JP4801495B2 - Light emitting element and light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子およびそれを備えた発光装置に関する。また、発光素子を作製する方法に関する。   The present invention relates to a light-emitting element using electroluminescence and a light-emitting device including the same. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a light-emitting element.

近年、発光性の有機化合物を用いた発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。 In recent years, research and development of light-emitting elements using light-emitting organic compounds have been actively conducted. The basic structure of these light-emitting elements is such that a layer containing a light-emitting organic compound is sandwiched between a pair of electrodes. By applying a voltage to this element, electrons and holes are injected from the pair of electrodes to the layer containing a light-emitting organic compound, and current flows. Then, these carriers (electrons and holes) recombine, whereby the light-emitting organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element.

なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。 Note that the excited states formed by the organic compound can be singlet excited state or triplet excited state. Light emission from the singlet excited state is called fluorescence, and light emission from the triplet excited state is called phosphorescence. ing.

このような発光素子は、例えば厚さ0.1μm程度の有機薄膜で形成されるため、薄型軽量に作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至るまでの時間は1μ秒程度あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。これらの特性は、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。 Since such a light emitting element is formed of, for example, an organic thin film having a thickness of about 0.1 μm, it is a great advantage that it can be made thin and light. In addition, since the time from the injection of the carrier to the light emission is about 1 μsec or less, one of the features is that the response speed is very fast. These characteristics are considered suitable for flat panel display elements.

また、これらの発光素子は膜状に形成されるため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。 In addition, since these light-emitting elements are formed in a film shape, planar light emission can be easily obtained by forming a large-area element. This is a feature that is difficult to obtain with a point light source typified by an incandescent bulb or LED, or a line light source typified by a fluorescent lamp, and therefore has a high utility value as a surface light source applicable to illumination or the like.

このように、発光性の有機化合物を用いた電流励起型の発光素子は、発光装置や照明等への応用が期待されているが、未だ課題も多い。その課題の一つとして、消費電力の低減が挙げられる。消費電力を低減するためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要である。そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となってくる。   As described above, a current-excitation light-emitting element using a light-emitting organic compound is expected to be applied to a light-emitting device, illumination, and the like, but there are still many problems. One of the problems is reduction of power consumption. In order to reduce power consumption, it is important to reduce the driving voltage of the light emitting element. In the current excitation type light emitting element, since the light emission intensity is determined by the amount of flowing current, it is necessary to flow a large amount of current at a low voltage in order to reduce the driving voltage.

一方、発光素子の構造として、多重量子井戸構造を有する発光素子が報告されている(非特許文献1参照)。非特許文献1によると、発光層を多重量子井戸構造とすることにより、キャリアが効率良く再結合し、発光効率が上昇すると考えられている。   On the other hand, as a structure of the light emitting element, a light emitting element having a multiple quantum well structure has been reported (see Non-Patent Document 1). According to Non-Patent Document 1, it is considered that, when the light emitting layer has a multiple quantum well structure, carriers are efficiently recombined and the light emission efficiency is increased.

通常、発光素子は、薄膜トランジスタ(以下、TFTと記す)等が形成された基板上に形成される。しかし、TFTを形成する工程は非常に複雑であり、微小な異物が発生しやすく、発生した異物を完全に取り除くことは困難である。この微小な異物が電極上に残留した場合、素子の膜厚は不均一となり良好な発光を得ることができない。   Usually, a light emitting element is formed on a substrate on which a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) or the like is formed. However, the process of forming the TFT is very complicated, and minute foreign matters are easily generated, and it is difficult to completely remove the generated foreign matters. When the minute foreign matter remains on the electrode, the film thickness of the element becomes non-uniform and good light emission cannot be obtained.

また、非特許文献1に記載されているように、多重量子井戸構造の一層の厚さは、3nm程度と非常に薄い。そのため、微小な異物が残留した電極上に多重量子井戸構造の層を形成する場合、多重量子井戸構造に欠陥が生じる可能性がある。つまり、多重量子井戸構造そのものの形成が困難となり、多重量子井戸構造の効果を得ることができなくなってしまう可能性がある。   Further, as described in Non-Patent Document 1, the thickness of one layer of the multiple quantum well structure is as very thin as about 3 nm. Therefore, when a layer having a multiple quantum well structure is formed on an electrode in which minute foreign matter remains, a defect may occur in the multiple quantum well structure. That is, it may be difficult to form the multiple quantum well structure itself, and the effect of the multiple quantum well structure may not be obtained.

また、多重量子井戸構造を形成する場合には、主に蒸着法が用いられている。蒸発源と基板との間に設けられたシャッターの開閉を制御することにより、多重量子井戸構造を形成するという方法がある。しかし、シャッターの開閉を制御して多重量子井戸構造を形成すると、成膜に要する時間が長くなり、スループットが悪くなってしまう。
Jingsong H, Kaixia Y, Shiyong L, and Hongjin J, Applied Physics Letters, Vol.77, No.12, 1750−1752, 2000.
In the case of forming a multiple quantum well structure, a vapor deposition method is mainly used. There is a method of forming a multiple quantum well structure by controlling opening and closing of a shutter provided between an evaporation source and a substrate. However, when the multi-quantum well structure is formed by controlling the opening and closing of the shutter, the time required for film formation becomes long, and the throughput deteriorates.
Jingson H, Kaixia Y, Shiong L, and Hongjin J, Applied Physics Letters, Vol. 77, no. 12, 1750-1752, 2000.

上記問題に鑑み、本発明は、発光効率が高く、欠陥が少なく、駆動電圧が低減された発光素子および発光装置を提供することを目的とする。また、従来よりも簡略化された方法により、前記発光素子を作製する方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light-emitting element and a light-emitting device that have high luminous efficiency, few defects, and reduced driving voltage. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing the light-emitting element by a method that is more simplified than the conventional method.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、複合材料を含む層と、多重量子井戸構造を有する発光領域とを有する発光素子を作製することにより、本課題が解決できることを見いだした。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that this problem can be solved by manufacturing a light-emitting element having a layer containing a composite material and a light-emitting region having a multiple quantum well structure.

よって、本発明の発光素子の一は、一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が前記発光性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする。或いは、本発明の発光素子の一は、第1の電極と、第1の電極上に有機化合物と無機化合物を有する第1の層と、第1の層上に第1、第2及び第3の領域を有する第2の層と、第2の層上に第2の電極を有し、第2の領域は第1の領域と第3の領域に挟まれており、第2の層は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質を有し、第1と第3の領域においてはキャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高く、第2の領域においては発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高いことを特徴とする。発光性が高い物質とは、発光素子に通電した際に、発光する物質であり、キャリア輸送性の高い物質とは、発光素子に通電した際に、発光せず、発光中心である発光性が高い物質にキャリアを効率良く注入する物質である。   Therefore, one of the light-emitting elements of the present invention includes a layer including a composite material and a light-emitting region between a pair of electrodes, and the layer including the composite material includes an organic compound and an inorganic compound, and the light-emitting region Includes a substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property, and the concentration of the substance having a high light-emitting property is higher than the concentration of the substance having a high carrier-transport property, and the concentration of the substance having a high carrier-transport property. Is characterized by having a structure in which regions having a concentration higher than the concentration of the light-emitting substance are alternately stacked. Alternatively, one of the light-emitting elements of the present invention includes a first electrode, a first layer having an organic compound and an inorganic compound over the first electrode, and first, second, and third layers on the first layer. A second layer having a second region, a second electrode on the second layer, the second region sandwiched between the first region and the third region, and the second layer emitting light In the first and third regions, the concentration of the substance having a high carrier transporting property is higher than the concentration of the substance having a high light emitting property, and in the second region The concentration of the substance having a high light-emitting property is higher than the concentration of the substance having a high carrier-transport property. A substance having a high light-emitting property is a substance that emits light when a light-emitting element is energized. A substance having a high carrier-transport property does not emit light when the light-emitting element is energized, and has a light-emitting property that is a light emission center. It is a substance that efficiently injects carriers into a high substance.

上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする。 In the above structure, the highest occupied orbital level of a substance with high light-emitting property is higher than the highest occupied orbital level of a substance with high carrier transportability, and is higher than the lowest unoccupied orbital level of a substance with high carrier transportability. It is characterized in that the lowest empty orbital level of a highly luminescent material is low.

また、上記構成において、発光性の高い物質の濃度が高い領域の膜厚は20nm以下、より好ましくは5nm以下であることが好ましい。 In the above structure, the thickness of the region having a high concentration of the light-emitting substance is preferably 20 nm or less, more preferably 5 nm or less.

また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域の膜厚は20nm以下、より好ましくは5nm以下であることが好ましい。 In the above structure, the thickness of the region where the concentration of the substance having a high carrier-transport property is higher than the concentration of the substance having a high light-emitting property is preferably 20 nm or less, more preferably 5 nm or less.

また、本発明の発光素子の一は、一対の電極の間に、複合材料を含む層と、発光領域とを有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、発光領域は、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とが交互に積層している構造を有することを特徴とする。   One of the light-emitting elements of the present invention includes a layer including a composite material and a light-emitting region between a pair of electrodes, and the layer including the composite material includes an organic compound and an inorganic compound. Includes a substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property. The light-emitting region includes a region in which a substance having a high light-emitting property is dispersed in a substance having a high carrier-transport property and a substance having a high carrier-transport property. It has a structure in which high concentration regions are alternately stacked.

上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも発光性の高い物質の最低空軌道が低いことを特徴とする。 In the above structure, the highest occupied orbital level of a substance with high light-emitting property is higher than the highest occupied orbital level of a substance with high carrier transportability, and is higher than the lowest unoccupied orbital level of a substance with high carrier transportability. It is characterized by a low minimum orbit of highly luminescent materials.

また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域の膜厚は、20nm以下、より好ましくは5nm以下であることが好ましい。 In the above structure, the thickness of the region where the light-emitting substance is dispersed in the substance having a high carrier-transport property is preferably 20 nm or less, more preferably 5 nm or less.

また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域の膜厚は、20nm以下、より好ましくは5nm以下であることが好ましい。 In the above structure, the thickness of the region where the concentration of the substance having high carrier transportability is high is preferably 20 nm or less, more preferably 5 nm or less.

また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、発光性の高い物質を0.001wt%〜50wt%の濃度で含むことを特徴とする。より好ましくは、発光性の高い物質を0.03wt%〜30wt%の濃度で含むことを特徴とする。 In the above structure, the region where the light-emitting substance is dispersed in the substance having a high carrier-transport property includes the light-emitting substance at a concentration of 0.001 wt% to 50 wt%. More preferably, a substance having a high light-emitting property is contained at a concentration of 0.03 wt% to 30 wt%.

また、上記構成において、発光性の高い物質は蛍光を発光する物質であってもよいし、燐光を発光する物質であってもよい。なお、燐光を発光する物質であった場合、発光性の高い物質の三重項準位は、キャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことが好ましい。 In the above structure, the substance having high light-emitting property may be a substance that emits fluorescence or a substance that emits phosphorescence. Note that in the case of a substance that emits phosphorescence, the triplet level of a substance with high light-emitting property is preferably lower than the triplet level of a substance with high carrier-transport property.

また、上記構成において、キャリア輸送性の高い物質は、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であってもよいし、電子輸送性よりも正孔輸送性の高い物質であってもよい。 In the above structure, the substance having a high carrier transportability may be a substance having a higher electron transportability than the hole transportability, or may be a substance having a higher hole transportability than the electron transportability. .

また、上記構成において、複合材料を含む層は、一対の電極のうち、一方の電極と接して設けられていることが好ましい。または、複合材料を含む層は、一対の電極のそれぞれと接するように二層設けられていてもよい。   In the above structure, the layer including the composite material is preferably provided in contact with one of the pair of electrodes. Alternatively, two layers including the composite material may be provided so as to be in contact with each of the pair of electrodes.

また、上記構成において、無機化合物は、遷移金属酸化物であることを特徴とする。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれか一種もしくは複数種を用いることができる。   In the above structure, the inorganic compound is a transition metal oxide. Specifically, any one or more of titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide can be used.

また、上記構成において、有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする。具体的には、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする。 In the above structure, the organic compound has a hole transporting property. Specifically, it is an organic compound having an arylamine skeleton or an organic compound having a carbazole skeleton.

