは５０％以上９５％以下、より好ましくは６０％以上９５％以下とすることができる。また、画素４４３ａを極めて高密度に配置することが可能で、表示部４３１の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部４３１には、２０００ｐｐｉ以上、好ましくは３０００ｐｐｉ以上、より好ましくは５０００ｐｐｉ以上、さらに好ましくは６０００ｐｐｉ以上であって、２００００ｐｐｉ以下、または３００００ｐｐｉ以下の精細度で、画素４４３ａが配置されることが好ましい。
高精細な表示モジュール４０１は、図２３に示すＨＭＤなどのＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、またはメガネ型のＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器に適用可能な半導体装置４００に好適に用いることができる。高精細な表示モジュール４０１は、レンズを通して表示部を視認する機器に用いても、レンズで拡大された表示部の画素が使用者に視認されにくく、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール４０１は比較的小型の表示部を有する電子機器にも好適に用いることができる。例えばスマートウォッチなどの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
＜トランジスタの構成例＞
高精細な表示モジュール４０１では、微細加工が可能なトランジスタを画素回路部４４２等のトランジスタとして適用することが好ましい。図２５（Ａ）、（Ｂ）に、表示装置４１１に適用可能なトランジスタの断面図を示す。
図２５（Ａ）は表示装置４１１に適用可能なトランジスタ５００のチャネル長方向の断面図であり、図２５（Ｂ）はトランジスタ５００のチャネル幅方向の断面図である。
図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、トランジスタ５００は、絶縁体５１２、絶縁体５１２上に設けられた絶縁体５１４および絶縁体５１６と、絶縁体５１４及び絶縁体５１６に埋め込まれるように配置された導電体５０３と、絶縁体５１６及び導電体５０３の上に配置された絶縁体５２０と、絶縁体５２０の上に配置された絶縁体５２２と、絶縁体５２２の上に配置された絶縁体５２４と、絶縁体５２４の上に配置された酸化物５３０ａと、酸化物５３０ａの上に配置された酸化物５３０ｂと、酸化物５３０ｂ上に互いに離れて配置された導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂと、導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂ上に配置され、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間に重畳して開口が形成された絶縁体５８０と、開口の底面及び側面に配置された酸化物５３０ｃと、酸化物５３０ｃの形成面に配置された絶縁体５５０と、絶縁体５５０の形成面に配置された導電体５６０と、を有する。
また、図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂと、絶縁体５８０との間に絶縁体５４４を配置することが好ましい。また、図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、導電体５６０は、絶縁体５５０の内側に設けられた導電体５６０ａと、導電体５６０ａの内側に埋め込まれるように設けられた導電体５６０ｂと、を有することが好ましい。また、図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、絶縁体５８０、導電体５６０、及び絶縁体５５０の上に絶縁体５７４が配置されることが好ましい。
なお、以下において、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃをまとめて酸化物５３０という場合がある。
なお、トランジスタ５００では、チャネルが形成される領域と、その近傍において、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃの３層を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、酸化物５３０ｂの単層、酸化物５３０ｂと酸化物５３０ａの２層構造、酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃの２層構造、又は４層以上の積層構造を設ける構成にしてもよい。また、トランジスタ５００では、導電体５６０を２層の積層構造として示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体５６０が単層構造であってもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。また図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ５００は一例であり、その構造に限定されず、回路構成や駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。
ここで、導電体５６０は、トランジスタ５００のゲート電極として機能し、導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂは、それぞれソース電極又はドレイン電極として機能する。上記のように、導電体５６０は、絶縁体５８０の開口、及び導電体５４２ａと導電体５４２ｂに挟まれた領域に埋め込まれるように形成される。導電体５６０、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂの配置は、絶縁体５８０の開口に対して自己整合的に選択される。つまり、トランジスタ５００において、ゲート電極を、ソース電極とドレイン電極の間に自己整合的に配置させることができる。よって、導電体５６０を位置合わせのマージンを設けることなく形成することができるので、トランジスタ５００の占有面積の縮小を図ることができる。これにより、半導体装置の微細化、高集積化を図ることができる。
さらに、導電体５６０が、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間の領域に自己整合的に形成されるので、導電体５６０は、導電体５４２ａ又は導電体５４２ｂと重畳する領域を有さない。これにより、導電体５６０と、導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂと、の間に形成される寄生容量を低減することができる。よって、トランジスタ５００のスイッチング速度が向上し、高い周波数特性を有することができる。
導電体５６０は、第１のゲート（トップゲートともいう）電極として機能する場合がある。また、導電体５０３は、第２のゲート（ボトムゲートともいう）電極として機能する場合がある。その場合、導電体５０３に印加する電位を、導電体５６０に印加する電位と連動させず、独立して変化させることで、トランジスタ５００のしきい値電圧を制御することができる。特に、導電体５０３に負の電位を印加することにより、トランジスタ５００のしきい値電圧を０Ｖより大きくし、オフ電流を低減することが可能となる。したがって、導電体５０３に負の電位を印加したほうが、印加しない場合よりも、導電体５６０に印加する電位が０Ｖのときのドレイン電流を小さくすることができる。
導電体５０３は、酸化物５３０、及び導電体５６０と重なる領域を有するように配置する。これにより、導電体５６０、及び導電体５０３に電位を印加した場合、導電体５６０から生じる電界と、導電体５０３から生じる電界と、がつながり、酸化物５３０に形成されるチャネル形成領域を覆うことができる。本明細書等において、第１のゲート電極、及び第２のゲート電極の電界によってチャネル形成領域を電気的に取り囲むトランジスタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造という。
また、導電体５０３は、絶縁体５１４及び絶縁体５１６の開口の内壁に接して導電体５０３ａが形成され、さらに内側に導電体５０３ｂが形成されている。なお、トランジスタ５００では、導電体５０３ａ及び導電体５０３ｂを積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体５０３は、単層、又は３層以上の積層構造として設ける構成にしてもよい。
ここで、導電体５０３ａは、水素原子、水素分子、水分子、銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい。）導電性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい。）導電性材料を用いることが好ましい。なお、本明細書等において、不純物、又は酸素の拡散を抑制する機能とは、上記不純物、又は上記酸素のいずれか一、又は全ての拡散を抑制する機能とする。
例えば、導電体５０３ａが酸素の拡散を抑制する機能を有することにより、導電体５０３ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。
