JP4777032B2 - 発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、一対の電極と、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む層と、を有する発光素子に関する。また、このような発光素子を有する発光装置に関する。
発光材料を用いた発光素子は、薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有しており、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。また、発光素子をマトリクス状に配置した発光装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると言われている。
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、第２の電極から注入された電子および第１の電極から注入されたホールが発光層の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させるために、素子構造の改良や材料開発等が行われている。
例えば、発光領域と反射が起こる金属との距離を制御して、輝度の劣化を伴うことなく、外部量子効率を向上させる手段として、発光部と金属との間にＩＴＯを挟んで、発光部から反射の起こる電極までの光学距離Ｌを制御する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１で開示されている素子構成の概略を図２に示す。透明電極２０１、発光部２０２、透明導電膜２０３、金属電極２０４が積層された構成としており、透明導電膜２０３の膜厚を調整することにより、金属電極と発光部との光学距離Ｌを最適化し、外部量子効率を向上させている。
しかし、特許文献１の構成では、透明導電膜２０３と反射の起こる金属（金属電極）２０４とが接しているため、金属の腐食の問題があった。ここで腐食とは、自然電位の違い等により発生することが知られており、電蝕とも呼ばれる（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、３．５％塩化ナトリウム水溶液（液温２７℃）を用い、参照電極を銀／塩化銀を用いて測定したときの自然電位が記載されている。このように測定を行った場合、反射率の高い金属として知られているアルミニウムの自然電位は約−１５５０ｍＶであり、透明導電膜であるＩＴＯ（１０ｗｔの％ＳｎＯ2を含むＩｎ2Ｏ3）の自然電位は約−１０００ｍＶである。このようにアルミニウムとＩＴＯとの自然電位は差が大きく、アルミニウムとＩＴＯとを接触させて積層した場合、積層界面において酸化還元反応が進行し、電蝕されてしまう可能性が高かった。このような電触の問題はＩＴＯとアルミニウムの組み合わせに限らず発生するものである。
なお、自然電位とは、反応物をある溶液に浸したとき、外部より電流を与えない状態で参照電極に対して示す電位、つまり閉回路における電位であり、静止電位とも呼ばれる。
特開２００３−２７２８５５号公報 特開２００３−８９８６４号公報
上記問題を鑑み、本発明は、一対の電極間に発光物質を含む層と透明導電膜を有する発光素子において、透明導電膜と金属との電蝕を防止することができる発光素子および発光素子を用いた発光装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する為の本発明の発光素子における構成の一は、第１の電極と、第２の電極との間に、発光物質を含む第１の層、有機化合物および電子供与性を示す物質を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を含む第４の層と有し、発光物質を含む第１の層、有機化合物および電子供与性を示す物質を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層、第２の電極が順に設けられており、第２の電極は金属を含む層を有することを特徴とする。
上記課題を解決する為の本発明の発光素子における構成の一は、第１の電極と、金属から構成される第２の電極との間に、発光物質を含む第１の層、有機化合物および電子供与性を示す物質を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を含む第４の層と有し、発光物質を含む第１の層、有機化合物および電子供与性を示す物質を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層、第２の電極が順に設けられていることを特徴とする。
上記課題を解決する為の本発明の発光素子における構成の一は、第１の電極と、第２の電極との間に、発光物質を含む第１の層、ドナー準位を有する材料を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を含む第４の層と有し、発光物質を含む第１の層、ドナー準位を有する材料を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層、第２の電極が順に設けられており、第２の電極は金属を含む層を有することを特徴とする発光素子を用いた発光装置。
上記課題を解決する為の本発明の発光素子における構成の一は、第１の電極と、金属から構成される第２の電極との間に、発光物質を含む第１の層、ドナー準位を有する材料を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体を含む第４の層と有し、発光物質を含む第１の層、ドナー準位を有する材料を含む第２の層、透明導電膜から構成される第３の層、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層、第２の電極が順に設けられていることを特徴とする。
上記構成において、有機化合物および電子供与性を示す物質を含む第２の層及びホール輸送媒体を含む第４の層はそれぞれ単層で構成されていてもよいし、複数の層が積層されている構成であってもよい。ここで、有機化合物は、電子輸送性を示す有機化合物であることが好ましく、特に、π共役骨格を含む配位子を有する金属錯体が好ましい。また、電子供与性を示す物質はアルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属であることが好ましい。
また、上記構成において、第２の電極は、反射金属の単層で構成されていてもよいし、反射金属と他の電極材料との積層した構成であってもよい。
本発明の構成とすることにより、金属と透明導電膜とが直に接することがないため、自然電位の違いなどによる電蝕を防止することができる。