また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御手段とを有するものである。具体的には、画像表示装置、もしくは光源(照明装置を含む)を含む。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。   The present invention also includes a light emitting device having the above-described light emitting element. The light-emitting device in this specification includes a light-emitting element and a control unit that controls light emission of the light-emitting element. Specifically, an image display device or a light source (including a lighting device) is included. In addition, a module in which a connector such as an FPC (Flexible Printed Circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting device, or a printed wiring board provided on the end of the TAB tape or TCP In addition, a module in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on a light emitting element by a COG (Chip On Glass) method is also included in the light emitting device.

また、本発明は、上述した発光素子を作製する方法を提供するものである。よって、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する回転板と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、第1の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第2の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、回転板を回転させることにより、基板と第1の蒸発源との距離および基板と第2の蒸発源との距離を変化させ、回転板を回転させながら、第1の蒸発源および前第2の蒸発源から物質を気化させて、基板上に発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。   In addition, the present invention provides a method for manufacturing the above-described light-emitting element. Therefore, in one method for manufacturing a light-emitting element of the present invention, a vapor deposition apparatus including a rotating plate that holds a substrate and a holding unit that holds a plurality of evaporation sources facing the substrate is used to emit light to the first evaporation source. By holding a substance having high property, holding a substance having high carrier transportability in the second vapor deposition source, and rotating the rotating plate, the distance between the substrate and the first evaporation source, and the substrate and the second evaporation source can be obtained. The material is vaporized from the first evaporation source and the previous second evaporation source while rotating the rotating plate, and a highly luminescent substance and a highly carrier transporting substance are formed on the substrate. It is characterized by forming a layer containing.

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、第1の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第2の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、回転板を回転させることにより、基板と第1の蒸発源との距離および基板と第2の蒸発源との距離を変化させ、回転板を回転させながら、第1の蒸発源および第2の蒸発源から物質を気化させて、基板上に発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。 One embodiment of a method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention is to use a vapor deposition apparatus having a holding unit that holds a substrate and a rotating plate that holds a plurality of evaporation sources facing the substrate, and emits light to the first evaporation source. By holding a substance having high property, holding a substance having high carrier transportability in the second vapor deposition source, and rotating the rotating plate, the distance between the substrate and the first evaporation source, and the substrate and the second evaporation source can be obtained. The material is vaporized from the first evaporation source and the second evaporation source while rotating the rotating plate, and the substrate contains a highly luminescent material and a highly carrier-transporting material. A layer is formed.

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、基板と対向する複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、第1の蒸発源に発光性の高い物質を保持し、第2の蒸着源にキャリア輸送性の高い物質を保持し、開口部を有する回転板を回転させることにより、第1の蒸発源から基板に達する物質の量と第2の蒸発源から基板に達する物質の量を変化させ、開口部を有する回転板を回転させながら、第1の蒸発源および前第2の蒸発源から物質を気化させて、基板上に前記発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層を形成することを特徴とする。 One embodiment of a method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention uses a vapor deposition apparatus that includes a holding unit that holds a substrate, a holding unit that holds a plurality of evaporation sources facing the substrate, and a rotating plate having an opening. The first evaporation source holds a highly luminescent substance, the second evaporation source holds a highly carrier transportable substance, and a rotating plate having an opening is rotated to remove the first evaporation source. The amount of the substance reaching the substrate and the amount of the substance reaching the substrate from the second evaporation source are changed, and the substance is vaporized from the first evaporation source and the second evaporation source while rotating the rotating plate having the opening. Then, a layer including the substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property is formed over the substrate.

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する回転板と、複数の蒸発源を保持する保持部とを有する蒸着装置を用い、第1の蒸発源に第1の材料を保持し、第2の蒸着源に第2の材料を保持し、回転板を回転させることにより、第1の蒸発源と基板の距離が第2の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第1の材料の濃度が高い領域を形成し、第2の蒸発源と基板の距離が第1の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第2の材料の濃度が高い領域を形成し、第1の材料の濃度が高い領域と第2の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。 One embodiment of a method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention is to use a vapor deposition apparatus including a rotating plate that holds a substrate and a holding unit that holds a plurality of evaporation sources, and the first material is used as the first evaporation source. When the distance between the first evaporation source and the substrate is closer than the distance between the second evaporation source and the substrate by holding, holding the second material in the second evaporation source, and rotating the rotating plate, When a region having a high concentration of the first material is formed on the substrate and the distance between the second evaporation source and the substrate is closer than the distance between the first evaporation source and the substrate, the concentration of the second material on the substrate A region having a high concentration is formed, and a region having a high concentration of the first material and a region having a high concentration of the second material are alternately formed.

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、複数の蒸発源を保持する回転板とを有する蒸着装置を用い、第1の蒸発源に第1の材料を保持し、第2の蒸着源に第2の材料を保持し、回転板を回転させることにより、第1の蒸発源と基板の距離が第2の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第1の材料の濃度が高い領域を形成し、第2の蒸発源と基板の距離が第1の蒸発源と基板との距離よりも近いとき、基板上に第2の材料の濃度が高い領域を形成し、第1の材料の濃度が高い領域と第2の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。   One embodiment of a method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention is to use a vapor deposition apparatus including a holding unit that holds a substrate and a rotating plate that holds a plurality of evaporation sources, and the first material is used as the first evaporation source. When the distance between the first evaporation source and the substrate is closer than the distance between the second evaporation source and the substrate by holding, holding the second material in the second evaporation source, and rotating the rotating plate, When a region having a high concentration of the first material is formed on the substrate and the distance between the second evaporation source and the substrate is closer than the distance between the first evaporation source and the substrate, the concentration of the second material on the substrate A region having a high concentration is formed, and a region having a high concentration of the first material and a region having a high concentration of the second material are alternately formed.

また、本発明の発光素子の作製方法の一は、基板を保持する保持部と、複数の蒸発源を保持する保持部と、開口部を有する回転板とを有する蒸着装置を用い、第1の蒸発源に第1の材料を保持し、第2の蒸着源に第2の材料を保持し、開口部を有する回転板を回転させることにより、開口部が第2の蒸発源よりも第1の蒸発源の近くに位置しているとき、基板上に第1の材料の濃度が高い領域を形成し、開口部が第1の蒸発源よりも第2の蒸発源に近くに位置しているとき、基板上に第2の材料の濃度が高い領域を形成し、第1の材料の濃度が高い領域と第2の材料の濃度が高い領域を交互に形成していくことを特徴とする。   One of the methods for manufacturing a light-emitting element of the present invention is to use a vapor deposition apparatus including a holding unit that holds a substrate, a holding unit that holds a plurality of evaporation sources, and a rotating plate that has openings. By holding the first material in the evaporation source, holding the second material in the second vapor deposition source, and rotating the rotating plate having the opening, the opening is more first than the second evaporation source. When located near the evaporation source, a region having a high concentration of the first material is formed on the substrate, and the opening is located closer to the second evaporation source than the first evaporation source. A region having a high concentration of the second material is formed on the substrate, and a region having a high concentration of the first material and a region having a high concentration of the second material are alternately formed.

本発明の発光素子は、発光領域が多重量子井戸構造を有するため、発光効率が高い。   The light-emitting element of the present invention has high emission efficiency because the light-emitting region has a multiple quantum well structure.

また、発光領域以外の層を厚膜化することにより、特に、TFT等が形成される基板側の電極に接する層を厚膜化することにより、電極表面の微小な異物による凸凹が緩和された平坦な層の上に、多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。よって、より効果的に多重量子井戸構造の効果を得ることができるため、発光効率の高い発光素子を得ることができる。   In addition, by increasing the thickness of the layer other than the light emitting region, in particular, by increasing the thickness of the layer in contact with the electrode on the substrate side on which the TFT or the like is formed, unevenness due to minute foreign matter on the electrode surface was alleviated. A light emitting region having a multiple quantum well structure can be formed on the flat layer. Therefore, since the effect of the multiple quantum well structure can be obtained more effectively, a light emitting element with high light emission efficiency can be obtained.

また、発光領域以外の層を厚膜化することにより電極間の短絡等の欠陥が抑制された発光素子を得ることができる。   Further, by increasing the thickness of the layer other than the light emitting region, a light emitting element in which defects such as a short circuit between electrodes are suppressed can be obtained.

また、本発明の発光素子は、発光領域以外の層を厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。   Moreover, the light emitting element of this invention can suppress the raise of the drive voltage by thickening layers other than a light emission area | region.

また、本発明の発光装置は、発光効率が高く、欠陥が少なく、駆動電圧が低い発光素子を有するため、低消費電力で、欠陥の少ない発光装置を得ることができる。   In addition, since the light-emitting device of the present invention includes a light-emitting element with high emission efficiency, few defects, and low driving voltage, a light-emitting device with low power consumption and few defects can be obtained.

また、本発明の発光素子の作製方法は、従来よりも容易に多重量子井戸構造を形成することができるため、本発明の発光素子の作製方法を用いることによりスループットが向上させることができる。   In addition, since the method for manufacturing a light-emitting element of the present invention can form a multiple quantum well structure more easily than the conventional method, the throughput can be improved by using the method for manufacturing a light-emitting element of the present invention.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層について説明する。本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含んでいる。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a layer containing a composite material used for the light-emitting element of the present invention will be described. The layer containing the composite material used for the light-emitting element of the present invention contains an organic compound and an inorganic compound.

複合材料を含む層に含まれる有機化合物としては、正孔輸送性に優れた材料であることが好ましい。特にアリールアミン骨格を有する有機材料であることが好ましく、例えば4,4’−ビス(N−{4−[N,N’−ビス(3−メチルフェニル)アミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、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−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:α−NPD)、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’−ビス[N−(4−ビフェニリル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BBPB)、1,5−ビス(ジフェニルアミノ)ナフタレン(略称:DPAN)、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系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物を用いることができる。または、カルバゾール骨格を有する有機材料を用いることが好ましく、例えば、N−(2−ナフチル)カルバゾール(略称:NCz)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、9,10−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]アントラセン(略称:BCPA)、3,5−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ビフェニル(略称:BCPBi)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)などの化合物を用いることができる。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。   The organic compound contained in the layer containing the composite material is preferably a material excellent in hole transportability. In particular, an organic material having an arylamine skeleton is preferable. For example, 4,4′-bis (N- {4- [N, N′-bis (3-methylphenyl) amino] phenyl} -N-phenylamino) Biphenyl (abbreviation: DNTPD), 4,4′-bis [N- (4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: DPAB), N, N′-bis (3-methylphenyl) -N , N′-diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (abbreviation: TPD), 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation) : Α-NPD), 4,4′-bis [N- (9,9-dimethylfluoren-2-yl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: DFLDPBi), 4,4′-bis [N- ( 4-bifu Niyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: BBPB), 1,5-bis (diphenylamino) naphthalene (abbreviation: DPAN), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenylamino) tri Aromatic amine systems such as phenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA) (ie, A compound having a benzene ring-nitrogen bond). Alternatively, an organic material having a carbazole skeleton is preferably used. For example, N- (2-naphthyl) carbazole (abbreviation: NCz), 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), 10-bis [4- (N-carbazolyl) phenyl] anthracene (abbreviation: BCPA), 3,5-bis [4- (N-carbazolyl) phenyl] biphenyl (abbreviation: BCPPi), 1,3,5-tris [ A compound such as 4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene (abbreviation: TCPB) can be used. Note that other than these substances, any substance that has a property of transporting more holes than electrons may be used.

また、複合材料を含む層に含まれる無機化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、扱いやすく好ましい。   The inorganic compound contained in the layer containing the composite material is preferably a transition metal oxide, specifically, titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide. , Tungsten oxide, manganese oxide, rhenium oxide, and the like. In particular, vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and rhenium oxide are preferable because of their high electron-accepting properties. Among these, molybdenum oxide is particularly preferable because it is stable in the air and easy to handle.

なお、本発明の発光素子が有する複合材料を含む層は、蒸着法を用いて作製することができる。なお、酸化モリブデンは真空中で蒸発しやすく、作製プロセスの面からも好ましい。   Note that the layer containing the composite material included in the light-emitting element of the present invention can be manufactured by an evaporation method. Molybdenum oxide is easy to evaporate in a vacuum and is preferable from the viewpoint of the manufacturing process.