また、導電体５０３が配線の機能を兼ねる場合、導電体５０３ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする、導電性が高い導電性材料を用いることが好ましい。その場合、導電体５０３ａは、必ずしも設けなくともよい。なお、導電体５０３ｂを単層で図示したが、積層構造としてもよく、例えば、チタン又は窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。
絶縁体５２０、絶縁体５２２、及び絶縁体５２４は、第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。
ここで、酸化物５３０と接する絶縁体５２４は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む絶縁体を用いることが好ましい。つまり、絶縁体５２４には、過剰酸素領域が形成されていることが好ましい。このような過剰酸素を含む絶縁体を酸化物５３０に接して設けることにより、酸化物５３０中の酸素欠損を低減し、トランジスタ５００の信頼性を向上させることができる。
過剰酸素領域を有する絶縁体として、具体的には、加熱により一部の酸素が脱離する酸化物材料を用いることが好ましい。加熱により酸素を脱離する酸化物とは、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上４００℃以下の範囲が好ましい。
また、上記過剰酸素領域を有する絶縁体と、酸化物５３０と、を接して加熱処理、マイクロ波処理、又はＲＦ処理のいずれか一又は複数の処理を行ってもよい。当該処理を行うことで、酸化物５３０中の水、又は水素を除去することができる。例えば、酸化物５３０において、ＶＯＨの結合が切断される反応が起きる、別言すると「ＶＯＨ→ＶＯ＋Ｈ」という反応が起きることにより、脱水素化することができる。このとき発生した水素の一部は、酸素と結合してＨ２Ｏとして、酸化物５３０、又は酸化物５３０近傍の絶縁体から除去される場合がある。また、水素の一部は、導電体５４２に拡散又は捕獲（ゲッタリングともいう）される場合がある。
また、上記マイクロ波処理は、例えば、高密度プラズマを発生させる電源を有する装置、又は、基板側にＲＦを印加する電源を有する装置を用いると好適である。例えば、酸素を含むガスを用い、且つ高密度プラズマを用いることより、高密度の酸素ラジカルを生成することができる。また、基板側にＲＦを印加することで、高密度プラズマによって生成された酸素ラジカルを、効率よく酸化物５３０、又は酸化物５３０近傍の絶縁体中に導入することができる。また、上記マイクロ波処理は、圧力を１３３Ｐａ以上、好ましくは２００Ｐａ以上、さらに好ましくは４００Ｐａ以上とすればよい。また、マイクロ波処理を行う装置内に導入するガスとしては、例えば酸素及びアルゴンを用い、酸素流量比（Ｏ２／（Ｏ２＋Ａｒ））は５０％以下、好ましくは１０％以上３０％以下とするとよい。
また、トランジスタ５００の作製工程中において、酸化物５３０の表面が露出した状態で加熱処理を行うと好適である。当該加熱処理は、例えば、１００℃以上４５０℃以下、好ましくは３５０℃以上４００℃以下で行えばよい。なお、加熱処理は、窒素ガスもしくは不活性ガスの雰囲気、又は酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上、もしくは１０％以上含む雰囲気で行う。例えば、加熱処理は酸素雰囲気で行うことが好ましい。これにより、酸化物５３０に酸素を供給して、酸素欠損（ＶＯ）の低減を図ることができる。また、加熱処理は減圧状態で行ってもよい。又は、加熱処理は、窒素ガスもしくは不活性ガスの雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上、又は１０％以上含む雰囲気で行ってもよい。又は、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上、１％以上、又は１０％以上含む雰囲気で加熱処理した後に、連続して窒素ガスもしくは不活性ガスの雰囲気で加熱処理を行ってもよい。
なお、酸化物５３０に加酸素化処理を行うことで、酸化物５３０中の酸素欠損を、供給された酸素により修復させる、別言すると「ＶＯ＋Ｏ→ｎｕｌｌ」という反応を促進させることができる。さらに、酸化物５３０中に残存した水素と、酸化物５３０に供給された酸素と、が反応することで、当該水素をＨ２Ｏとして除去する（脱水化する）ことができる。これにより、酸化物５３０中に残存していた水素が酸素欠損に再結合してＶＯＨが形成されるのを抑制することができる。
また、絶縁体５２４が過剰酸素領域を有する場合、絶縁体５２２は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）ことが好ましい。
絶縁体５２２が、酸素や不純物の拡散を抑制する機能を有することで、酸化物５３０が有する酸素が絶縁体５２０側へ拡散することがなく、好ましい。また、導電体５０３が、絶縁体５２４や酸化物５３０が有する酸素と反応することを抑制することができる。
絶縁体５２２は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）等のいわゆるｈｉｇｈ−ｋ材料を含む絶縁体を単層又は積層で用いることが好ましい。トランジスタの微細化、及び高集積化が進むと、ゲート絶縁膜の薄膜化により、リーク電流等の問題が生じる場合がある。ゲート絶縁膜として機能する絶縁体にｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることで、物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時のゲート電位の低減が可能となる。
特に、不純物、及び酸素等の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）絶縁性材料であるアルミニウム、ハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体を用いるとよい。アルミニウム、ハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、又はアルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。このような材料を用いて絶縁体５２２を形成した場合、絶縁体５２２は、酸化物５３０からの酸素の放出や、トランジスタ５００の周辺部から酸化物５３０への水素等の不純物の混入を抑制する層として機能する。
又は、これらの絶縁体に、例えば、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理してもよい。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン、又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。
また、絶縁体５２０は、熱的に安定していることが好ましい。例えば、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため好適である。また、ｈｉｇｈ−ｋ材料の絶縁体を酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンと組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造の絶縁体５２０を得ることができる。
なお、図２５（Ａ）、（Ｂ）のトランジスタ５００では、３層の積層構造からなる第２のゲート絶縁膜として、絶縁体５２０、絶縁体５２２、及び絶縁体５２４が図示されているが、第２のゲート絶縁膜は、単層、２層、又は４層以上の積層構造を有していてもよい。その場合、同じ材料からなる積層構造に限定されず、異なる材料からなる積層構造でもよい。
トランジスタ５００は、チャネル形成領域を含む酸化物５３０に、酸化物半導体として機能する金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、酸化物５３０として、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種）等の金属酸化物を用いるとよい。特に、酸化物５３０として適用できるＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｌｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはＣＡＣ−ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）であることが好ましい。また、酸化物５３０として、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物を用いてもよい。ＣＡＡＣ−ＯＳ及びＣＡＣ−ＯＳについては後述する。なお、トランジスタ５００のオン電流を高めたい場合においては、酸化物５３０にＩｎ−Ｚｎ酸化物を用いると好適である。酸化物５３０にＩｎ−Ｚｎ酸化物を用いる場合、例えば、酸化物５３０ａにＩｎ−Ｚｎ酸化物を用い、酸化物５３０ｂおよび酸化物５３０ｃにＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いる積層構造、または、酸化物５３０ａにＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用い、酸化物５３０ｂおよび酸化物５３０ｃのいずれか一方にＩｎ−Ｚｎ酸化物を用いる積層構造などが挙げられる。