本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、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述内容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
図１に、本発明における発光素子の素子構成を模式的に示す。本発明の発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０６との間に、第１の層１０２、第２の層１０３、第３の層１０４、第４の層１０５が、第１の電極１０１から第２の電極１０６の方向に対して順に設けられた構成となっている。
本実施の形態では、第２の電極１０６は金属で構成されており、第１の層１０２からの発光は第１の電極側から取り出す構造となっており、第１の電極１０１に第２の電極１０６より高い電位をかけることによって発光を得ることができる。
第１の電極１０１としては、透光性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）、ガリウムを含む亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、錫酸化物（ＳｎＯ2）、インジウム酸化物（Ｉｎ2Ｏ3）等を用いることができる。
第１の層１０２は、発光物質を含む層であり、公知の材料から構成されている。第１の層１０２は、単層で構成されていてもよいし、複数の層から構成されていてもよい。例えば、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、ホールブロッキング層、ホール輸送層、ホール注入層等の機能性の各層を自由に組み合わせて第１の層１０２として設けてもよい。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備えたり、電子輸送領域がこの機能を兼ね備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。
第２の層１０３は、ドナー準位を有する材料を含む層である。具体的には、第２の層１０３は酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛などのＮ型半導体からなる構成であるか、またはそれらＮ型半導体を含む構成であればよい。あるいはまた、有機化合物に電子供与性を示す物質をドープした材料を含む構成であってもよい。この時の有機化合物としては電子輸送性材料が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰが挙げられ、この他に従来では駆動電圧の上昇が見られたＡｌｑ3、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム略称：ＢｅＢｑ2）などのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体や、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）が挙げられる。一方、電子供与性を示す物質としては、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、またはＥｒ、Ｙｂ等の希土類金属が挙げられる。この他に、例えば有機化合物としてＡｌｑ3を用いる場合、電子供与性を示すテトラチアフルバレンやテトラメチルチアフルバレンのような有機化合物を電子供与性を示す物質としてＡｌｑ3にドープしてもよい。また、有機化合物に電子供与性を示す物質をドープした構成に、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン等の金属酸化物を混合しても良い。
なお、有機化合物に電子供与性を示す物質をドープした材料を含む構成などのように複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。
第３の層１０４は、透光性を有し、キャリアを発生する材料を含む層である。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）、ガリウムを含む亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、錫酸化物（ＳｎＯ2）、インジウム酸化物（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）等の金属酸化物及びその混合物、透光性を有する程度に薄膜化された金属または合金（例えばアルミニウム、銀等）等の透明導電膜を用いることができる。なお、透明導電膜として透光性を有する程度に薄膜化された金属を用いる場合には、第１の電極と異なる材料である場合に本発明は適用される。
第４の層１０５は、ホール輸送媒体を含む層である。ホール輸送媒体としては、有機化合物からなるホール輸送性材料、有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料、無機化合物からなるホール輸送性材料が挙げられる。第４の層１０５には、これらのホール輸送媒体を用いることができるが、より好ましくは、アクセプタ準位を有する材料、すなわち、有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料、または、無機化合物からなるホール輸送性材料を用いるとよい。
第４の層を有機化合物からなるホール輸送性材料を含む構成とする場合、用いるホール輸送性材料としては、芳香族アミン骨格を有する材料（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）が好適である。広く用いられている材料として、例えば、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）の他、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
また、第４の層１０５を有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料を含む構成とする場合には、用いる有機化合物としてはホール輸送性材料が好ましく、芳香族アミン骨格を有する材料が好適である。例えば、ＴＰＤの他、その誘導体であるα−ＮＰＤ、あるいはＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。一方、電子受容性を示す物質としては、例えばα−ＮＰＤに対して電子受容性を示す酸化モリブデン、酸化バナジウムや酸化レニウムのような金属酸化物が挙げられる。また、α−ＮＰＤに対して電子受容性を示すテトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）や２，３―ジシアノナフトキノン（略称：ＤＣＮＮＱ）のような有機化合物であってもよい。