本発明で用いる複合材料は、キャリアが内在的に発生していることにより導電性が高く、そのため発光素子の低電圧駆動を実現することができる。   The composite material used in the present invention has high conductivity because carriers are inherently generated, and thus low voltage driving of the light emitting element can be realized.

また、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、複合材料を含む層を厚膜化することにより基板上の微小な異物等に起因する凹凸を緩和することができるので、凸凹が抑制された平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。そのため、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より効果的に多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を得ることができる。   In addition, even when the layer including the composite material is thickened, an increase in driving voltage of the light-emitting element can be suppressed. Therefore, by increasing the thickness of the layer containing the composite material, unevenness caused by minute foreign matters on the substrate can be alleviated, so light emission having a multiple quantum well structure on a flat layer in which unevenness is suppressed Regions can be formed. Therefore, since a multiple quantum well structure with few defects can be formed, the effect of the multiple quantum well structure can be obtained more effectively, and a light emitting element with high emission efficiency can be obtained.

また、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。そのため、多重量子井戸構造を有する発光領域の上方に複合材料を含む層を形成しても駆動電圧の上昇を抑制することができる。また複合材料を含む層を発光領域よりも上方に設けた場合、スパッタリング法等により電極をさらに形成しても、発光領域へのダメージを低減することができる。よって、多重量子井戸構造の発光領域を形成した後でもその後の製造プロセスによるダメージが低減され、多重量子井戸構造を保つことができる。   In addition, even when the layer including the composite material is thickened, an increase in driving voltage of the light-emitting element can be suppressed. Therefore, an increase in driving voltage can be suppressed even when a layer containing a composite material is formed above the light emitting region having a multiple quantum well structure. In the case where the layer including the composite material is provided above the light emitting region, damage to the light emitting region can be reduced even if an electrode is further formed by a sputtering method or the like. Therefore, even after the light emitting region having the multiple quantum well structure is formed, damage due to the subsequent manufacturing process is reduced, and the multiple quantum well structure can be maintained.

また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。   In addition, the layer containing the composite material used for the light-emitting element of the present invention can be in ohmic contact with the electrode and has low contact resistance with the electrode. Therefore, the electrode material can be selected without considering the work function or the like. That is, the choice of electrode material is expanded.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の発光素子が有する、多重量子井戸構造を有する発光領域について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, a light-emitting region having a multiple quantum well structure included in the light-emitting element of the present invention will be described.

本発明の発光素子の発光領域は多重量子井戸構造を有する。具体的には、キャリア輸送性が高く結晶化しにくい物質(以下、ホスト材料と記す)と、発光性の高い物質(以下、ゲスト材料と記す)とを組み合わせて構成される。   The light emitting region of the light emitting device of the present invention has a multiple quantum well structure. Specifically, a substance having a high carrier transport property and difficult to crystallize (hereinafter referred to as a host material) and a substance having a high light emitting property (hereinafter referred to as a guest material) are combined.

キャリア輸送性が高い物質としては、例えば、テトラフェニルシランやテトラ(3−メチルフェニル)シランなどのケイ素化合物、9,10−ジフェニルアントラセンや9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセンなどのアントラセン誘導体、10、10’−ジフェニル9、9’−ジアントラセンなどのビアントリル誘導体、1,3,6,8−テトラフェニルピレンなどのピレン誘導体、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニルなどのカルバゾール誘導体、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベンなどのオキサゾール誘導体、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルエテニル)ビフェニルなどのスチルベン誘導体などが挙げられる。あるいは、電子輸送性の高い物質を用いてもよく、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−(4−ヒドロキシ−ビフェニリル)−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などの典型金属錯体が挙げられる。また、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。あるいはポリ(N−ビニルカルバゾール)やポリ(フェニレンビニレン)などの高分子材料を用いても構わない。 Examples of the substance having a high carrier transport property include silicon compounds such as tetraphenylsilane and tetra (3-methylphenyl) silane, and anthracene derivatives such as 9,10-diphenylanthracene and 9,10-di (2-naphthyl) anthracene. Bianthryl derivatives such as 10, 10′-diphenyl 9, 9′-dianthracene, pyrene derivatives such as 1,3,6,8-tetraphenylpyrene, and carbazoles such as 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl Derivatives, oxazole derivatives such as 4,4′-bis (5-methylbenzoxazol-2-yl) stilbene, and stilbene derivatives such as 4,4′-bis (2,2-diphenylethenyl) biphenyl. Alternatively, a substance having a high electron transporting property may be used. For example, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis ( 10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato)-(4-hydroxy-biphenylyl) -aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- (2 -Hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) Can be mentioned. Further, triazole derivatives such as 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole, and phenanthroline derivatives such as bathophenanthroline and bathocuproin May be used. Alternatively, a polymer material such as poly (N-vinylcarbazole) or poly (phenylene vinylene) may be used.

なお、キャリア輸送性の高い物質のHOMO(最高被占軌道)準位は発光性の高い物質のHOMO準位よりも低く、キャリア輸送性の高い物質のLUMO(最低空軌道)準位は発光性の高い物質のLUMO準位よりも高いことが好ましい。例えば、キャリア輸送性の高い物質のHOMO準位は−5.3eVから−6.0eVであり、LUMO準位は−2.0eVから−2.6eVであることが好ましい。   Note that the HOMO (highest occupied orbital) level of a substance with high carrier transportability is lower than the HOMO level of a substance with high light emission, and the LUMO (lowest orbital) level of a substance with high carrier transportability is luminescent. It is preferable that it is higher than the LUMO level of a substance having a high molecular weight. For example, the HOMO level of a substance having a high carrier transport property is preferably −5.3 eV to −6.0 eV, and the LUMO level is preferably −2.0 eV to −2.6 eV.

発光性の高い物質としては、蛍光発光材料、燐光発光材料のどちらも用いることができる。これらの発光材料としては、具体的には、クマリン6やクマリン545Tなどのクマリン誘導体、N,N’−ジメチルキナクリドンやN、N’−ジフェニルキナクリドンなどのキナクリドン誘導体、N−フェニルアクリドンやN−メチルアクリドンなどのアクリドン誘導体、ルブレンや9,10−ジフェニルアントラセン、2、5、8、11−テトラ−t−ブチルペリレンなどの縮合芳香族化合物、4−ジシアノメチレン−2−[p−(ジメチルアミノ)スチリル]6−メチル−4H−ピランなどのピラン誘導体、4−(2,2−ジフェニルビニル)トリフェニルアミンなどのアミン誘導体などが挙げられる。燐光発光材料としては、ビス{2−(4−トリル)ピリジナート}アセチルアセトナートイリジウム(III)やビス{2−(2’−ベンゾチエニル)ピリジナート}アセチルアセトナートイリジウム(III)などのイリジウム錯体などが挙げられる。   As the substance having a high light emitting property, both a fluorescent light emitting material and a phosphorescent light emitting material can be used. Specifically, these luminescent materials include coumarin derivatives such as coumarin 6 and coumarin 545T, quinacridone derivatives such as N, N′-dimethylquinacridone and N, N′-diphenylquinacridone, N-phenylacridone and N- Acridone derivatives such as methylacridone, condensed aromatic compounds such as rubrene and 9,10-diphenylanthracene, 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene, 4-dicyanomethylene-2- [p- (dimethyl Pyran derivatives such as amino) styryl] 6-methyl-4H-pyran, amine derivatives such as 4- (2,2-diphenylvinyl) triphenylamine, and the like. Examples of phosphorescent materials include iridium complexes such as bis {2- (4-tolyl) pyridinato} acetylacetonatoiridium (III) and bis {2- (2′-benzothienyl) pyridinato} acetylacetonatoiridium (III). Is mentioned.

なお、発光性の高い物質のHOMO準位は、キャリア輸送性の高い物質のHOMO準位よりも高く、発光性の高い物質のLUMO準位は、キャリア輸送性の高いLUMO準位よりも高いことが好ましい。   Note that a HOMO level of a substance having high light-emitting property is higher than a HOMO level of a substance having high carrier-transport property, and a LUMO level of a substance having high light-emitting property is higher than a LUMO level having high carrier-transport property. Is preferred.

これらの発光性の高い物質をキャリア輸送性の高い物質に添加することにより、発光領域を形成する。本発明の発光素子の発光領域は、多重量子井戸構造を有するため、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域とが交互に積層されている構成を有している。つまり、発光性の高い物質の濃度が周期的に変化している構造を有している。具体的には、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、0.001wt%〜50wt%、好ましくは0.03wt%〜30wt%の割合で発光性の高い物質が添加されている。   A light emitting region is formed by adding a substance having a high light emitting property to a substance having a high carrier transporting property. Since the light-emitting region of the light-emitting element of the present invention has a multiple quantum well structure, a region in which a substance having a high carrier-transport property is high and a region in which a substance having a high light-emitting property is dispersed in a substance having a high carrier-transport property Are stacked alternately. That is, it has a structure in which the concentration of a highly luminescent substance changes periodically. Specifically, a region in which a substance having a high light-emitting property is dispersed in a substance having a high carrier transporting property is a substance having a high light-emitting property at a ratio of 0.001 wt% to 50 wt%, preferably 0.03 wt% to 30 wt%. Is added.

なお、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域とキャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域は、交互に積層されており、各領域の厚さは20nm以下、より好ましくは5nm以下であることが好ましい。   Note that the region where the concentration of the substance having a high carrier transporting property is high and the region where the substance having a high light emitting property is dispersed in the substance having a high carrier transporting property are alternately stacked, and the thickness of each region is 20 nm or less, More preferably, it is 5 nm or less.

また、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質を分散するのではなく、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域を形成してもよい。すなわち、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域と、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層されている構成を有していてもよい。この場合も、発光性の高い物質の濃度が周期的に変化している構造を有している。   Further, instead of dispersing a substance having a high light-emitting property in a substance having a high carrier-transport property, a region where the concentration of the substance having a high light-emitting property is higher than the concentration of the substance having a high carrier-transport property may be formed. In other words, regions where the concentration of a substance having a high light-emitting property is higher than the concentration of a substance having a high carrier-transport property and regions where the concentration of a substance having a high carrier-transport property is higher than the concentration of a substance having a high light-emitting property are alternately stacked. You may have the structure which has. Also in this case, it has a structure in which the concentration of a highly luminescent substance is periodically changed.

なお、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域は、交互に積層されており、各領域の厚さは20nm以下、より好ましくは5nm以下であることが好ましい。   Note that the region where the concentration of the substance having a high carrier transport property is higher than the concentration of the substance having a high light emission property and the region where the concentration of the substance having a high light emission property is higher than the concentration of the substance having a high carrier transport property are alternately stacked. The thickness of each region is preferably 20 nm or less, more preferably 5 nm or less.

ここで、キャリア輸送性の高い物質と、発光性の高い物質との組み合わせとしては、キャリア輸送性の高い物質のHOMO(最高被占軌道)準位よりも発光性の高い物質のHOMO準位が高く、かつ、キャリア輸送性の高い物質のLUMO(最低空軌道)準位よりも発光性の高い物質のLUMO準位が低いことが必要である。この条件を満たすことにより、多重量子井戸構造を形成することができる。 Here, as a combination of a substance having a high carrier transporting property and a substance having a high light emitting property, the HOMO level of a substance having a higher light emitting property than the HOMO (highest occupied orbital) level of the substance having a high carrier transporting property is used. It is necessary that the LUMO level of a substance having a high light emitting property is lower than the LUMO (lowest orbital orbital) level of a substance having a high carrier transporting property. By satisfying this condition, a multiple quantum well structure can be formed.

また、発光性の高い物質として燐光発光材料を用いる場合には、燐光発光材料の三重項準位がキャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことが必要である。   In the case where a phosphorescent light-emitting material is used as the substance having high light-emitting property, the triplet level of the phosphorescent light-emitting material needs to be lower than the triplet level of the substance having high carrier transporting property.