また、トランジスタ５００には、キャリア濃度の低い金属酸化物を用いることが好ましい。金属酸化物のキャリア濃度を低くする場合においては、金属酸化物中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性又は実質的に高純度真性という。なお、金属酸化物中の不純物としては、例えば、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
特に、金属酸化物に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、金属酸化物中に酸素欠損を形成する場合がある。また、酸化物５３０中の酸素欠損に水素が入った場合、酸素欠損と水素とが結合しＶＯＨを形成する場合がある。ＶＯＨはドナーとして機能し、キャリアである電子が生成されることがある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成する場合がある。したがって、水素が多く含まれている金属酸化物を用いたトランジスタは、ノーマリーオン特性となりやすい。また、金属酸化物中の水素は、熱、電界等のストレスによって動きやすいため、金属酸化物に多くの水素が含まれると、トランジスタの信頼性が悪化する恐れもある。本発明の一態様においては、酸化物５３０中のＶＯＨをできる限り低減し、高純度真性又は実質的に高純度真性にすることが好ましい。このように、ＶＯＨが十分低減された金属酸化物を得るには、金属酸化物中の水分、水素等の不純物を除去すること（脱水、脱水素化処理と記載する場合がある。）と、金属酸化物に酸素を供給して酸素欠損を補填すること（加酸素化処理と記載する場合がある。）が重要である。ＶＯＨ等の不純物が十分に低減された金属酸化物をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
酸素欠損に水素が入った欠陥は、金属酸化物のドナーとして機能しうる。しかしながら、当該欠陥を定量的に評価することは困難である。そこで、金属酸化物においては、ドナー濃度ではなく、キャリア濃度で評価される場合がある。よって、本明細書等では、金属酸化物のパラメータとして、ドナー濃度ではなく、電界が印加されない状態を想定したキャリア濃度を用いる場合がある。つまり、本明細書等に記載の「キャリア濃度」は、「ドナー濃度」と言い換えることができる場合がある。
よって、金属酸化物を酸化物５３０に用いる場合、金属酸化物中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、金属酸化物において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とする。水素等の不純物が十分に低減された金属酸化物をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
また、酸化物５３０に金属酸化物を用いる場合、チャネル形成領域の金属酸化物のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３以下であることが好ましく、１×１０１７ｃｍ−３未満であることがより好ましく、１×１０１６ｃｍ−３未満であることがさらに好ましく、１×１０１３ｃｍ−３未満であることがさらに好ましく、１×１０１２ｃｍ−３未満であることがさらに好ましい。なお、チャネル形成領域の金属酸化物のキャリア濃度の下限値については、特に限定は無いが、例えば、１×１０−９ｃｍ−３とすることができる。
また、酸化物５３０に金属酸化物を用いる場合、導電体５４２（導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂ）と酸化物５３０とが接することで、酸化物５３０中の酸素が導電体５４２へ拡散し、導電体５４２が酸化する場合がある。導電体５４２が酸化することで、導電体５４２の導電率が低下する蓋然性が高い。なお、酸化物５３０中の酸素が導電体５４２へ拡散することを、導電体５４２が酸化物５３０中の酸素を吸収する、と言い換えることができる。
また、酸化物５３０中の酸素が導電体５４２（導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂ）へ拡散することで、導電体５４２ａと酸化物５３０ｂとの間、及び導電体５４２ｂと酸化物５３０ｂとの間に異層が形成される場合がある。当該異層は、導電体５４２よりも酸素を多く含むため、当該異層は絶縁性を有すると推定される。このとき、導電体５４２と、当該異層と、酸化物５３０ｂとの３層構造は、金属−絶縁体−半導体からなる３層構造とみなすことができ、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造という、又はＭＩＳ構造を主としたダイオード接合構造という場合がある。
なお、上記異層は、導電体５４２と酸化物５３０ｂとの間に形成されることに限られない。例えば、異層が、導電体５４２と酸化物５３０ｃとの間に形成される場合がある。又は、導電体５４２と酸化物５３０ｂとの間、及び導電体５４２と酸化物５３０ｃとの間に形成される場合がある。
また、酸化物５３０においてチャネル形成領域として機能する金属酸化物は、バンドギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。このように、バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
酸化物５３０は、酸化物５３０ｂ下に酸化物５３０ａを有することで、酸化物５３０ａよりも下方に形成された構造物から、酸化物５３０ｂへ不純物が拡散することを抑制することができる。また、酸化物５３０ｂ上に酸化物５３０ｃを有することで、酸化物５３０ｃよりも上方に形成された構造物から、酸化物５３０ｂへ不純物が拡散することを抑制することができる。
なお、酸化物５３０は、各金属原子の原子数比が異なる複数の酸化物層の積層構造を有することが好ましい。具体的には、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物において、構成元素中の元素Ｍの原子数比が、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物における、構成元素中の元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物において、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比が、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物における、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物において、元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ｃは、酸化物５３０ａ又は酸化物５３０ｂに用いることができる金属酸化物を用いることができる。
具体的には、酸化物５３０ａとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］の金属酸化物、または１：１：０．５［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、酸化物５３０ｂとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の金属酸化物、または１：１：１［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、酸化物５３０ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］の金属酸化物、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］の金属酸化物、またはＧａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、酸化物５３０ｃを積層構造とする場合の具体例としては、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の金属酸化物と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］の金属酸化物との積層構造、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］の金属酸化物と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の金属酸化物との積層構造、Ｇａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］の金属酸化物と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の金属酸化物との積層構造、酸化ガリウムと、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の金属酸化物との積層構造などが挙げられる。