なお、有機化合物に電子受容性を示す物質をドープした材料を含む構成などのように複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。
また、第４の層１０５を無機化合物からなるホール輸送性材料を含む構成とする場合は、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ニッケルなどのＰ型半導体からなる構成であるか、またはそれらＰ型半導体を含む構成であればよい。なお、第４の層１０５は第３の層１０４と異なる材料で形成されるようにする。
また、第２の電極１０６としては、反射率の高い金属を用いることが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこれらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等を用いることができる。また、第２の電極１０６は、反射金属と他の電極材料との積層構造としてもよい。アルカリ金属やアルカリ土類金属の膜を薄く（例えば５ｎｍ程度）形成し、反射金属と積層させることにより、電子注入性を高めることが可能となる。
本実施の形態で示す構造では、第２の電極１０６と、第３の層１０４との間に、第４の層１０５を有しており、反射金属で構成された第２の電極１０６と、透明導電膜で構成された第３の層１０４とは、直に接することがない。そのため、自然電位の違いによる電蝕を防ぐことができる。つまり、金属と透明導電膜とが反応してしまうことを防ぐことができる。
また、透明導電膜から構成される第３の層１０４だけでなく、第４の層１０５の膜厚も自由に設定することができるため、発光物質の含む第１の層１０２から反射金属までの光学距離Ｌを最適化するための自由度がより広がる。そのため、外部量子効率を向上するように光学距離を最適化することや、発光色の色純度を向上するように光学距離を最適化することがより容易となる。
また、第１の層１０２、第２の層１０３、第３の層１０４、第４の層１０５、第２の電極１０６が積層した構成となっているため、第３の層から電子とホールとは発生することが可能となる。第３の層１０４から発生した電子は、第２の層１０３が電子を発生するドナー準位を有する材料を含んでいるため、第３の層１０４から第２の層１０３への電子移動の障壁が小さく、電子は容易に第２の層１０３に移動し、第１の層１０２で第１の電極から注入されたホールと再結合し、発光する。一方、第３の層から発生したホールは、透明導電膜から構成される第３の層１０４からホール輸送媒体を含む第４の層１０５へのホール移動の障壁が小さく、容易に第４の層に移動し、第２の電極１０６まで輸送される。
つまり、本発明の構成では、実質的な電子の移動距離が短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。従って、外部量子効率や色純度を向上させるため光学距離を最適化し、発光物質を含む層から反射金属までの距離をある一定距離に設定した場合、本発明を用いることで電子の実質的な移動距離は短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。
また、光学距離を最適化するために、発光物質を含む層から金属までの距離を大きくし、膜厚を厚くした場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することが可能となる。
また、第３の層１０４を挟んで、第２の層１０３と第４の層１０５を積層した構成とすることにより、第２の層１０３と第４の層１０５との接触抵抗を低減することが可能になる。よって、より駆動電圧を低減することができる。また、間に第３の層１０４が存在することにより、第２の層１０３、第４の層１０５、それぞれを構成する材料の選択の幅が広がる。
なお、第２の層１０３と第３の層１０４との接触抵抗、第３の層１０４と第４の層１０５との接触抵抗は、小さい方が好ましい。
本実施例では、本発明の発光素子の構造について図３を用いて説明する。
まず、基板３００上に発光素子の第１の電極３０１を形成する。第１の電極３０１の材料として透明導電膜であるＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成する。第１の電極３０１の形状は２ｍｍ角とする。
次に、第１の電極３０１上に発光物質を含む第１の層３０２を形成する。なお、本実施例における発光物質を含む第１の層３０２は、３つの層３１１、３１２、３１３からなる積層構造を有している。
第１の電極３０１が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第１の電極３０１が形成された面を下方にして固定し、真空蒸着装置の内部に備えられた蒸発源に銅フタロシアニン（以下、ＣｕＰｃと示す）を入れ、抵抗加熱法を用いた蒸着法により２０ｎｍの膜厚でホール注入性の材料から成るホール注入層３１１を形成する。なお、ホール注入層３１１を形成する材料としては、公知のホール注入性材料を用いることができる。
次に、ホール輸送性に優れた材料によりホール輸送層３１２を形成する。ホール輸送層３１２を形成する材料としては、公知のホール輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−ＮＰＤを同様の方法により、４０ｎｍの膜厚で形成する。
次に、発光層３１３を形成する。発光層３１３を形成する材料としては、公知の発光物質を用いることができるが、本実施例では、Ａｌｑ3を同様の方法により、４０ｎｍの膜厚で形成する。
このようにして、３つの層３１１、３１２、３１３を積層して形成する。次に、第２の層３０３を形成する。本実施例では、電子輸送性材料（ホスト材料）としてＡｌｑ3を、Ａｌｑ3に対して電子供与性を示す物質（ゲスト材料）としてＭｇを用い、３０ｎｍの膜厚で抵抗加熱による共蒸着法により第２の層３０３を形成する。ゲスト材料の割合は１質量％とする。
次に、第３の層３０４が形成される。本実施例では、ＩＴＯを用い、１４０ｎｍの膜厚で、透明導電層を形成する。
次に、第４の層３０５が形成される。本実施例では、ホール輸送性材料（ホスト材料）としてα−ＮＰＤを、α−ＮＰＤに対して電子受容性を示す物質（ゲスト材料）として酸化モリブデンを用い、１５０ｎｍの膜厚で抵抗加熱による共蒸着法により第３の層を形成する。ゲスト材料の割合は２５％とする。