また、キャリア輸送性の高い物質の発光波長領域と、発光性の高い物質の吸収波長領域に重なりがあることが好ましい。特に、キャリア輸送性の高い物質の発光と発光性の高い物質の吸収に重なりが大きいと、キャリア輸送性の高い物質から発光性の高い物質へのエネルギー移動がより効率よく起こるため、好ましい。   In addition, it is preferable that there is an overlap between the emission wavelength region of the substance having high carrier transportability and the absorption wavelength range of the substance having high emission property. In particular, it is preferable that there is a large overlap between light emission of a substance having a high carrier transport property and absorption of a substance having a high light emission property because energy transfer from a substance having a high carrier transport property to a substance having a high light emission occurs more efficiently.

(実施の形態3)
本発明の実施に用いる蒸着装置及び、その蒸着装置を用いて多重量子井戸構造を有する発光領域を形成する方法について、図12〜15を用いて説明する。
(Embodiment 3)
A vapor deposition apparatus used for carrying out the present invention and a method for forming a light emitting region having a multiple quantum well structure using the vapor deposition apparatus will be described with reference to FIGS.

本発明の実施に用いる蒸着装置には、被処理物に対し蒸着する処理を行う処理室1001の他、搬送室1002が設けられている。被処理物は搬送室1002を経て処理室1001へ搬送される。搬送室1002には、被処理物を移載する為のアーム1003が備え付けられている(図15)。   In the vapor deposition apparatus used for carrying out the present invention, a transfer chamber 1002 is provided in addition to a treatment chamber 1001 for performing a vapor deposition process on a workpiece. The object to be processed is transferred to the processing chamber 1001 through the transfer chamber 1002. The transfer chamber 1002 is provided with an arm 1003 for transferring an object to be processed (FIG. 15).

処理室1001内には、図12に示すように、被処理物を保持する為の保持部と、第1の材料が保持された蒸発源1011aと、第2の材料が保持された蒸発源1011bが設けられている。図12において、被処理物を保持する為の保持部は、軸1013を中心として回転する第1の回転板1012と、第1の回転板1012上に設けられた複数の第2の回転板1014a〜1014dとで構成されている。第2の回転板1014a〜1014dは、軸1013とは別に、第2の回転板1014a〜1014dのそれぞれに対して設けられた軸を中心として、それぞれ独立に回転する。被処理物1015a〜1015dは、第2の回転板1014a〜1014dのそれぞれの上に保持される。   In the processing chamber 1001, as shown in FIG. 12, a holding unit for holding an object to be processed, an evaporation source 1011a holding a first material, and an evaporation source 1011b holding a second material. Is provided. In FIG. 12, the holding unit for holding the object to be processed includes a first rotating plate 1012 that rotates about a shaft 1013 and a plurality of second rotating plates 1014 a provided on the first rotating plate 1012. To 1014d. The second rotating plates 1014a to 1014d rotate independently of each other around the shafts provided for the second rotating plates 1014a to 1014d, separately from the shaft 1013. The objects to be processed 1015a to 1015d are held on the second rotating plates 1014a to 1014d, respectively.

図12において、第2の回転板1014aには被処理物1015aが保持され、第2の回転板1014bには被処理物1015bが保持され、第2の回転板1014cには被処理物1015cが保持され、第2の回転板1014dには被処理物1015dが保持されている。   In FIG. 12, the workpiece 1015a is held on the second rotary plate 1014a, the workpiece 1015b is held on the second rotary plate 1014b, and the workpiece 1015c is held on the second rotary plate 1014c. The workpiece 1015d is held on the second rotating plate 1014d.

発光領域は次のようにして形成する。先ず、蒸発源1011a、1011bに保持された材料を加熱して気化させる。また、第1の回転板1012、及び被処理物が保持された第2の回転板1014a〜1014dを回転させる。図12に表されているように、被処理物1015aと蒸発源1011aとの距離が、被処理物1015aと蒸発源1011bとの距離よりも近いとき、被処理物1015a上には、第2の材料の濃度よりも第1の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。これに対し、被処理物1015cのように、被処理物1015cと蒸発源1011bとの距離が、被処理物1015cと蒸発源1011aとの距離よりも近いとき、被処理物1015c上には、第1の材料の濃度よりも第2の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。   The light emitting region is formed as follows. First, the material held in the evaporation sources 1011a and 1011b is heated and vaporized. Further, the first rotating plate 1012 and the second rotating plates 1014a to 1014d holding the object to be processed are rotated. As shown in FIG. 12, when the distance between the object to be processed 1015a and the evaporation source 1011a is shorter than the distance between the object to be processed 1015a and the evaporation source 1011b, Each material is deposited such that the concentration of the first material is higher than the concentration of the material. On the other hand, when the distance between the object to be processed 1015c and the evaporation source 1011b is shorter than the distance between the object to be processed 1015c and the evaporation source 1011a like the object to be processed 1015c, Each material is deposited so that the concentration of the second material is higher than the concentration of the first material.

次に、第1の回転板1012の回転により処理室1001内における第2の回転板1014aの位置が変わって、図12における第2の回転板1014cの位置において被処理物1015aが保持され、被処理物1015aと蒸発源1011bとの距離が、被処理物1015aと蒸発源1011aとの距離よりも近くなると、被処理物1015a上には、第1の材料の濃度よりも第2の材料の濃度が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。   Next, the rotation of the first rotating plate 1012 changes the position of the second rotating plate 1014a in the processing chamber 1001, and the object to be processed 1015a is held at the position of the second rotating plate 1014c in FIG. When the distance between the object to be processed 1015a and the evaporation source 1011b is closer than the distance between the object to be processed 1015a and the evaporation source 1011a, the concentration of the second material on the object to be processed 1015a is higher than the concentration of the first material. Each material is vapor-deposited so as to be high.

このように、蒸発源1011a、1011bに対する被処理物1015a〜1015dの位置を変えることによって、被処理物1015a〜1015d上に、含まれている材料の濃度比がそれぞれ異なる複数の領域を有する発光領域を形成することができる。ここで、発光領域に含まれる各領域の積層方向の厚さ(濃度比の周期的変化の一周期の長さ)は、第1の回転板1012の回転速度等を調節することによって、適宜変えればよい。   As described above, by changing the positions of the objects to be processed 1015a to 1015d with respect to the evaporation sources 1011a and 1011b, the light emitting regions having a plurality of regions having different concentration ratios of the contained materials on the objects to be processed 1015a to 1015d. Can be formed. Here, the thickness in the stacking direction of each region included in the light emitting region (the length of one cycle of the periodic change of the concentration ratio) can be changed as appropriate by adjusting the rotational speed of the first rotating plate 1012 and the like. That's fine.

例えば、第1の回転板1012の回転を速くすると、第1の材料と第2の材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。   For example, when the rotation of the first rotating plate 1012 is made faster, one cycle of the change in the concentration ratio between the first material and the second material becomes shorter. That is, one cycle of a change in the concentration ratio between a substance having a high light emitting property and a substance having a high carrier transporting property included in the light emitting region is shortened.

また、第1の回転板1012の回転速度を一定にし、蒸発源1011aおよび蒸発源1011bからの蒸着速度を大きくすることにより、第1の材料と第2の材料の濃度比の変化の一周期を長くすることもできる。   In addition, by making the rotation speed of the first rotating plate 1012 constant and increasing the evaporation speed from the evaporation source 1011a and the evaporation source 1011b, one cycle of the change in the concentration ratio between the first material and the second material can be obtained. It can be lengthened.

よって、本実施の形態で示した蒸着装置を用いて、例えば第1の材料として発光性の高い物質を用い、第2の材料としてキャリア輸送性の高い物質を用いることにより、発光性の高い物質およびキャリア輸送性の高い物質を含み、多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することが可能となる。   Therefore, by using the vapor deposition apparatus described in this embodiment, for example, a substance having a high light-emitting property is used as the first material, and a substance having a high carrier-transport property is used as the second material. In addition, a light-emitting region including a substance having a high carrier transport property and having a multiple quantum well structure can be formed.

また、多重量子井戸構造を形成する場合、蒸発源と被処理物との間にあるシャッターを開閉することにより各領域を形成する方法が考えられる。しかし、本発明の方法を用いることにより、より容易に多重量子井戸構造を形成することが可能となる。それにより、スループット良く多重量子井戸構造を有する発光素子を作製することができる。   When forming a multiple quantum well structure, a method of forming each region by opening and closing a shutter between the evaporation source and the object to be processed is conceivable. However, a multiple quantum well structure can be formed more easily by using the method of the present invention. Accordingly, a light-emitting element having a multiple quantum well structure can be manufactured with high throughput.

なお、図12に示す構成において、第1の回転板と第2の回転板はそれぞれ独立に回転してもよい。例えば、第1の回転板のみ回転させて蒸着してもよい。 In the configuration shown in FIG. 12, the first rotating plate and the second rotating plate may rotate independently of each other. For example, vapor deposition may be performed by rotating only the first rotating plate.

また、第1の回転板1012及び第2の回転板1014a〜1014dの形状について特に限定はなく、図12に表されるような円形の他、四角形等の多角形であってもよい。また、第2の回転板1014a〜1014dは、必ずしも設けなくてもよいが、第2の回転板1014a〜1014dを設けることによって、被処理物に形成される層の厚さ等の面内バラツキを低減することができる。   Further, the shapes of the first rotating plate 1012 and the second rotating plates 1014a to 1014d are not particularly limited, and may be a polygon such as a quadrangle in addition to a circle as shown in FIG. In addition, the second rotating plates 1014a to 1014d are not necessarily provided, but by providing the second rotating plates 1014a to 1014d, in-plane variations such as the thickness of a layer formed on the object to be processed are provided. Can be reduced.

処理室1001内の構成は図12に表されるものには限定されず、例えば、図13に表されるような蒸発源の位置が変わるような構成であってもよい。   The configuration in the processing chamber 1001 is not limited to that shown in FIG. 12, and for example, a configuration in which the position of the evaporation source shown in FIG. 13 is changed may be used.

図13において、蒸発源1021a、1021bが固定され、軸1027を中心に回転する回転板1026と、被処理物を保持する為の保持部1022とが、対向して設けられている。また、保持部1022には、被処理物1025a〜1025dが保持されている。蒸発源1021aには第1の材料が、蒸発源1021bには第2の材料が、それぞれ保持されている。そして、蒸発源1021bよりも蒸発源1021aの方が被処理物1025aに近くなるようにそれぞれの蒸発源が位置しているとき、被処理物1025a上には、第2の材料の濃度よりも第1の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。また、回転板1026が回転し、蒸発源1021aよりも蒸発源1021bの方が被処理物1025aに近くなるように位置する場合、被処理物1025a上には、第1の材料の濃度よりも第2の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。このように、蒸着装置は、蒸発源の位置が変わることによって、被処理物に対する蒸発源の位置が変わるような構成を有するものであってもよい。つまり、蒸発源と被処理物とは、それぞれの位置が相対的に変化するように設けられていればよい。   In FIG. 13, evaporation sources 1021a and 1021b are fixed, and a rotating plate 1026 that rotates about a shaft 1027 and a holding portion 1022 for holding an object to be processed are provided to face each other. Further, the objects to be processed 1025a to 1025d are held in the holding unit 1022. The evaporation source 1021a holds a first material, and the evaporation source 1021b holds a second material. When each evaporation source is positioned so that the evaporation source 1021a is closer to the object to be processed 1025a than the evaporation source 1021b, the concentration on the object to be processed 1025a is higher than the concentration of the second material. Each material is deposited so that the concentration of one material is higher. In addition, when the rotating plate 1026 rotates and the evaporation source 1021b is positioned closer to the object to be processed 1025a than the evaporation source 1021a, the concentration on the object to be processed 1025a is higher than the concentration of the first material. Each material is deposited so that the concentration of the two materials is higher. Thus, the vapor deposition apparatus may have a configuration in which the position of the evaporation source with respect to the object to be processed is changed by changing the position of the evaporation source. That is, it is only necessary that the evaporation source and the object to be processed are provided so that their positions change relatively.

図13の構成の場合、蒸発源1021aおよび蒸発源1021bの回転を速くすると、第1の材料と第2の材料の濃度比の周期的変化の一周期の長さは短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。 In the case of the configuration of FIG. 13, when the rotation of the evaporation source 1021a and the evaporation source 1021b is made faster, the length of one cycle of the periodic change in the concentration ratio between the first material and the second material becomes shorter. That is, one cycle of a change in the concentration ratio between a substance having a high light emitting property and a substance having a high carrier transporting property included in the light emitting region is shortened.