また、酸化物５３０ａ及び酸化物５３０ｃの伝導帯下端のエネルギーが、酸化物５３０ｂの伝導帯下端のエネルギーより高くなることが好ましい。また、言い換えると、酸化物５３０ａ及び酸化物５３０ｃの電子親和力が、酸化物５３０ｂの電子親和力より小さいことが好ましい。
ここで、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃの接合部において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃの接合部における伝導帯下端のエネルギー準位は、連続的に変化又は連続接合するともいうことができる。このようにするためには、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂとの界面、及び酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃとの界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。
具体的には、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃが、酸素以外に共通の元素を有する（主成分とする）ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、酸化物５３０ｂがＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の場合、酸化物５３０ａ及び酸化物５３０ｃとして、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｇａ−Ｚｎ酸化物、酸化ガリウム等を用いるとよい。
このとき、キャリアの主たる経路は酸化物５３０ｂとなる。酸化物５３０ａ、及び酸化物５３０ｃを上述の構成とすることで、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂとの界面、及び酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃとの界面における欠陥準位密度を低くすることができる。そのため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さくなり、トランジスタ５００は高いオン電流を得られる。
なお、酸化物５３０に用いることができる半導体材料は、上述の金属酸化物に限られない。酸化物５３０として、バンドギャップを有する半導体材料（ゼロギャップ半導体ではない半導体材料）を用いてもよい。例えば、シリコンなどの単体元素の半導体、ヒ化ガリウムなどの化合物半導体、半導体として機能する層状物質（原子層物質、２次元材料などともいう。）などを半導体材料に用いることが好ましい。特に、半導体として機能する層状物質を半導体材料に用いると好適である。
ここで、本明細書等において、層状物質とは、層状の結晶構造を有する材料群の総称である。層状の結晶構造は、共有結合やイオン結合によって形成される層が、ファンデルワールス力のような、共有結合やイオン結合よりも弱い結合を介して積層している構造である。層状物質は、単位層内における電気伝導性が高く、つまり、２次元電気伝導性が高い。半導体として機能し、かつ、２次元電気伝導性の高い材料をチャネル形成領域に用いることで、オン電流の大きいトランジスタを提供することができる。
層状物質として、グラフェン、シリセン、カルコゲン化物などがある。カルコゲン化物は、カルコゲンを含む化合物である。また、カルコゲンは、第１６族に属する元素の総称であり、酸素、硫黄、セレン、テルル、ポロニウム、リバモリウムが含まれる。また、カルコゲン化物として、遷移金属カルコゲナイド、１３族カルコゲナイドなどが挙げられる。
酸化物５３０として、例えば、半導体として機能する遷移金属カルコゲナイドを用いることが好ましい。酸化物５３０として適用可能な遷移金属カルコゲナイドとして、具体的には、硫化モリブデン（代表的にはＭｏＳ２）、セレン化モリブデン（代表的にはＭｏＳｅ２）、モリブデンテルル（代表的にはＭｏＴｅ２）、硫化タングステン（代表的にはＷＳ２）、セレン化タングステン（代表的にはＷＳｅ２）、タングステンテルル（代表的にはＷＴｅ２）、硫化ハフニウム（代表的にはＨｆＳ２）、セレン化ハフニウム（代表的にはＨｆＳｅ２）、硫化ジルコニウム（代表的にはＺｒＳ２）、セレン化ジルコニウム（代表的にはＺｒＳｅ２）などが挙げられる。
酸化物５３０ｂ上には、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂが設けられる。導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂとしては、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ルテニウム、イリジウム、ストロンチウム、ランタンから選ばれた金属元素、又は上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることが好ましい。例えば、窒化タンタル、窒化チタン、タングステン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物等を用いることが好ましい。また、窒化タンタル、窒化チタン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物は、酸化しにくい導電性材料、又は酸素を吸収しても導電性を維持する材料であるため好ましい。更に、窒化タンタル等の金属窒化物膜は、水素又は酸素に対するバリア性があるため好ましい。
また、図２５（Ａ）、（Ｂ）では、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂを単層構造として示したが、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜を積層するとよい。また、チタン膜とアルミニウム膜を積層してもよい。また、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造としてもよい。
また、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。
また、図２５（Ａ）に示すように、酸化物５３０の、導電体５４２ａ（導電体５４２ｂ）との界面とその近傍には、低抵抗領域として領域５４３ａ、及び領域５４３ｂが形成される場合がある。このとき、領域５４３ａはソース領域又はドレイン領域の一方として機能し、領域５４３ｂはソース領域又はドレイン領域の他方として機能する。また、領域５４３ａと領域５４３ｂに挟まれる領域にチャネル形成領域が形成される。
酸化物５３０と接するように上記導電体５４２ａ（導電体５４２ｂ）を設けることで、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）の酸素濃度が低減する場合がある。また、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）に導電体５４２ａ（導電体５４２ｂ）に含まれる金属と、酸化物５３０の成分とを含む金属化合物層が形成される場合がある。このような場合、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）のキャリア濃度が増加し、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）は、低抵抗領域となる。
絶縁体５４４は、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂを覆うように設けられ、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂの酸化を抑制する。このとき、絶縁体５４４は、酸化物５３０の側面を覆い、絶縁体５２４と接するように設けられてもよい。
絶縁体５４４として、ハフニウム、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、タンタル、ニッケル、ゲルマニウム、ネオジム、ランタン、マグネシウム等から選ばれた一種、又は二種以上が含まれた金属酸化物を用いることができる。また、絶縁体５４４として、窒化酸化シリコン又は窒化シリコン等も用いることができる。
特に、絶縁体５４４として、アルミニウム、又はハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体である、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、又はアルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。特に、ハフニウムアルミネートは、酸化ハフニウム膜よりも耐熱性が高い。そのため、後の工程での熱処理において、結晶化しにくいため好ましい。なお、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂが耐酸化性を有する材料、又は酸素を吸収しても著しく導電性が低下しない場合、絶縁体５４４は必須の構成ではない。求めるトランジスタ特性により適宜設計すればよい。