次に、第２の電極３０６をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例では、第４の層３０５上にアルミニウム（１５０ｎｍ）を蒸着法により形成することにより第２の電極３０６を得る。
以上のようにして、本発明の発光素子を形成する。本実施例で示す構造では、第１の電極１０１に第２の電極１０６より高い電位をかけることによって発光を得ることができ、第１の層である発光物質を含む層におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極３０１から外部に出射される。
本実施例で示す構造は、第３の層であるＩＴＯと第２の電極であるアルミニウムとの間に第４の層が設けられているので、ＩＴＯとアルミニウムとが直に接することがなく、ＩＴＯの自然電位とアルミニウムの自然電位との違いによる電蝕を防ぐことができる。
また、第３の層と第４の層の膜厚を自由に設定できることから、第１の層から反射金属からなる第２の電極との光学距離を最適化することがより容易となる。
また、第３の層からキャリアを発生することができるため電子の移動距離が、従来の構成の素子よりも短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。
本実施例では、本発明の発光素子の構成について図４を用いて説明する。
なお、基板４００、第１の電極４０１、第１の層４０２、第２の層４０３、第３の層４０４、第４の層４０５、第２の電極４０６については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため説明を省略する。本構成でも第１の電極４０１に第２の電極４０６より高い電位をかけることによって発光を得ることができる。
また、図４では、基板４００上に第２の電極４０６が形成され、第２の電極４０６上に第４の層４０５が形成され、第４の層４０５上に第３の層４０４が形成され、第３の層４０４上に第２の層４０３が形成され、第２の層４０３上に発光物質を含む第１の層４０２が形成され、その上に第１の電極４０１が形成された構造を有する。
本実施例で示す構造では、第１の層である発光物質を含む層におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極４０１から外部に出射される。
本実施例で示す構造においても、実施例１で示した構造と同様の効果を得ることができる。具体的には、第３の層と第２の電極との間に第４の層が設けられているので、自然電位の差による電蝕を防ぐことができる。また、第３の層と第４の層の膜厚を自由に設定できることから、第１の層から反射金属からなる第２の電極との光学距離を最適化することがより容易となる。また、第３の層からキャリアを発生することができるため電子の移動距離が、従来の構成の素子よりも短くなり、駆動電圧を低減することが可能となる。
本実施例では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された５０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、５０２は画素部、５０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、５０４は封止基板、５０５はシール材であり、シール材５０５で囲まれた内側は、空間５０７になっている。
なお、引き回し配線５０８はソース側駆動回路５０１及びゲート側駆動回路５０３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）５０９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盤（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５（Ｂ）を用いて説明する。基板５１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路５０１と、画素部５０２が示されている。
なお、ソース側駆動回路５０１はｎチャネル型ＴＦＴ５２３とｐチャネル型ＴＦＴ５２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、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５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極５１３の端部を覆って絶縁物５１４が形成されている。ここでは、絶縁物５１４としてポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物５１４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５１４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５１４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５１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化珪素、酸窒化珪素などを使用することができる。また、珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基として少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）、フルオロ基、又は少なくとも水素を含む有機基及びフロオロ基を有する材料、いわゆるシロキサンを用いることもできる。
第１の電極５１３上には、第１から第４の層からなる電界発光層５１６、および第２の電極５１７がそれぞれ形成されている。ここで、第１の電極５１３（陽極）に用いる材料としては、透光性を有する材料を用いることが好ましい。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）、ガリウムを含む亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、錫酸化物（ＳｎＯ2）、インジウム酸化物（Ｉｎ2Ｏ3）等を用いることができる。
また、第１から第４の層からなる電界発光層５１６は、蒸着マスクを用いた抵抗加熱、もしくは電子ビームによる蒸着法、またはインクジェット法によって形成される。第１から第４の層からなる電界発光層５１６には、発光物質を含む第１の層、第２の層と、透明導電膜から構成される第３の層、第４の層と、を有し、第１の電極から第２の電極の方向に対し、第１の層と第２の層と第３の層と第４の層とが順次積層され、第４の層が第２の電極に接するように形成される。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層、積層もしくは混合層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。この場合、スパッタリング法による成膜を用いても良い。