また、図12、図13に表されるような構成の他、図14に表されるように、蒸発源と保持部との間に設けられ、開口部が設けられ、マスクとして機能する回転板の開口部の位置が変わるような構成であってもよい。   In addition to the configurations shown in FIGS. 12 and 13, as shown in FIG. 14, the rotating plate is provided between the evaporation source and the holding unit, has an opening, and functions as a mask. The configuration may be such that the position of the opening of each of them changes.

図14において、第1の材料が保持された蒸発源1031aと第2の材料が保持された蒸発源1031bとは開口部1040が設けられた回転板1038を間に挟んで、それぞれ保持部1032と対向するように設けられている。回転板1038は、軸1039を中心として回転し、回転することによって開口部1040の位置が変わる。開口部1040が、蒸発源1031bよりも蒸発源1031aに近くなるように位置しているとき、開口部1040から保持部1032の方へ、第1の材料の濃度の方が第2の材料の濃度よりも高い状態で気体が拡散し、保持部1032に保持された被処理物1035へ、第1の材料の濃度の方が第2の材料の濃度よりも高くなるようにそれぞれの材料が蒸着される。また、回転板1038が回転し、開口部1040が蒸発源1031aよりも蒸発源1031bに近くなるように位置すれば(例えば、点線1041で表されるように位置すれば)、第2の材料の濃度の方が第1の材料の濃度よりも高くなるように、被処理物1035上にそれぞれの材料が蒸着される。   In FIG. 14, the evaporation source 1031 a holding the first material and the evaporation source 1031 b holding the second material are sandwiched between the holding unit 1032 and the rotating plate 1038 provided with the opening 1040, respectively. It is provided so as to face each other. The rotating plate 1038 rotates about the shaft 1039, and the position of the opening 1040 changes by rotating. When the opening 1040 is positioned closer to the evaporation source 1031a than the evaporation source 1031b, the concentration of the first material is higher from the opening 1040 toward the holding unit 1032. The gas is diffused in a higher state, and each material is deposited on the object to be processed 1035 held in the holding portion 1032 so that the concentration of the first material is higher than the concentration of the second material. The In addition, if the rotating plate 1038 rotates and the opening 1040 is positioned closer to the evaporation source 1031b than the evaporation source 1031a (for example, as illustrated by the dotted line 1041), the second material Each material is deposited on the object to be processed 1035 so that the concentration is higher than the concentration of the first material.

図14の構成の場合、回転板1038の回転を速くすると、第1の材料と第2の材料の濃度比の変化の一周期は短くなる。つまり、発光領域に含まれる、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質の濃度比の変化の一周期は短くなる。 In the configuration of FIG. 14, when the rotation of the rotating plate 1038 is made faster, one cycle of the change in the concentration ratio between the first material and the second material is shortened. That is, one cycle of a change in the concentration ratio between a substance having a high light emission property and a substance having a high carrier transport property included in the light emitting region is shortened.

以上のように、蒸発源と、被処理物の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材料を含む層を形成することができる。また、蒸発源の他、マスクとして機能する回転板に設けられた開口部の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材料を含む層を形成することもできる。   As described above, the layer containing the composite material can be formed by relatively changing the positions of the evaporation source and the object to be processed. In addition to the evaporation source, the layer containing the composite material can be formed by relatively changing the position of the opening provided in the rotating plate functioning as a mask.

なお、蒸着装置の構成は、図15に示されたものには限定されず、例えば、発光素子を封止する為の封止室がさらに設けられた構成であってもよい。また、蒸着を行う処理室は、一室だけでなく、二室以上設けられていてもよい。   Note that the configuration of the vapor deposition apparatus is not limited to that illustrated in FIG. 15, and may be, for example, a configuration in which a sealing chamber for sealing the light emitting element is further provided. Further, the number of processing chambers for vapor deposition is not limited to one, and two or more chambers may be provided.

なお、蒸発源の蒸着速度は、第1の材料と第2の材料とでは、同じであっても異なっていてもよい。例えば、キャリア輸送性の高い物質の蒸着速度と発光性の高い物質の蒸着速度をほぼ同じとすることで、図16(A)に示すように、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層した構造とすることができる。   The vapor deposition rate of the evaporation source may be the same or different between the first material and the second material. For example, by setting the vapor deposition rate of a substance having a high carrier transporting property and the vapor deposition rate of a substance having a high light emitting property to be substantially the same, as shown in FIG. A structure in which regions higher than the concentration of a high substance and regions where the concentration of a substance having a high light-emitting property is higher than the concentration of a substance having a high carrier-transporting property are alternately stacked can be used.

また、キャリア輸送性の高い物質の蒸着速度を高くし、発光性の高い物質の蒸着速度を低くした場合、図16(B)に示すように、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散している領域とを交互に積層した構造とすることできる。   In addition, when the deposition rate of a substance having a high carrier-transport property is increased and the deposition rate of a substance having a high light-emitting property is decreased, as illustrated in FIG. In addition, a structure in which a region in which a substance having a high light-emitting property is dispersed in a substance having a high carrier-transporting property can be alternately stacked.

なお、周期的変化の一周期は、基板の回転速度、蒸着速度以外に、基板と蒸発源との距離、蒸発源と蒸発源との距離、基板と回転軸との距離等により変化するため、それぞれの装置において最適値を適宜設計すれば良い。なお、基板の大きさにもよるが、蒸発源と蒸発源の距離は、基板中心と回転軸との距離の2倍程度であることが好ましい。例えば、12cm×12cmの基板を用いる場合、基板と蒸発源との距離を20〜40cmとし、蒸発源と蒸発源との距離を15〜30cm、基板の中心と回転軸との距離を8〜15cmとし、蒸着速度を0.2〜2.0nm/s、回転速度を4〜12rpmとすることにより、多重量子井戸構造を形成することができる。   In addition, since one period of the periodic change changes depending on the distance between the substrate and the evaporation source, the distance between the evaporation source and the evaporation source, the distance between the substrate and the rotation axis, in addition to the rotation speed of the substrate and the evaporation speed, What is necessary is just to design an optimal value suitably in each apparatus. Although depending on the size of the substrate, the distance between the evaporation source and the evaporation source is preferably about twice the distance between the substrate center and the rotation axis. For example, when using a 12 cm × 12 cm substrate, the distance between the substrate and the evaporation source is 20 to 40 cm, the distance between the evaporation source and the evaporation source is 15 to 30 cm, and the distance between the center of the substrate and the rotation axis is 8 to 15 cm. When the deposition rate is 0.2 to 2.0 nm / s and the rotation rate is 4 to 12 rpm, a multiple quantum well structure can be formed.

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の発光素子について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, a light-emitting element of the present invention will be described.

本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリア(担体)の再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。また、本発明の発光素子は、発光領域に多重量子井戸構造を有している。   The light-emitting element of the present invention has a plurality of layers between a pair of electrodes. The plurality of layers have a high carrier injection property and carrier transport so that a light emitting region is formed at a position away from the electrode, that is, a carrier (carrier) is recombined at a position away from the electrode. The layers are formed by combining layers made of highly specific materials. The light emitting device of the present invention has a multiple quantum well structure in the light emitting region.

本発明の発光素子の一態様について図1(A)を用いて以下に説明する。   One embodiment of a light-emitting element of the present invention is described below with reference to FIG.

本形態において、発光素子は、第1の電極102と、第1の電極102の上に順に積層した第1の層103、第2の層104、第3の層105、第4の層106と、さらにその上に設けられた第2の電極107とから構成されている。なお、本形態では第1の電極102は陽極として機能し、第2の電極107は陰極として機能するものとして以下説明をする。   In this embodiment, the light-emitting element includes a first electrode 102, a first layer 103, a second layer 104, a third layer 105, and a fourth layer 106 that are sequentially stacked over the first electrode 102. And a second electrode 107 provided thereon. Note that in this embodiment mode, the first electrode 102 functions as an anode and the second electrode 107 functions as a cathode.

基板101は発光素子の支持体として用いられる。基板101としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。   The substrate 101 is used as a support for the light emitting element. As the substrate 101, for example, glass or plastic can be used. Note that other materials may be used as long as the light-emitting element functions as a support in the manufacturing process.

第1の電極102としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。例えば、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化インジウムに2〜20wt%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(Indium Zinc Oxide)、酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したインジウム酸化物(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。その他、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)、チタン(Ti)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、アルミニウム−シリコン(Al−Si)、アルミニウム−チタン(Al−Ti)、アルミニウム−シリコン−銅(Al−Si−Cu)または金属材料の窒化物(TiN)等、を用いることができる。なお、第1の電極を反射電極とし、第2の電極から発光を取り出す場合には、第1の電極は反射率の高い材料であることが好ましく、アルミニウム(Al)、アルミニウム−シリコン(Al−Si)、アルミニウム−チタン(Al−Ti)を用いると良い。   As the first electrode 102, various metals, alloys, electrically conductive compounds, and mixtures thereof can be used. For example, indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon, IZO (indium zinc oxide) in which 2 to 20 wt% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide, tungsten oxide is 0 And indium oxide (IWZO) containing 0.1 to 5 wt% of zinc oxide and 0.1 to 1 wt% of zinc oxide. These conductive metal oxide films are usually formed by sputtering, but may be formed by applying a sol-gel method or the like. In addition, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), titanium (Ti), copper (Cu ), Palladium (Pd), aluminum (Al), aluminum-silicon (Al-Si), aluminum-titanium (Al-Ti), aluminum-silicon-copper (Al-Si-Cu) or metal nitride (TiN) ) Etc. can be used. Note that in the case where the first electrode is a reflective electrode and light emission is extracted from the second electrode, the first electrode is preferably made of a material having high reflectance, such as aluminum (Al), aluminum-silicon (Al— Si) or aluminum-titanium (Al-Ti) may be used.

第1の層103は、実施の形態1で示した複合材料を含む層である。具体的には、有機化合物と無機化合物とを含む層である。   The first layer 103 is a layer including the composite material described in Embodiment 1. Specifically, the layer includes an organic compound and an inorganic compound.

第2の層104は、正孔輸送性の高い物質、具体的には、芳香族アミン系(すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの)の化合物であることが好ましい。広く用いられている材料として、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,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(以下、NPBと記す)、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、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。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、第2の層104は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものであってもよい。 The second layer 104 is preferably a substance having a high hole-transport property, specifically, an aromatic amine-based compound (that is, a compound having a benzene ring-nitrogen bond). As a widely used material, 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl and its derivative 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) ) -N-phenyl-amino] -biphenyl (hereinafter referred to as NPB), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine, 4,4 ′, 4 ″ -Starburst type aromatic amine compounds such as -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine. The substances described here are mainly substances having a hole mobility of 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that other than these substances, any substance that has a property of transporting more holes than electrons may be used. Note that the second layer 104 is not limited to a single layer, and may be a stack of two or more layers including any of the above substances.

第3の層105は、実施の形態2に示した多重量子井戸構造を有する発光領域である。具体的には、キャリア輸送性が高く結晶化しにくい物質と、発光性の高い物質とを組み合わせて構成される。   The third layer 105 is a light-emitting region having the multiple quantum well structure described in Embodiment 2. Specifically, it is configured by combining a substance having a high carrier transporting property and difficult to crystallize with a substance having a high light-emitting property.

第4の層106は、電子輸送性の高い物質、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−(4−ヒドロキシ−ビフェニリル)−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などの典型金属錯体が挙げられる。あるいは9,10−ジフェニルアントラセンや4,4’−ビス(2,2−ジフェニルエテニル)ビフェニルなどの炭化水素系化合物なども好適である。あるいは、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソフェナントロリンやバソキュプロインなどのフェナントロリン誘導体を用いても良い。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を第4の層106として用いても構わない。また、第4の層106は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。 The fourth layer 106 is formed using a substance having a high electron-transport property, such as tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10 -Hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato)-(4-hydroxy-biphenylyl) -aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- (2- Typical metal complexes such as (hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) It is done. Alternatively, hydrocarbon compounds such as 9,10-diphenylanthracene and 4,4′-bis (2,2-diphenylethenyl) biphenyl are also suitable. Alternatively, triazole derivatives such as 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole, phenanthroline derivatives such as bathophenanthroline and bathocuproin May be used. The substances mentioned here are mainly substances having an electron mobility of 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that a substance other than the above substances may be used for the fourth layer 106 as long as it has a property of transporting more electrons than holes. The fourth layer 106 is not limited to a single layer, and may be a stack of two or more layers formed using the above substances.