絶縁体５４４を有することで、絶縁体５８０に含まれる水、及び水素等の不純物が、酸化物５３０ｃ及び絶縁体５５０を介して酸化物５３０ｂに拡散することを抑制することができる。また、絶縁体５８０が有する過剰酸素により、導電体５６０が酸化することを抑制することができる。
絶縁体５５０は、第１のゲート絶縁膜として機能する。絶縁体５５０は、酸化物５３０ｃの内側（上面、及び側面）と接するように配置することが好ましい。絶縁体５５０は、上述した絶縁体５２４と同様に、過剰に酸素を含み、かつ加熱により酸素が放出される絶縁体を用いて形成することが好ましい。
具体的には、過剰酸素を有する酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素、及び窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンを用いることができる。特に、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンは熱に対し安定であるため好ましい。
加熱により酸素が放出される絶縁体を、絶縁体５５０として酸化物５３０ｃの上面に接して設けることにより、酸化物５３０ｃを通じて、絶縁体５５０から酸化物５３０ｂのチャネル形成領域に効果的に酸素を供給することができる。また、絶縁体５２４と同様に、絶縁体５５０中の水又は水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。絶縁体５５０の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましい。
また、絶縁体５５０が有する過剰酸素を効率的に酸化物５３０へ供給するために、絶縁体５５０と導電体５６０との間に金属酸化物を設けてもよい。当該金属酸化物は、絶縁体５５０から導電体５６０への酸素拡散を抑制する機能を有することが好ましい。酸素の拡散を抑制する機能を有する金属酸化物を設けることで、絶縁体５５０から導電体５６０への過剰酸素の拡散が抑制される。つまり、酸化物５３０へ供給する過剰酸素量の減少を抑制することができる。また、過剰酸素による導電体５６０の酸化を抑制することができる。当該金属酸化物としては、絶縁体５４４に用いることができる材料を用いればよい。
なお、絶縁体５５０は、第２のゲート絶縁膜と同様に、積層構造としてもよい。トランジスタの微細化、及び高集積化が進むと、ゲート絶縁膜の薄膜化により、リーク電流等の問題が生じる場合がある。このため、ゲート絶縁膜として機能する絶縁体を、ｈｉｇｈ−ｋ材料と、熱的に安定している材料との積層構造とすることで、物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時のゲート電位を低減することが可能となる。また、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造とすることができる。
第１のゲート電極として機能する導電体５６０は、図２５（Ａ）、（Ｂ）では２層構造として示しているが、単層構造でもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。
導電体５６０ａは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等）、銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。導電体５６０ａが酸素の拡散を抑制する機能を有することで、絶縁体５５０に含まれる酸素により導電体５６０ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料としては、例えば、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、又は酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。また、導電体５６０ａとして、酸化物５３０に適用できる酸化物半導体を用いることができる。その場合、導電体５６０ｂをスパッタリング法で成膜することで、導電体５６０ａの電気抵抗値を低下させて導電体にすることができる。これをＯＣ（Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）電極ということができる。
また、導電体５６０ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、導電体５６０ｂは、配線としても機能するため、導電性が高い導電体を用いることが好ましい。また、導電体５６０ｂは積層構造としてもよく、例えば、チタン又は窒化チタンと上記導電性材料との積層構造としてもよい。
絶縁体５８０は、絶縁体５４４を介して、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂ上に設けられる。絶縁体５８０は、過剰酸素領域を有することが好ましい。例えば、絶縁体５８０として、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素、及び窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコン、又は樹脂等を有することが好ましい。特に、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため好ましい。特に、酸化シリコン、及び空孔を有する酸化シリコンは、後の工程で容易に過剰酸素領域を形成することができるため好ましい。
絶縁体５８０は、過剰酸素領域を有することが好ましい。加熱により酸素が放出される絶縁体５８０を、酸化物５３０ｃと接する領域を有するように設けることで、絶縁体５８０中の酸素を、酸化物５３０ｃを通じて、酸化物５３０ａ及び酸化物５３０ｂへと効率良く供給することができる。なお、絶縁体５８０中の水又は水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。
絶縁体５８０の開口は、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間の領域に重畳して形成される。これにより、導電体５６０は、絶縁体５８０の開口、及び導電体５４２ａと導電体５４２ｂに挟まれた領域に埋め込まれるように形成される。
半導体装置を微細化するに当たり、ゲート長を短くすることが求められるが、導電体５６０の導電性が下がらないようにする必要がある。そのために導電体５６０の膜厚を大きくすると、導電体５６０はアスペクト比が高い形状となりうる。本実施の形態では、導電体５６０を絶縁体５８０の開口に埋め込むように設けるため、導電体５６０をアスペクト比の高い形状にしても、工程中に導電体５６０を倒壊させることなく導電体５６０を形成することができる。
絶縁体５７４は、絶縁体５８０の上面、導電体５６０の上面、及び絶縁体５５０の上面に接して設けられることが好ましい。絶縁体５７４をスパッタリング法で成膜することで、絶縁体５５０、及び絶縁体５８０へ過剰酸素領域を設けることができる。これにより、当該過剰酸素領域から、酸化物５３０中に酸素を供給することができる。
例えば、絶縁体５７４として、ハフニウム、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、タンタル、ニッケル、ゲルマニウム、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は二種以上が含まれた金属酸化物を用いることができる。
特に、酸化アルミニウムはバリア性が高く、０．５ｎｍ以上３．０ｎｍ以下の薄膜であっても、水素、及び窒素の拡散を抑制することができる。したがって、スパッタリング法で成膜した酸化アルミニウムは、酸素供給源であるとともに、水素等の不純物のバリア膜としての機能も有することができる。
また、絶縁体５７４の上に、層間膜として機能する絶縁体５８１を設けることが好ましい。絶縁体５８１は、絶縁体５２４等と同様に、膜中の水又は水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。
また、絶縁体５８１、絶縁体５７４、絶縁体５８０、及び絶縁体５４４に形成された開口に、導電体５４０ａ、及び導電体５４０ｂを配置する。導電体５４０ａ及び導電体５４０ｂは、導電体５６０を挟んで対向して設ける。
本構造を用いることで、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、微細化又は高集積化を図ることができる。
＜表示モジュールを適用可能な電子機器の構成例＞
次に、上記表示モジュール４０１を適用可能な電子機器の例について図２６を用いて説明を行う。
表示モジュール４０１は、ＴＶ装置（テレビジョン受像装置）７０００、スマートウォッチ７０１０、スマートフォン７０２０、デジタルカメラ７０３０、メガネ型情報端末７０４０、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）７０５０、ＰＣ７０６０、ゲーム機７０７０、等の表示部に組み込むことができる。
ＴＶ装置７０００、スマートウォッチ７０１０、スマートフォン７０２０、デジタルカメラ７０３０、メガネ型情報端末７０４０、ノート型ＰＣ７０５０、ＰＣ７０６０、ゲーム機７０７０などの表示部に表示モジュール４０１を適用することで、高精細な画像を表示させることができる。したがって、ユーザは、臨場感のある映像を視認することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施例では、本発明の一態様が適用された発光デバイスを作製し、信頼性試験を行った結果について説明する。なお、本実施例の発光デバイスは図２（Ａ）に示す構成に相当する。