なお、複数の材料を含む層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することが出来、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種方法を組み合わせて形成すればよい。また、上記例は２種の材料を含む層を想定しているが、３種以上の材料を含む場合も同様に形成することができる。
さらに、第１から第４の層からなる電界発光層５１６上に形成される第２の電極５１７（陰極）に用いる材料としては、反射率の高い金属を用いることが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこれらを含む合金であるＡｌＬｉ合金、ＭｇＡｇ合金等を用いることができる。
さらにシール材５０５で封止基板５０４を素子が形成された基板５１０と貼り合わせることにより、素子が形成された基板５１０、封止基板５０４、およびシール材５０５で囲まれた空間５０７に発光素子５１８が備えられた構造になっている。なお、空間５０７には、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５０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材５０５にはエポキシ系樹脂等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５０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
なお、本実施例は他の実施の形態及び実施例と組み合わせて用いることが可能である。
本実施例では上記発光物質を含む層の構成について詳しく説明する。
発光物質を含む層は、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。
電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また正孔輸送性の高い物質としては、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン骨格を有する材料（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する材料）が挙げられる。
また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ3のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。
電荷注入輸送物質のうち、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物が挙げられる。また、この他、フタロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物が挙げられる。
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射の方向にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
発光層を形成する様々な発光材料がある。低分子系有機発光材料では、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることができる。また、この他の物質でもよい。
一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。高分子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本的には同じであり、陰極、有機発光層、陽極の積層となる。しかし、高分子系有機発光材料を用いた発光層を形成する際には、低分子系有機発光材料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合２層構造となる。具体的には、陰極、発光層、正孔輸送層、陽極という積層構造である。
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらの材料を選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の電界発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系の発光材料が挙げられる。
ポリパラフェニレンビニレン系の発光材料には、ポリ（パラフェニレンビニレン） ［ＰＰＶ］ の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン） ［ＲＯ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（２’−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）［ＭＥＨ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１，４−フェニレンビニレン）［ＲＯＰｈ−ＰＰＶ］等が挙げられる。ポリパラフェニレン系の発光材料には、ポリパラフェニレン［ＰＰＰ］の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）［ＲＯ−ＰＰＰ］、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）等が挙げられる。ポリチオフェン系の発光材料には、ポリチオフェン［ＰＴ］の誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン）［ＰＡＴ］、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）［ＰＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）［ＰＣＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）［ＰＣＨＭＴ］、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）［ＰＤＣＨＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］［ＰＯＰＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］［ＰＴＯＰＴ］等が挙げられる。ポリフルオレン系の発光材料には、ポリフルオレン［ＰＦ］の誘導体、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）［ＰＤＡＦ］、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）［ＰＤＯＦ］等が挙げられる。