第2の電極107を形成する物質としては、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の1族または2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(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107と第4の層106との間に、電子注入を促す機能を有する層を、当該第2の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、珪素を含むITO等様々な導電性材料を第2の電極107として用いることができる。   As a material for forming the second electrode 107, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (a work function of 3.8 eV or less) can be used. Specific examples of such a cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table of elements, that is, alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs), and magnesium (Mg), calcium (Ca), Examples thereof include alkaline earth metals such as strontium (Sr), alloys containing these (MgAg, AlLi), rare earth metals such as europium (Eu) and ytterbium (Yb), and alloys containing these. However, by providing a layer having a function of promoting electron injection between the second electrode 107 and the fourth layer 106 so as to be stacked with the second electrode, Al can be obtained regardless of the work function. Various conductive materials such as Ag, ITO, and ITO containing silicon can be used for the second electrode 107.

なお、電子注入を促す機能を有する層としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)等のようなアルカリ金属の化合物又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、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を含有させたもの、例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いることができる。 Note that as a layer having a function of promoting electron injection, an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound such as lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), or the like is used. Can be used. In addition, a layer made of a substance having an electron transporting property containing an alkali metal or an alkaline earth metal, for example, a layer containing magnesium (Mg) in Alq 3 can be used.

また、第2の層104、第4の層106の形成方法は、蒸着法の他、例えばインクジェット法またはスピンコート法など公知の方法を用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。なお、第3の層105は、実施の形態3に示した方法で形成することが好ましい。   As a method for forming the second layer 104 and the fourth layer 106, a known method such as an inkjet method or a spin coating method may be used in addition to the vapor deposition method. Moreover, you may form using the different film-forming method for each electrode or each layer. Note that the third layer 105 is preferably formed by the method described in Embodiment 3.

以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第1の電極102と第2の電極107との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第3の層105において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり第3の層105に発光領域が形成されるような構成となっている。   The light-emitting element of the present invention having the above structure is a third layer that contains a highly light-emitting substance because a current flows due to a potential difference generated between the first electrode 102 and the second electrode 107. In the layer 105, holes and electrons recombine to emit light. That is, a light emitting region is formed in the third layer 105.

本発明の発光素子のエネルギー準位についてより詳しく説明する。図1に示した本発明の発光素子のエネルギー準位を示す概念図を図11に示す。図11において、第1の電極102から注入された正孔は、実施の形態1で示した複合材料を含む第1の層103、正孔輸送性の高い物質を含む第2の層104を経て、発光領域である第3の層105へ輸送される。第2の電極107から注入された電子は電子輸送性の高い物質を含む第4の層106を経て、発光領域である第3の層105へ輸送される。第3の層105において正孔と電子とが再結合し、発光する。第3の層105は、実施の形態2で示すように、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含み、多重量子井戸構造を有している。   The energy level of the light emitting device of the present invention will be described in more detail. FIG. 11 is a conceptual diagram showing energy levels of the light-emitting element of the present invention shown in FIG. In FIG. 11, holes injected from the first electrode 102 pass through the first layer 103 including the composite material described in Embodiment 1 and the second layer 104 including a substance having a high hole-transport property. , And transported to the third layer 105 which is a light emitting region. Electrons injected from the second electrode 107 are transported to the third layer 105 which is a light-emitting region through the fourth layer 106 containing a substance having a high electron-transport property. In the third layer 105, holes and electrons recombine to emit light. As described in Embodiment 2, the third layer 105 includes a substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property, and has a multiple quantum well structure.

図11(A)は、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域と、キャリア輸送性の高い物質に発光性の高い物質が分散された領域とが交互に積層した構成を示している。図11(A)において、キャリア輸送性の高い物質の濃度が高い領域は障壁111として機能し、発光性の高い物質が分散された領域は井戸112として機能する。発光領域である第3の層105に注入された正孔は、発光性の高い物質の濃度が高い領域(井戸)に入り、電子と再結合する。最初の井戸を通り抜けた正孔は第2の井戸に入り、電子と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。電子についても同様であり、発光性の高い物質の濃度が高い領域(井戸)に入り、正孔と再結合する。最初の井戸を通り抜けた電子は第2の井戸に入り、正孔と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。よって、正孔と電子の再結合確率が向上することにより、発光効率が向上する。   FIG. 11A illustrates a structure in which regions having a high concentration of a substance having a high carrier-transport property and regions in which a substance having a high light-emitting property are dispersed are alternately stacked. In FIG. 11A, a region where the concentration of a substance having a high carrier-transport property is high functions as the barrier 111, and a region where a substance having a high light-emitting property is dispersed functions as the well 112. Holes injected into the third layer 105 which is a light-emitting region enter a region (well) where the concentration of a light-emitting substance is high and recombine with electrons. Holes that pass through the first well enter the second well and recombine with electrons. Since many wells are formed, holes are trapped in the wells and the recombination probability with electrons is improved. The same applies to electrons, which enter a region (well) in which the concentration of a highly luminescent substance is high and recombine with holes. Electrons that pass through the first well enter the second well and recombine with the holes. Since many wells are formed, holes are trapped in the wells and the recombination probability with electrons is improved. Therefore, the luminous efficiency is improved by improving the probability of recombination of holes and electrons.

図11(B)は、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域と、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域とが交互に積層した構成を示している。図11(A)と同様に、キャリア輸送性の高い物質の濃度が発光性の高い物質の濃度よりも高い領域は障壁121として機能し、発光性の高い物質の濃度がキャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い領域は井戸122として機能する。よって、発光領域である第3の層105に注入された正孔は、発光性の高い物質の濃度が高い領域(井戸)に入り、電子と再結合する。最初の井戸を通り抜けた正孔は第2の井戸に入り、電子と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。電子についても同様であり、発光性の高い物質の濃度が高い領域(井戸)に入り、正孔と再結合する。最初の井戸を通り抜けた電子は第2の井戸に入り、正孔と再結合する。井戸が多数形成されていることにより、正孔は井戸にトラップされ、電子との再結合確率が向上する。よって、正孔と電子の再結合確率が向上することにより、発光効率が向上する。   FIG. 11B illustrates a region where the concentration of a substance having a high carrier-transport property is higher than the concentration of a substance having a high light-emitting property, and a region where the concentration of a substance having a high light-emitting property is higher than the concentration of a substance having a high carrier-transport property Shows a configuration in which are alternately stacked. Similarly to FIG. 11A, a region where the concentration of a substance having a high carrier-transport property is higher than the concentration of a substance having a high light-emitting property functions as the barrier 121, and the concentration of a substance having a high light-emitting property is high. A region having a concentration higher than that of the first layer functions as the well 122. Therefore, holes injected into the third layer 105 which is a light-emitting region enter a region (well) where the concentration of a light-emitting substance is high and recombine with electrons. Holes that pass through the first well enter the second well and recombine with electrons. Since many wells are formed, holes are trapped in the wells and the recombination probability with electrons is improved. The same applies to electrons, which enter a region (well) in which the concentration of a highly luminescent substance is high and recombine with holes. Electrons that pass through the first well enter the second well and recombine with the holes. Since many wells are formed, holes are trapped in the wells and the recombination probability with electrons is improved. Therefore, the luminous efficiency is improved by improving the probability of recombination of holes and electrons.

発光は、第1の電極102または第2の電極107のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極102または第2の電極107のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質で成る。第1の電極102のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図1(A)に示すように、発光は第1の電極102を通って基板側から取り出される。また、第2の電極107のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図1(B)に示すように、発光は第2の電極107を通って基板と逆側から取り出される。第1の電極102および第2の電極107がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図1(C)に示すように、発光は第1の電極102および第2の電極107を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。   Light emission is extracted outside through one or both of the first electrode 102 and the second electrode 107. Therefore, one or both of the first electrode 102 and the second electrode 107 is formed using a light-transmitting substance. In the case where only the first electrode 102 is formed using a light-transmitting substance, light emission is extracted from the substrate side through the first electrode 102 as illustrated in FIG. In the case where only the second electrode 107 is formed using a light-transmitting substance, light emission is extracted from the side opposite to the substrate through the second electrode 107 as illustrated in FIG. In the case where both the first electrode 102 and the second electrode 107 are made of a light-transmitting substance, light is emitted from the first electrode 102 and the second electrode 107 as shown in FIG. And is taken out from both the substrate side and the opposite side of the substrate.

なお第1の電極102と第2の電極107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。発光領域と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102および第2の電極107から離れた部位に正孔と電子とが再結合する多重量子井戸構造を有する発光領域を設けた構成であり、且つ、電極と発光領域との間に本発明の複合材料を含む層を設けた構成であれば、上記以外のものでもよい。   Note that the structure of the layers provided between the first electrode 102 and the second electrode 107 is not limited to the above. It has a multiple quantum well structure in which holes and electrons are recombined at a site away from the first electrode 102 and the second electrode 107 so that quenching caused by the proximity of the light emitting region and the metal is suppressed. Any structure other than those described above may be used as long as the structure includes a light-emitting region and a layer including the composite material of the present invention is provided between the electrode and the light-emitting region.

つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等から成る層を、本発明の複合材料を含む層と自由に組み合わせて構成すればよい。また、第1の電極102上には、酸化珪素膜等からなる層を設けることによってキャリアの再結合部位を制御したものであってもよい。 In other words, the layered structure of the layers is not particularly limited, and a substance having a high electron transporting property or a substance having a high hole transporting property, a substance having a high electron injecting property, a substance having a high hole injecting property, or a bipolar property (electron and hole) The layer made of the substance having a high transportability) may be freely combined with the layer containing the composite material of the present invention. Alternatively, a carrier recombination site may be controlled by providing a layer made of a silicon oxide film or the like over the first electrode 102.

図2に示す発光素子は、陰極として機能する第1の電極302の上に電子輸送性の高い物質からなる第1の層303、発光性の高い物質を含む第2の層304、正孔輸送性の高い物質からなる第3の層305、本発明の複合材料を含む層である第4の層306、陽極として機能する第2の電極307とが順に積層された構成となっている。なお、301は基板である。   A light-emitting element illustrated in FIG. 2 includes a first layer 303 formed using a substance having a high electron-transport property, a second layer 304 containing a substance having a high light-emitting property, and a hole transport over the first electrode 302 functioning as a cathode. A third layer 305 made of a highly conductive substance, a fourth layer 306 which is a layer containing the composite material of the present invention, and a second electrode 307 functioning as an anode are stacked in this order. Reference numeral 301 denotes a substrate.

本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板以外に、例えば薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板上に発光素子を作製してもよい。これにより、TFTによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、TFTの構造は、特に限定されない。スタガ型のTFTでもよいし逆スタガ型のTFTでもよい。また、TFTアレイ基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、若しくはN型またはP型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。   In this embodiment mode, a light-emitting element is manufactured over a substrate made of glass, plastic, or the like. A passive light-emitting device can be manufactured by manufacturing a plurality of such light-emitting elements over one substrate. In addition to a substrate made of glass, plastic, or the like, a light emitting element may be manufactured on a thin film transistor (TFT) array substrate, for example. Thus, an active matrix light-emitting device in which driving of the light-emitting element is controlled by the TFT can be manufactured. Note that the structure of the TFT is not particularly limited. A staggered TFT or an inverted staggered TFT may be used. Also, the driving circuit formed on the TFT array substrate may be composed of N-type and P-type TFTs, or may be composed of only one of N-type and P-type.

本発明で用いる複合材料を含む層は、導電率が高いため、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、駆動電圧の上昇を抑制することができる。   Since the layer including the composite material used in the present invention has high conductivity, an increase in driving voltage can be suppressed even when the layer including the composite material is thickened.