本実施例では、本発明の一態様が適用された発光デバイスとして、デバイス１、デバイス２、デバイス３、デバイス４の４つを作製した。４つのデバイスは、全て、青色の光を発する発光デバイスである。
また、本実施例では、比較用の発光デバイスとして、デバイス１１、デバイス１２、デバイス１３、デバイス１４、デバイス１５、デバイス１６、デバイス１７、デバイス１８の８つを用いた。８つのデバイスは、全て、青色の光を発する発光デバイスである。
図２７に、比較用の発光デバイスである、デバイス１１及びデバイス１２の信頼性試験の結果を示す。図２７において、縦軸は初期輝度を１００％としたときの規格化輝度を示し、横軸はデバイスの駆動時間を示す。
デバイス１１及びデバイス１２の駆動には、同じストレス条件を用いた。換算ストレス輝度＝初期輝度÷円偏光板の透過率÷開口率の式により、換算ストレス輝度を算出した。円偏光板の透過率は約４０％と仮定した。デバイス１１及びデバイス１２の開口率は、約４．８７％であった。デバイス１１及びデバイス１２の換算ストレス輝度は、約２３００ｃｄ／ｍ２であった。
デバイス１１及びデバイス１２の色度（ｘ、ｙ）は、（０．１４５〜０．１４６、０．０４５〜０．０４７）であった。
図２７から、デバイス１１のＬＴ９５（輝度が初期輝度の９５％まで低下する時間）は、２４２ｈｒであり、デバイス１２のＬＴ９５は、１０６ｈｒであることがわかった。
図２８に、本発明の一態様が適用された発光デバイスである、デバイス１及びデバイス２、並びに、比較用の発光デバイスである、デバイス１３、デバイス１４、デバイス１５、及びデバイス１６の信頼性試験の結果を示す。図２８において、縦軸は初期輝度を１００％としたときの規格化輝度を示し、横軸はデバイスの駆動時間を示す。
デバイス１、デバイス２、デバイス１３、デバイス１４、デバイス１５、及びデバイス１６の駆動には、同じストレス条件を用いた。６つのデバイスの換算ストレス輝度は、約１３００ｃｄ／ｍ２であった。なお、円偏光板の透過率は約４０％と仮定した。デバイス１３、デバイス１４、デバイス１５、及びデバイス１６の開口率は、約７．２９％であった。
デバイス１３、デバイス１４、デバイス１５、及びデバイス１６の色度（ｘ、ｙ）は、（０．１４２〜０．１４４、０．０４７〜０．０５１）であった。
図２８から、本発明の一態様が適用されたデバイス１及びデバイス２のＬＴ９５は、４００ｈｒ以上であることがわかった。また、図２８から、デバイス１３のＬＴ９５は、１７ｈｒであり、デバイス１４のＬＴ９５は、５５ｈｒであり、デバイス１５のＬＴ９５は、１０３ｈｒであり、デバイス１６のＬＴ９５は、６２ｈｒであることがわかった。
図２９に、本発明の一態様が適用された発光デバイスである、デバイス３及びデバイス４、並びに、比較用の発光デバイスである、デバイス１７及びデバイス１８の信頼性試験の結果を示す。図２９において、縦軸は初期輝度を１００％としたときの規格化輝度を示し、横軸はデバイスの駆動時間を示す。
デバイス３、デバイス４、デバイス１７、及びデバイス１８の駆動には、同じストレス条件を用いた。４つのデバイスの換算ストレス輝度は、約１４５０ｃｄ／ｍ２であった。なお、円偏光板の透過率は約４０％と仮定した。デバイス１７及びデバイス１８の開口率は、約６．７８％であった。
デバイス１７及びデバイス１８の色度（ｘ、ｙ）は、（０．１４０〜０．１４１、０．０５５〜０．０５７）であった。
図２９から、本発明の一態様が適用されたデバイス３及びデバイス４のＬＴ９５は、４００ｈｒ以上であることがわかった。また、図２９から、デバイス１７のＬＴ９５は、６７ｈｒであり、デバイス１８のＬＴ９５は、９２ｈｒであることがわかった。
以上のように、本発明の一態様が適用された発光デバイスのＬＴ９５は４００ｈｒ以上であった。本実施例の結果から、本発明の一態様が適用された発光デバイスは、比較用の発光デバイスに比べて、寿命が極めて長いことがわかった。
１００ 基板
１０１ 電極
１０２ 電極
１０３ ＥＬ層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１２−１ 正孔輸送層
１１２−２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１３−１ 発光層
１１３−２ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１１６ 電荷発生層
１１７ Ｐ型層
１１８ 電子リレー層
１１９ 電子注入バッファ層
１２０ 発光領域
１２１ 非発光再結合領域
１５１ 電極
１５２ 電極
１６１ 発光ユニット
１６２ 発光ユニット
１６３ 電荷発生層
２００ 絶縁体
２０１ 電極
２０１Ｂ 電極
２０１Ｇ 電極
２０１Ｒ 電極
２０２ ＥＬ層
２０３ 電極
２０４ 保護層
２０５ 色変換層
２０５Ｂ 構造
２０５Ｇ 色変換層
２０５Ｒ 色変換層
２０６ ブラックマトリクス
２０７ 発光デバイス
２０７Ｂ 発光デバイス
２０７Ｇ 発光デバイス
２０７Ｒ 発光デバイス
２０８ 画素
２０８Ｂ 画素
２０８Ｇ 画素
２０８Ｒ 画素
２０９ 光学的距離
２１０Ｇ 手段
２１５Ｂ 層
２２５Ｂ カラーフィルタ
２２５Ｇ カラーフィルタ
２２５Ｒ カラーフィルタ
４００ 半導体装置
４０１ 表示モジュール
４０２ 表示制御部
４０３ 電源部
４０４ 操作部
４０５ スピーカ
４０６ 外部入出力端子
４０７ 固定具
４０８ レンズ
４１１ 表示装置
４１２ ＦＰＣ
４２１ 基板
４２２ 基板
４３１ 表示部
４４１ 回路部
４４２ 画素回路部
４４２ａ 画素回路
４４３ 画素部
４４３ａ 画素
４４４ 端子部
４４５ 配線部
５００ トランジスタ
５０３ 導電体
５０３ａ 導電体
５０３ｂ 導電体
５１２ 絶縁体
５１４ 絶縁体
５１６ 絶縁体
５２０ 絶縁体
５２２ 絶縁体
５２４ 絶縁体
５３０ 酸化物
５３０ａ 酸化物
５３０ｂ 酸化物
５３０ｃ 酸化物
５４０ａ 導電体
５４０ｂ 導電体
５４２ 導電体
５４２ａ 導電体
５４２ｂ 導電体
５４３ａ 領域
５４３ｂ 領域
５４４ 絶縁体
５５０ 絶縁体
５６０ 導電体
５６０ａ 導電体
５６０ｂ 導電体
５７４ 絶縁体
５８０ 絶縁体
５８１ 絶縁体
６０１ ソース線駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート線駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＦＥＴ
６１２ 電流制御用ＦＥＴ
６１３ 陽極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 陰極
６１８ 発光デバイス
６２３ ＦＥＴ
１００１ 基板
１００２ 下地絶縁膜
１００３ ゲート絶縁膜
１００６ ゲート電極
１００７ ゲート電極
１００８ ゲート電極
１０２０ 層間絶縁膜
１０２１ 層間絶縁膜
１０２２ 電極
１０２４Ｂ 電極
１０２４Ｇ 電極
１０２４Ｒ 電極
１０２５ 隔壁
１０２８ ＥＬ層
１０２９ 電極
１０３１ 封止基板
１０３２ シール材
１０３３ 基材
１０３４Ｇ 変換層
１０３４Ｒ 色変換層
１０３５ ブラックマトリクス
１０３６ オーバーコート層
１０３７ 層間絶縁膜
１０４０ 画素部
１０４１ 駆動回路部
１０４２ 周辺部
１２０１ 電極
１２０２ 電極
１２１０ 層
１２１１ 層
１２１２ 層
２１００ ロボット
２１０１ 照度センサ
２１０２ マイクロフォン
２１０３ 上部カメラ
２１０４ スピーカ
２１０５ ディスプレイ
２１０６ 下部カメラ
２１０７ 障害物センサ
２１０８ 移動機構
２１１０ 演算装置
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５０１２ 支持部
５０１３ イヤホン
５１００ 掃除ロボット
５１０１ ディスプレイ
５１０２ カメラ
５１０３ ブラシ
５１０４ 操作ボタン
５１２０ ゴミ
５１４０ 携帯電子機器
５１５０ 携帯情報端末
５１５１ 筐体
５１５２ 表示領域
５１５３ 屈曲部
５２００ 表示領域
５２０１ 表示領域
５２０２ 表示領域
５２０３ 表示領域
７０００ ＴＶ装置
７０１０ スマートウォッチ
７０２０ スマートフォン
７０３０ デジタルカメラ
７０４０ メガネ型情報端末
７０７０ ゲーム機
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７２１０ 表示部
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
９３１０ 携帯情報端末
９３１１ 表示パネル
９３１３ ヒンジ
９３１５ 筐体

Claims (28)

  1. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスに一定の電流を流した際に得られる発光の輝度変化で表される劣化曲線が極大値を有する発光装置。
  2. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスは、
    陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、