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般に高分子系有機発光材料は、アクセプタ材料と共に水に溶解させた溶液をスピンコート法などで塗布する。また、アクセプター材料が有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプタ材料としてのショウノウスルホン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプタ材料としてのポリスチレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
また、発光層は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを用いた塗布法によりＥＬを形成する場合には、塗布した後、真空加熱でＥＬを焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用する膜を形成するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）をドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示した白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に三重項励起発光材料を適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。
以上に掲げる発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱら電子注入を目的とした電極を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間画素は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。
なお、本実施例は他の実施の形態及び実施例と組み合わせて用いることが可能である。
本実施例では実施例３に示したような発光装置を搭載するモジュールについて説明する。
図７（Ａ）に示す情報端末のモジュール９９９は、プリント配線基板９４６に、コントローラ９０１、中央処理装置（ＣＰＵ）９０２、メモリ９１１、電源回路９０３、音声処理回路９２９及び送受信回路９０４や、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装されている。また、発光装置よりなる表示パネル９００がフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）９０８を介してプリント配線基板９４６に接続されている。
表示パネル９００には、発光素子が各画素に設けられた画素部９０５と、前記画素部９０５が有する画素を選択する第１の走査線駆動回路９０６ａ、第２の走査線駆動回路９０６ｂと、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路９０７とが設けられている。
プリント配線基板９４６に備えられたインターフェース（Ｉ／Ｆ）部９０９を介して、各種制御信号の入出力が行われる。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうためのアンテナ用ポート９１０が、プリント配線基板９４６に設けられている。
なお、本実施例では表示パネル９００にプリント配線基板９４６がＦＰＣ９０８を介して接続されているが、本発明は必ずしもこの構成に限定されない。ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式を用い、コントローラ９０１、音声処理回路９２９、メモリ９１１、ＣＰＵ９０２または電源回路９０３を表示パネル９００に直接実装させるようにしても良い。また、プリント配線基板９４６には、容量素子、バッファ等の各種素子が設けられ、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることを防いでいる。
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示したモジュール９９９のブロック図を示す。このモジュール９９９は、メモリ９１１としてＶＲＡＭ９３２、ＤＲＡＭ９２５、フラッシュメモリ９２６などが含まれている。ＶＲＡＭ９３２にはパネルに表示する画像のデータが、ＤＲＡＭ９２５には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリ９２６には各種プログラムが記憶されている。
電源回路９０３では、表示パネル９００、コントローラ９０１、ＣＰＵ９０２、音声処理回路９２９、メモリ９１１、送受信回路９３１に与える電源電圧が生成される。またパネルの仕様によっては、電源回路９０３に電流源が備えられている場合もある。
ＣＰＵ９０２は、制御信号生成回路９２０、デコーダ９２１、レジスタ９２２、演算回路９２３、ＲＡＭ９２４、ＣＰＵ用のインターフェース９３５などを有している。インターフェース９３５を介してＣＰＵ９０２に入力された各種信号は、一旦レジスタ９２２に保持された後、演算回路９２３、デコーダ９２１などに入力される。演算回路９２３では、入力された信号に基づき演算を行ない、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ９２１に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路９２０に入力される。制御信号生成回路９２０は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路９２３において指定された場所、具体的にはメモリ９１１、送受信回路９３１、音声処理回路９２９、コントローラ９０１などに送る。
メモリ９１１、送受信回路９３１、音声処理回路９２９、コントローラ９０１は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