また、本発明の発光素子は、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。よって、複合材料を含む層を厚膜化することにより基板上の微小な異物等に起因する凹凸を緩和することができるので、凸凹が抑制された平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。そのため、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を得ることができる。   In addition, the light-emitting element of the present invention can suppress an increase in driving voltage of the light-emitting element even when the layer including the composite material is thickened. Therefore, by increasing the thickness of the layer containing the composite material, unevenness caused by minute foreign matters on the substrate can be alleviated, so light emission having a multiple quantum well structure on a flat layer in which unevenness is suppressed Regions can be formed. Therefore, since a multiple quantum well structure with few defects can be formed, the effect of the multiple quantum well structure can be obtained, and a light emitting element with high emission efficiency can be obtained.

また、本発明で用いる複合材料は厚膜化しても駆動電圧の上昇を抑制することができるため、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、外部への光の取り出し効率が高くなるように複合材料を含む層の膜厚を最適化することが可能となる。   In addition, since the composite material used in the present invention can suppress an increase in driving voltage even when the film thickness is increased, the composite material is made to increase the efficiency of extracting light to the outside while suppressing the increase in driving voltage. It becomes possible to optimize the film thickness of the layer to be included.

また、駆動電圧を上昇させることなく、複合材料を含む層の膜厚を制御することで光学設計が容易となり、発光の色純度を向上させることができる。   Further, by controlling the film thickness of the layer containing the composite material without increasing the driving voltage, the optical design becomes easy and the color purity of light emission can be improved.

また、複合材料を含む層を厚膜化することにより、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるため、信頼性の高い発光素子を得ることができる。例えば、通常の発光素子の電極間の膜厚が100nm〜150nmであるのに対し、複合材料を含む層を用いた発光素子の電極間の膜厚は、100〜500nm、好ましくは、200〜500nmとすることができる。   Further, by increasing the thickness of the layer containing the composite material, a short circuit due to a minute foreign matter or an external impact or the like can be prevented; thus, a highly reliable light-emitting element can be obtained. For example, the film thickness between electrodes of a normal light-emitting element is 100 nm to 150 nm, whereas the film thickness between electrodes of a light-emitting element using a layer containing a composite material is 100 to 500 nm, preferably 200 to 500 nm. It can be.

また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。   In addition, the layer containing the composite material used for the light-emitting element of the present invention can be in ohmic contact with the electrode and has low contact resistance with the electrode. Therefore, the electrode material can be selected without considering the work function or the like. That is, the choice of electrode material is expanded.

(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態4に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図5および図6を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、陰極として機能する電極に接するように本発明の複合材料を含む層を設けることができる。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a light-emitting element having a structure different from that described in Embodiment 4 will be described with reference to FIGS. In the structure described in this embodiment mode, a layer containing the composite material of the present invention can be provided so as to be in contact with an electrode functioning as a cathode.

図5(A)に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第1の電極401と、第2の電極402との間に、第1の層411、第2の層412、第3の層413が積層された構成となっている。本実施の形態では、第1の電極401が陽極として機能し、第2の電極402が陰極として機能する場合について説明する。   FIG. 5A illustrates an example of a structure of the light-emitting element of the present invention. A first layer 411, a second layer 412, and a third layer 413 are stacked between the first electrode 401 and the second electrode 402. In this embodiment, the case where the first electrode 401 functions as an anode and the second electrode 402 functions as a cathode is described.

第1の電極401、第2の電極402は、実施の形態4と同じ構成を適用することができる。また、第1の層411は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層である。具体的には、実施の形態2に示した構成を適用することができる。また、第1の層411は他に正孔注入性の高い物質や正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質等を含む層を有していてもよい。第2の層412は電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い物質とを含む層であり、第3の層413は実施の形態1で示した複合材料を含む層である。第2の層412に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。   The same structure as that in Embodiment 4 can be applied to the first electrode 401 and the second electrode 402. The first layer 411 includes a substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property. Specifically, the configuration shown in Embodiment Mode 2 can be applied. In addition, the first layer 411 may include a layer containing a substance having a high hole-injection property, a substance having a high hole-transport property, a substance having a high electron-transport property, or the like. The second layer 412 is a layer containing one compound selected from an electron-donating substance and a substance having a high electron-transport property, and the third layer 413 includes the composite material described in Embodiment 1. Is a layer. The electron donating substance contained in the second layer 412 is preferably an alkali metal or alkaline earth metal and oxides or salts thereof. Specifically, lithium, cesium, calcium, lithium oxide, calcium oxide, barium oxide, cesium carbonate, and the like can be given.

このような構成とすることにより、図5(A)に示した通り、電圧を印加することにより第2の層412および第3の層413の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第2の層412は電子を第1の層411に輸送すると同時に、第3の層413は正孔を第2の電極402に輸送する。すなわち、第2の層412と第3の層413とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第3の層413は、正孔を第2の電極402に輸送する機能を担っていると言える。   With such a structure, as shown in FIG. 5A, by applying a voltage, electrons are exchanged in the vicinity of the interface between the second layer 412 and the third layer 413, and the electrons and Holes are generated and the second layer 412 transports electrons to the first layer 411, while the third layer 413 transports holes to the second electrode 402. In other words, the second layer 412 and the third layer 413 together serve as a carrier generation layer. In addition, it can be said that the third layer 413 has a function of transporting holes to the second electrode 402.

また、第3の層413を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第3の層413の膜厚を自由に設定でき、第1の層411からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第1の層411からの発光の色純度が向上するように、第3の層413の膜厚を設定することも可能である。   Further, even if the third layer 413 is thickened, an increase in driving voltage can be suppressed. Therefore, the thickness of the third layer 413 can be freely set, and light emission from the first layer 411 can be extracted. Efficiency can be improved. In addition, the thickness of the third layer 413 can be set so that the color purity of light emission from the first layer 411 is improved.

また、第3の層413を厚膜化することにより、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができる。   Further, by increasing the thickness of the third layer 413, a short circuit due to a minute foreign matter, an external impact, or the like can be prevented.

また、図5(A)を例に取ると、第2の電極402をスパッタリングにより成膜する場合などは、多重量子井戸構造を有する発光領域である第1の層411へのダメージを低減することもできる。 5A, for example, when the second electrode 402 is formed by sputtering, damage to the first layer 411 that is a light-emitting region having a multiple quantum well structure is reduced. You can also.

なお、本実施の形態の発光素子においても、第1の電極401や第2の電極402の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図5(B)、図5(C)および図6に示す。なお、図5(B)、図5(C)および図6では、図5(A)の符号を引用する。また、400は、本発明の発光素子を担持する基板である。   Note that the light-emitting element of this embodiment also has various variations by changing materials of the first electrode 401 and the second electrode 402. The schematic diagram is shown in FIG. 5B, FIG. 5C, and FIG. 5B, FIG. 5C, and FIG. 6, the reference numerals in FIG. 5A are cited. Reference numeral 400 denotes a substrate carrying the light emitting element of the present invention.

図5は、基板400側から第1の層411、第2の層412、第3の層413の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極401を光透過性とし、第2の電極402を遮光性(特に反射性)とすることで、図5(A)のように基板400側から光を射出する構成となる。また、第1の電極401を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極402を光透過性とすることで、図5(B)のように基板400の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第1の電極401、第2の電極402の両方を光透過性とすることで、図5(C)に示すように、基板400側と基板400の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 5 shows an example in which the first layer 411, the second layer 412, and the third layer 413 are configured in this order from the substrate 400 side. At this time, the first electrode 401 is light-transmitting and the second electrode 402 is light-shielding (particularly reflective) so that light is emitted from the substrate 400 side as shown in FIG. Become. In addition, the first electrode 401 is made light-shielding (particularly reflective) and the second electrode 402 is made light-transmissive so that light is emitted from the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. It becomes. Further, by making both the first electrode 401 and the second electrode 402 light transmissive, light is emitted to both the substrate 400 side and the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. Configuration is also possible.

図6は、基板400側から第3の層413、第2の層412、第1の層411の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極401を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極402を光透過性とすることで、図6(A)のように基板400側から光を取り出す構成となる。また、第1の電極401を光透過性とし、第2の電極402を遮光性(特に反射性)とすることで、図6(B)のように基板400と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第1の電極401、第2の電極402の両方を光透過性とすることで、図6(C)に示すように、基板400側と基板400の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 6 shows an example in which the third layer 413, the second layer 412, and the first layer 411 are configured in this order from the substrate 400 side. At this time, the first electrode 401 is made light-shielding (particularly reflective) and the second electrode 402 is made light-transmissive so that light is extracted from the substrate 400 side as shown in FIG. . In addition, the first electrode 401 is light-transmitting and the second electrode 402 is light-shielding (particularly reflective), whereby light is extracted from the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. 6B. Become. Further, by making both the first electrode 401 and the second electrode 402 light transmissive, light is emitted to both the substrate 400 side and the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. Configuration is also possible.

なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、公知の方法を用いることができる。ただし、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層は、実施の形態3で示した方法により形成することが好ましい。   Note that in the case of manufacturing the light-emitting element in this embodiment, a known method can be used regardless of a wet method or a dry method. Note that the layer including a substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property is preferably formed by the method described in Embodiment 3.

また、図5に示すように、第1の電極401を形成した後、第1の層411、第2の層412、第3の層413を順次積層し、第2の電極402を形成してもよいし、図6に示すように、第2の電極402を形成した後、第3の層413、第2の層412、第1の層411を順次積層し、第1の電極401を形成してもよい。   Further, as illustrated in FIG. 5, after the first electrode 401 is formed, the first layer 411, the second layer 412, and the third layer 413 are sequentially stacked to form the second electrode 402. Alternatively, as shown in FIG. 6, after the second electrode 402 is formed, the third layer 413, the second layer 412, and the first layer 411 are sequentially stacked to form the first electrode 401. May be.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。   Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態4および実施の形態5に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図3および図4を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、発光素子の2つの電極に接するように複合材料を含む層を設けることができる。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a light-emitting element having a structure different from the structures shown in Embodiments 4 and 5 will be described with reference to FIGS. In the structure described in this embodiment, a layer containing a composite material can be provided so as to be in contact with two electrodes of the light-emitting element.

図3(A)に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第1の電極201と、第2の電極202との間に、第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214が積層された構成となっている。本実施の形態では、第1の電極201が陽極として機能し、第2の電極202が陰極として機能する場合について説明する。   FIG. 3A illustrates an example of a structure of the light-emitting element of the present invention. A first layer 211, a second layer 212, a third layer 213, and a fourth layer 214 are stacked between the first electrode 201 and the second electrode 202. In this embodiment, the case where the first electrode 201 functions as an anode and the second electrode 202 functions as a cathode is described.

第1の電極201、第2の電極202は、実施の形態4と同じ構成を適用することができる。また、第1の層211は実施の形態1で示した複合材料を含む層であり、第2の層212は発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層である。具体的には、実施の形態2で示した構成を適用することができる。また、第2の層212は他に正孔注入性の高い物質や正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質等を含む層を有していてもよい。第3の層213は電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層であり、第4の層214は実施の形態1で示した複合材料を含む層である。第3の層213に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。   The first electrode 201 and the second electrode 202 can have the same structure as that in Embodiment 4. The first layer 211 is a layer including the composite material described in Embodiment 1, and the second layer 212 is a layer including a substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property. Specifically, the structure shown in Embodiment Mode 2 can be applied. In addition, the second layer 212 may include a layer containing a substance having a high hole-injection property, a substance having a high hole-transport property, a substance having a high electron-transport property, or the like. The third layer 213 is a layer containing an electron donating substance and a substance having a high electron transporting property, and the fourth layer 214 is a layer containing the composite material described in Embodiment 1. The electron donating substance contained in the third layer 213 is preferably an alkali metal or alkaline earth metal and oxides or salts thereof. Specifically, lithium, cesium, calcium, lithium oxide, calcium oxide, barium oxide, cesium carbonate, and the like can be given.