    前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、
    前記第１の層は、前記陽極に接しており、
    前記第１の層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、
    前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、
    前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、
    前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、
    前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、
    前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、
    前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、
    前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、
    前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下である発光装置。
  3. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、
    前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、
    前記第１の層は、前記陽極に接しており、
    前記第４の層は、前記発光層に接しており、
    前記第１の層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、
    前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、
    前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、
    前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、
    前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、
    前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、
    前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、
    前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、
    前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、
    前記第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上である発光装置。
  4. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、
    前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、
    前記第１の層は、前記陽極に接しており、
    前記第４の層は、前記発光層に接しており、
    前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、
    前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、
    前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、
    前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、
    前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、
    前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、
    前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、
    前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、
    前記第３の有機化合物と前記第２の有機化合物とのＨＯＭＯ準位の差は０．２ｅＶ以下であり、
    前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、
    前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、
    前記第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上である発光装置。
  5. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、
    前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、
    前記第１の層は、前記陽極に接しており、
    前記第４の層は、前記発光層に接しており、
    前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、
    前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、
    前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、
    前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、
    前記第４の層は、第７の有機化合物を有し、
    前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、
    前記第２の有機化合物は、第１の正孔輸送性骨格を有し、
    前記第３の有機化合物は、第２の正孔輸送性骨格を有し、
    前記第４の有機化合物は、第３の正孔輸送性骨格を有し、
    前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、
    前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、
    前記第１の正孔輸送性骨格、前記第２の正孔輸送性骨格および前記第３の正孔輸送性骨格は、各々独立に、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれか一であり、
    前記第７の有機化合物は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、
    前記第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が−６．０ｅＶ以上である発光装置。
  6. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、
    前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、
    前記第１の層は、前記陽極に接しており、
    前記第４の層は、前記発光層に接しており、
    前記第１の層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、
    前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、
    前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、
    前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、
    前記第４の層は、第７の有機化合物と第８の有機化合物を有し、
    前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、
    前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、
    前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、
    前記第７の有機化合物は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、
    前記第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体である発光装置。
  7. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置するＥＬ層とを有し、
    前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、