入力手段９３３から入力された信号は、インターフェース９０９を介してプリント配線基板９４６に実装されたＣＰＵ９０２に送られる。制御信号生成回路９２０は、ポインティングデバイスやキーボードなどの入力手段９３３から送られてきた信号に従い、ＶＲＡＭ９３２に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ９０１に送付する。
コントローラ９０１は、パネルの仕様に合わせてＣＰＵ９０２から送られてきた画像データを含む信号にデータ処理を施し、表示パネル９００に供給する。またコントローラ９０１は、電源回路９０３から入力された電源電圧やＣＰＵ９０２から入力された各種信号をもとに、Ｈｓｙｎｃ信号、Ｖｓｙｎｃ信号、クロック信号ＣＬＫ、交流電圧（ＡＣ Ｃｏｎｔ）、切り替え信号Ｌ／Ｒを生成し、表示パネル９００に供給する。
送受信回路９０４では、アンテナ９３４において電波として送受信される信号が処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路９０４において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、ＣＰＵ９０２からの命令に従って、音声処理回路９２９に送られる。
ＣＰＵ９０２の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路９２９において音声信号に復調され、スピーカー９２８に送られる。またマイク９２７から送られてきた音声信号は、音声処理回路９２９において変調され、ＣＰＵ９０２からの命令に従って、送受信回路９０４に送られる。
コントローラ９０１、ＣＰＵ９０２、電源回路９０３、音声処理回路９２９、メモリ９１１を、本実施例のパッケージとして実装することができる。本実施例は、アイソレータ、バンドパスフィルタ、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、カプラ、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。
表示パネル９００は、その発光素子が光学距離を最適化した上で、透明導電膜が反射電極と直接接していないことから透明導電膜と反射電極との電食を防止することができる。それにより、この表示パネル９００を備えるモジュール９９９は、表示品質を向上しつつ電食による劣化を低減することができる。従って表示品質が良く、信頼性が高く、長寿命であるモジュールを提供することが可能となる。
なお、本実施例は他の実施の形態及び実施例と組み合わせて用いることが可能である。
図８は、実施例５に示したようなモジュール９９９を含む電子機器の一態様を示している。表示パネル９００はハウジング１００１に脱着自在に組み込んでモジュール９９９と容易に一体化できるようにしている。ハウジング１００１は組み入れる電子機器に合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
表示パネル９００を固定したハウジング１００１はプリント配線基板９４６に嵌着されモジュールとして組み立てられる。プリント配線基板９４６には、コントローラ、ＣＰＵ、メモリ、電源回路、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装されている。さらに、用途に応じて、音声処理回路、送受信回路などが実装されていても良い。表示パネル９００はＦＰＣ９０８を介してプリント配線基板９４６に接続される。
このようなモジュール９９９、入力手段９９８、バッテリ９９７は筐体９９６に収納される。表示パネル９００の画素部は筐体９９６に形成された開口窓から視認できように配置されている。
表示パネル９００は、その発光素子が光学距離を最適化した上で、透明導電膜が反射電極と直接接していないことから透明導電膜と反射電極との電食を防止することができる。それにより、この表示パネル９００を備えるモジュール９９９は、表示品質を向上しつつ電食による劣化を低減することができる。従って表示品質が良く、信頼性が高く、長寿命である携帯電話を提供することが可能となる。
実施例５に記載したようなモジュールを搭載した電子機器の実施例６とは異なる態様について説明する。
本発明の発光素子を有する発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図６に示す。
図６（Ａ）はテレビ受像機であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９１０３に用いることによりテレビ受像機が作製され、表示部９０１３の発光素子において光学距離を最適化した上で反射金属と透明導電膜とが直に接することがないため、自然電位の違いによる電蝕を防止することができ、テレビ受像機の信頼性が向上する。なお、テレビ受像機は、コンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図６（Ｂ）はパーソナルコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９２０３に用いることによりパーソナルコンピュータが作製され、表示部９２０３の発光素子において光学距離を最適化した上で反射金属と透明導電膜とが直に接することがないため、自然電位の違いによる電蝕を防止することができ、パーソナルコンピュータの信頼性が向上する。
図６（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示部９３０２、アーム部９３０３を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９３０２に用いることによりゴーグル型ディスプレイが作製され、表示部９３０２の発光素子において光学距離を最適化した上で反射金属と透明導電膜とが直に接することがないため、自然電位の違いによる電蝕を防止することができ、ゴーグル型ディスプレイの信頼性が向上する。
図６（Ｄ）は携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９４０３に用いることにより携帯電話が作製され、表示部９４０３の発光素子において光学距離を最適化した上で反射金属と透明導電膜とが直に接することがないため、自然電位の違いによる電蝕を防止することができ、携帯電話の信頼性が向上する。なお、表示部９４０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
図６（Ｅ）はビデオカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部９５０２に用いることによりビデオカメラが作製され、表示部９５０２の発光素子において光学距離を最適化した上で反射金属と透明導電膜とが直に接することがないため、自然電位の違いによる電蝕を防止することができ、ビデオカメラの信頼性が向上する。
以上の様に、本発明の発光素子を有する発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光素子を用いることにより、駆動電圧を上昇させることなく、発光物質を含む層から反射金属までの光学距離を最適化することが可能になる。
なお、本実施例は他の実施の形態及び実施例と組み合わせて用いることが可能である。
図９〜図１２に本発明の発光素子の諸特性をグラフ化して示す。図９に電流密度―輝度特性、図１０に電圧―輝度特性、図１１に輝度―電流効率特性、図１２に発光スペクトルを示した。
発光素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極１０１としてＩＴＯを１１０ｎｍの膜厚で形成した。ＩＴＯはスパッタリング法によって成膜し、エッチングによってその形状を２ｍｍ×２ｍｍとした。次に第１の電極１０１上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
次に、正孔注入層として、ＣｕＰｃを２０ｎｍとなるように形成した。続いて正孔輸送層としてＮＰＢを４０ｎｍとなるように成膜した。これらの積層膜上に発光層としてＡｌｑ3とクマリン６を質量比で１：０．０１となるように成膜した。発光層の膜厚は４０ｎｍとなるようにした。本実施例では正孔注入層、正孔輸送層、発光層の３層で第１の層１０２に相当する。さらに第２の層１０３としてＡｌｑ3とリチウムを質量比で１：０．０１となるように成膜した。第２の層の膜厚は３０ｎｍとなるように成膜した。その後、第３の層１０４として酸化モリブデンを１１０ｎｍとなるように成膜し、第４の層１０５としてＮＰＢと酸化モリブデンを質量比で１：０．２５となるように形成した。なお、第４の層１０５の膜厚は１４０ｎｍとなるように成膜した。続いて、第２の電極１０６としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完成させ、最後に当該素子が大気に曝されることが無いように窒素雰囲気下、封止を行った。なお、正孔注入層から第２の電極に至る膜形成は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって行った。
図９〜図１１により本発明の発光素子は、発光素子として良好に機能することがわかる。また、図１２より、本実施例の発光素子は良好な緑色の発光を示すことがわかった。
本発明の発光素子の素子構造を説明する図。 従来の発光素子の素子構造を説明する図。 本発明の発光素子の素子構造を説明する図。 本発明の発光素子の素子構造を説明する図。 発光装置について説明する図。 電気機器について説明する図。 発光装置を搭載したモジュールについて説明する図。 電気機器について説明する図。 本発明の発光素子の電流密度―輝度特性。 本発明の発光素子の電圧―輝度特性。 本発明の発光素子の輝度―電流効率特性。 本発明の発光素子の発光スペクトル。
符号の説明
１０１ 電極
１０２ 層
１０３ 層
１０４ 層
１０５ 層
１０６ 電極
２０１ 透明電極
２０２ 発光部
２０３ 透明導電膜
２０４ 金属電極
３００ 基板
３０１ 電極
３０２ 層
３０３ 層
３０４ 層
３０５ 層
３０６ 電極
３１１ ホール注入層
３１２ ホール輸送層
３１３ 発光層
４００ 基板
４０１ 電極
４０２ 層
４０３ 層
４０４ 層
４０５ 層
４０６ 電極
５０１ ソース側駆動回路
５０２ 画素部
５０３ ゲート側駆動回路
５０４ 封止基板
５０５ シール材
５０７ 空間
５０８ 引き回し配線
５０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
５１０ 基板
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 電極
５１４ 絶縁物
５１６ 電界発光層
５１７ 電極
５１８ 発光素子
５２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
５２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９００ パネル
９００ パネル
９０１ コントローラ
９０２ ＣＰＵ
９０３ 電源回路
９０４ 送受信回路
９０５ 画素部
９０５ 前記画素部
９０６ａ 第１の走査線駆動回路
９０６ｂ 第２の走査線駆動回路
９０７ 信号線駆動回路
９０８ ＦＰＣ
９０９ インターフェース
９１０ アンテナ用ポート
９１１ メモリ
９２０ 制御信号生成回路
９２１ デコーダ
９２２ レジスタ
９２３ 演算回路
９２４ ＲＡＭ
９２５ ＤＲＡＭ
９２６ フラッシュメモリ
９２７ マイク
９２８ スピーカー
９２９ 音声処理回路
９３１ 送受信回路
９３２ ＶＲＡＭ
９３３ 入力手段
９３４ アンテナ
９３５ インターフェース
９４６ プリント配線基板
９９６ 筐体
９９７ バッテリ
９９８ 入力手段
９９９ モジュール
１００１ ハウジング
９０１３ 表示部
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングマウス
９３０１ 本体
９３０２ 表示部
９３０３ アーム部
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部

Claims (5)

  1. 第１の電極上に、発光物質を含む第１の層、電子供与性を示す物質を含む第２の層、透光性を有する第３の層、ホール輸送媒体となる材料を含む第４の層、第２の電極が順に設けられており、
    前記第２の電極は金属を含む層を有し、
    前記第３の層は、錫酸化物、インジウム酸化物、亜鉛酸化物、ガリウムを含む亜鉛酸化物、又はモリブデン酸化物のいずれか一であり、
    前記第４の層は、前記第２の電極に接することを特徴とする発光素子。
  2. 請求項１において、
    前記第２の層は、前記電子供与性を示す物質、電子輸送性を示す有機化合物、及び金属酸化物を含むことを特徴とする発光素子。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記ホール輸送媒体となる材料は、金属酸化物を含むことを特徴とする発光素子。
  4. 請求項１又は請求項２において、
    前記ホール輸送媒体となる材料は、有機化合物及び金属酸化物を含むことを特徴とする発光素子。
  5. 請求項１又は請求項２において、
    前記ホール輸送媒体となる材料は、芳香族アミン骨格を有する有機化合物、及び金属酸化物を含むことを特徴とする発光素子。
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