    前記第１の層は、前記陽極に接しており、
    前記第４の層は、前記発光層に接しており、
    前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、
    前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、
    前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、
    前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、
    前記第４の層は、第７の有機化合物と第８の有機化合物を有し、
    前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、
    前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、
    前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、
    前記第３の有機化合物と前記第２の有機化合物とのＨＯＭＯ準位の差は０．２ｅＶ以下であり、
    前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、
    前記第７の有機化合物は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、
    前記第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体である発光装置。
  8. 請求項７において、
    前記第４の層における前記第８の有機化合物の濃度が、前記発光層側から前記陰極側に向かって低くなる発光装置。
  9. 第１の発光デバイスと、
    第１の色変換層とを有する発光装置であって、
    前記第１の色変換層は、光を吸収して発光する第１の物質を含み、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層に入射し、
    前記第１の発光デバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置するＥＬ層とを有し、
    前記ＥＬ層は、陽極側から順に第１の層と、第２の層と、第３の層と、発光層と、第４の層を有し、
    前記第１の層は、前記陽極に接しており、
    前記第４の層は、前記発光層に接しており、
    前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を有し、
    前記第２の層は、第３の有機化合物を有し、
    前記第３の層は、第４の有機化合物を有し、
    前記発光層は、第５の有機化合物と第６の有機化合物を有し、
    前記第４の層は、第７の有機化合物と第８の有機化合物を有し、
    前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物に電子受容性を示す有機化合物であり、
    前記第２の有機化合物は、第１の正孔輸送性骨格を有し、
    前記第３の有機化合物は、第２の正孔輸送性骨格を有し、
    前記第４の有機化合物は、第３の正孔輸送性骨格を有し、
    前記第５の有機化合物は発光中心物質であり、
    前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は−５．７ｅＶ以上−５．４ｅＶ以下であり、
    前記第１の正孔輸送性骨格、前記第２の正孔輸送性骨格および前記第３の正孔輸送性骨格は、各々独立に、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれか一であり、
    前記第７の有機化合物は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、
    前記第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体である発光装置。
  10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記第７の有機化合物の電子移動度が、前記第６の有機化合物の電子移動度よりも小さい発光装置。
  11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
    前記第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位と、前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位との差が０．２ｅＶ以下である発光装置。
  12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
    前記第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位が、前記第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも深い発光装置。
  13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
    前記第２の有機化合物が、ジベンゾフラン骨格を有する有機化合物である発光装置。
  14. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
    前記第２の有機化合物と前記第３の有機化合物とが同じ物質である発光装置。
  15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
    前記第５の有機化合物が青色蛍光材料である発光装置。
  16. 請求項２乃至請求項１５のいずれか一項において、
    前記第１の発光デバイスに一定の電流を流した際に得られる発光の輝度変化で表される劣化曲線が極大値を有する発光装置。
  17. 請求項１乃至請求項１６のいずれか一項において、
    前記光を吸収して発光する第１の物質が量子ドットである発光装置。
  18. 請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、
    前記第１の発光デバイスが微小共振構造を有する発光装置。
  19. 請求項１乃至請求項１８のいずれか一項において、
    前記発光装置はさらに第２の発光デバイスと、第２の色変換層とを有し、
    前記第２の色変換層は、光を吸収して発光する第２の物質を含み、
    前記第２の発光デバイスからの光は前記第２の色変換層に入射し、
    前記第２の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構成を有し、
    前記第１の物質からの発光の波長と、前記第２の物質からの発光の波長が異なる発光装置。
  20. 請求項１９において、
    前記第２の物質が量子ドットである発光装置。
  21. 請求項１９または請求項２０において、前記第２の発光デバイスが微小共振構造を有する発光装置。
  22. 請求項１９乃至請求項２１のいずれか一項において、
    前記発光装置はさらに第３の発光デバイスを有し、
    前記第３の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構造を有し、
    前記第３の発光デバイスからの発光は色変換層を介さずに発光装置外に射出する発光装置。
  23. 請求項１９乃至請求項２１のいずれか一項において、
    前記発光装置はさらに第３の発光デバイスと光を散乱する機能を有する構造とを有し、
    前記第３の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構造を有し、
    前記第３の発光デバイスからの発光が前記光を散乱する機能を有する構造を介して発光装置外に射出する発光装置。
  24. 請求項１９乃至請求項２１のいずれか一項において、
    前記発光装置はさらに第３の発光デバイスと、第１の着色層と、第２の着色層と、樹脂層とを有し、
    前記第１の発光デバイスからの発光は、前記第１の色変換層と、前記第１の着色層と、を介して射出され、
    前記第２の発光デバイスからの発光は、前記第２の色変換層と、前記第２の着色層と、を介して射出され、
    前記第３の発光デバイスは、前記第１の発光デバイスと同じ構造を有し、
    前記第３の発光デバイスからの発光は、前記樹脂層を介して射出される発光装置。
  25. 請求項２３または請求項２４において、
    前記第３の発光デバイスが微小共振構造を有する発光装置。
  26. 請求項１乃至請求項２５のいずれか一項に記載の発光装置と、
    センサ、操作ボタン、スピーカまたはマイクと、
    を有する電子機器。
  27. 請求項１乃至請求項２５のいずれか一項に記載の発光装置を有する表示装置。
  28. 請求項１乃至請求項２５のいずれか一項に記載の発光装置と、
    トランジスタと、を有し、
    前記トランジスタは、酸化物半導体を有する、電子機器。
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