このような構成とすることにより、図3(A)に示した通り、電圧を印加することにより第3の層213および第4の層214の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第3の層213は電子を第2の層212に輸送すると同時に、第4の層214は正孔を第2の電極202に輸送する。すなわち、第3の層213と第4の層214とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第4の層214は、正孔を第2の電極202に輸送する機能を担っていると言える。なお、第4の層214と第2の電極202との間に、さらに第2の層および第3の層を再び積層することで、タンデム型の発光素子とすることも可能である。   With such a structure, as shown in FIG. 3A, by applying a voltage, electrons are exchanged near the interface between the third layer 213 and the fourth layer 214, and the electrons and Holes are generated and the third layer 213 transports electrons to the second layer 212, while the fourth layer 214 transports holes to the second electrode 202. That is, the third layer 213 and the fourth layer 214 together serve as a carrier generation layer. In addition, it can be said that the fourth layer 214 has a function of transporting holes to the second electrode 202. Note that a tandem light-emitting element can be obtained by stacking the second layer and the third layer again between the fourth layer 214 and the second electrode 202.

また、第1の層211や第4の層214を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第1の層211や第4の層214の膜厚の自由に設定でき、第2の層212からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第2の層212からの発光の色純度が向上するように、第1の層211や第4の層214の膜厚を設定することも可能である。   Further, even if the first layer 211 and the fourth layer 214 are thickened, an increase in driving voltage can be suppressed. Therefore, the thicknesses of the first layer 211 and the fourth layer 214 can be freely set. In addition, the extraction efficiency of light emission from the second layer 212 can be improved. In addition, the thickness of the first layer 211 or the fourth layer 214 can be set so that the color purity of light emission from the second layer 212 is improved.

また、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第2の層の陽極側および陰極側を非常に厚くすることが可能となり、さらに発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、図3(A)を例に取ると、第2の電極202をスパッタリングにより成膜する場合などは、多重量子井戸構造を有する発光領域である第2の層212へのダメージを低減することもできる。さらに、第1の層211と第4の層214を同じ材料で構成することにより、発光機能を担う層を挟んで両側に同じ材料で構成された層を設けることができるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。 In addition, the light emitting element of this embodiment can make the anode side and the cathode side of the second layer responsible for the light emitting function very thick, and can effectively prevent a short circuit of the light emitting element. Further, taking FIG. 3A as an example, when the second electrode 202 is formed by sputtering, damage to the second layer 212 which is a light-emitting region having a multiple quantum well structure is reduced. You can also. Furthermore, by configuring the first layer 211 and the fourth layer 214 with the same material, layers composed of the same material can be provided on both sides of the layer responsible for the light emitting function, thereby suppressing stress strain. Can also be expected.

なお、本実施の形態の発光素子においても、第1の電極201や第2の電極202の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図3(B)、図3(C)および図4に示す。なお、図3(B)、図3(C)および図4では、図3(A)の符号を引用する。また、200は、本発明の発光素子を担持する基板である。   Note that the light-emitting element of this embodiment also has various variations by changing materials of the first electrode 201 and the second electrode 202. The schematic diagram is shown in FIG. 3 (B), FIG. 3 (C) and FIG. In FIG. 3B, FIG. 3C, and FIG. 4, the reference numerals in FIG. Reference numeral 200 denotes a substrate carrying the light emitting element of the present invention.

図3は、基板200側から第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極201を光透過性とし、第2の電極202を遮光性(特に反射性)とすることで、図3(A)のように基板200側から光を射出する構成となる。また、第1の電極201を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極202を光透過性とすることで、図3(B)のように基板200の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第1の電極201、第2の電極202の両方を光透過性とすることで、図3(c)に示すように、基板200側と基板200の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 3 shows an example in which the first layer 211, the second layer 212, the third layer 213, and the fourth layer 214 are configured in this order from the substrate 200 side. At this time, the first electrode 201 is light-transmitting and the second electrode 202 is light-shielding (particularly reflective), whereby light is emitted from the substrate 200 side as shown in FIG. Become. In addition, the first electrode 201 is made light-shielding (particularly reflective), and the second electrode 202 is made light-transmissive so that light is emitted from the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. It becomes. Further, by making both the first electrode 201 and the second electrode 202 light transmissive, light is emitted to both the substrate 200 side and the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. Configuration is also possible.

図4は、基板200側から第4の層214、第3の層213、第2の層212、第1の層211の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極201を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極202を光透過性とすることで、図4(A)のように基板200側から光を取り出す構成となる。また、第1の電極201を光透過性とし、第2の電極202を遮光性(特に反射性)とすることで、図4(B)のように基板200と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第1の電極201、第2の電極202の両方を光透過性とすることで、図4(C)に示すように、基板200側と基板200の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 4 shows an example in which the fourth layer 214, the third layer 213, the second layer 212, and the first layer 211 are configured in this order from the substrate 200 side. At this time, the first electrode 201 is made light-shielding (particularly reflective), and the second electrode 202 is made light-transmissive so that light is extracted from the substrate 200 side as shown in FIG. . In addition, the first electrode 201 is light-transmitting and the second electrode 202 is light-shielding (particularly reflective), whereby light is extracted from the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. Become. Further, by making both the first electrode 201 and the second electrode 202 light transmissive, light is emitted to both the substrate 200 side and the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. Configuration is also possible.

なお、第1の層211が、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い物質とを含み、第2の層212が発光性の物質とキャリア輸送性の高い物質とを含み、第3の層213が実施の形態1で示した複合材料を含む層であり、第4の層214が、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い物質とを含む構成にすることも可能である。   Note that the first layer 211 includes one compound selected from an electron-donating substance and a substance having a high electron-transport property, and the second layer 212 includes a light-emitting substance and a substance having a high carrier-transport property. The third layer 213 includes the composite material described in Embodiment 1, and the fourth layer 214 includes one compound selected from an electron-donating substance and an electron-transporting property. A structure including a high substance is also possible.

なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、公知の方法を用いることができる。ただし、発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い物質とを含む層は、実施の形態3で示した方法により形成することが好ましい。   Note that in the case of manufacturing the light-emitting element in this embodiment, a known method can be used regardless of a wet method or a dry method. Note that the layer including a substance having a high light-emitting property and a substance having a high carrier-transport property is preferably formed by the method described in Embodiment 3.

また、図3に図示するように、第1の電極201を形成した後、第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214を順次積層し、第2の電極202を形成してもよいし、図4に図示するように、第2の電極202を形成した後、第4の層214、第3の層213、第2の層212、第1の層211を順次積層し、第1の電極を形成してもよい。   Further, as illustrated in FIG. 3, after the first electrode 201 is formed, the first layer 211, the second layer 212, the third layer 213, and the fourth layer 214 are sequentially stacked. 4, or after forming the second electrode 202, as shown in FIG. 4, the fourth layer 214, the third layer 213, the second layer 212, and the first layer The layer 211 may be sequentially stacked to form the first electrode.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。   Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態7)
本実施の形態では、発光素子の光学設計について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment mode, optical design of a light-emitting element will be described.

実施の形態4〜実施の形態6に示した発光素子において、各発光色を発する発光素子ごとに、少なくとも第1の電極及び第2の電極を除く各層のいずれか一つの膜厚を異ならせることにより、発光色毎の光の取り出し効率を高めることができる。 In the light-emitting elements described in any of Embodiments 4 to 6, the film thickness of at least one of the layers excluding the first electrode and the second electrode is different for each light-emitting element that emits each emission color. Thus, the light extraction efficiency for each emission color can be increased.

例えば、図10に示すように、赤系色(R)、緑系色(G)、青系色(B)を発光する発光素子は、反射電極である第1の電極1101、及び透光性を有する第2の電極1102を共有しており、それぞれ第1の層1111R、1111G、1111B、第2の層1112R、1112G、1112B、第3の層1113R、1113G、1113B、第4の層1114R、1114G、1114Bを有する。そして、第1の層1111R、1111G、1111Bを発光色毎に異ならせる。 For example, as illustrated in FIG. 10, a light-emitting element that emits a red color (R), a green color (G), and a blue color (B) includes a first electrode 1101 that is a reflective electrode, and a light-transmitting property. A second electrode 1102 having a first layer 1111R, 1111G, 1111B, a second layer 1112R, 1112G, 1112B, a third layer 1113R, 1113G, 1113B, a fourth layer 1114R, respectively. 1114G and 1114B. Then, the first layers 1111R, 1111G, and 1111B are made different for each emission color.

なお、図10に示す発光素子において、第2の電極1102の電位よりも第1の電極1101の電位が高くなるように電圧を印加すると、第1の層1111から第2の層1112へ正孔が注入される。第3の層1113および第4の層1114の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第3の層1113は電子を第2の層1112に輸送すると同時に、第4の層1114は正孔を第2の電極1102に輸送する。正孔と、電子とが、第2の層1112において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。 Note that in the light-emitting element illustrated in FIG. 10, when voltage is applied so that the potential of the first electrode 1101 is higher than the potential of the second electrode 1102, holes are transferred from the first layer 1111 to the second layer 1112. Is injected. Electrons are transferred in the vicinity of the interface between the third layer 1113 and the fourth layer 1114, electrons and holes are generated, and the third layer 1113 transports electrons to the second layer 1112, and at the same time, The fourth layer 1114 transports holes to the second electrode 1102. Holes and electrons recombine in the second layer 1112 to bring the light-emitting substance into an excited state. The excited luminescent material emits light when returning to the ground state.

図10に示すように、第1の層1111R、1111G、1111Bを発光色毎に異ならせることにより、直接第2の電極を介して認識する場合と、第1の電極で反射して第2の電極を介して認識する場合とで光路が異なることによる、光の取り出し効率の低下を防止することができる。 As shown in FIG. 10, by making the first layers 1111R, 1111G, and 1111B different for each emission color, the first layer 1111R, 1111G, 1111B are directly recognized through the second electrode, and the second layer is reflected by the first electrode. It is possible to prevent the light extraction efficiency from being lowered due to the difference in the optical path between the case of recognition through the electrode.

具体的には、第1の電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じ、これによって光の干渉効果が生じる。その結果、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の(2m−1)/4倍(mは任意の正の整数)、即ち、発光波長の1/4、3/4、5/4・・・倍の時には、発光の外部取り出し効率が高くなる。一方、m/2倍(mは任意の正の整数)即ち、発光波長の1/2、1、3/2・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなってしまう。 Specifically, when light is incident on the first electrode, a phase inversion occurs in the reflected light, thereby causing a light interference effect. As a result, the optical distance between the light emitting region and the reflective electrode, that is, the refractive index × distance is (2m−1) / 4 times the emission wavelength (m is an arbitrary positive integer), that is, 1/4 of the emission wavelength, When the ratio is 3/4, 5/4,..., The light extraction efficiency is increased. On the other hand, when m / 2 times (m is an arbitrary positive integer), that is, 1/2, 1, 3/2.

したがって、本発明の発光素子において、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の(2m−1)/4倍(mは任意の正の整数)となるように、第1の層から第4の層のいずれかの膜厚を各発光素子で異ならせる。 Therefore, in the light emitting device of the present invention, the optical distance between the light emitting region and the reflective electrode, that is, the refractive index × distance is (2m−1) / 4 times the emission wavelength (m is an arbitrary positive integer). The film thickness of any of the first to fourth layers is made different for each light emitting element.

特に、第1の層から第4の層において、電子と正孔が再結合する層と反射電極との間の層の膜厚を異ならせるとよいが、電子と正孔が再結合する層から透光性を有する電極との間の膜厚を異ならせてもよい。さらに両者の膜厚を異ならせても構わない。その結果、発光を効率よく外部に取り出すことができる。 In particular, in the first layer to the fourth layer, the thickness of the layer between the layer where the electron and hole are recombined and the reflective electrode may be different from the layer where the electron and hole are recombined. The film thickness between the light-transmitting electrodes may be different. Furthermore, the film thicknesses of both may be different. As a result, the emitted light can be efficiently extracted outside.

第1の層から第4の層のいずれかの膜厚を異ならせるためには、層を厚膜化する必要がある。本発明の発光素子は、厚膜化する層に、実施の形態1で示した複合材料を含む層を用いることを特徴とする。 In order to change the film thickness of any of the first layer to the fourth layer, it is necessary to increase the thickness of the layer. The light-emitting element of the present invention is characterized in that the layer including the composite material described in Embodiment Mode 1 is used for the layer to be thickened.

一般に、発光素子の層を厚膜化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかった。しかし、厚膜化する層に、実施の形態1で示した複合材料を含む層を用いると、駆動電圧自体を低くでき、厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。 In general, increasing the thickness of the light emitting element layer is not preferable because the driving voltage increases. However, when the layer including the composite material described in Embodiment Mode 1 is used for the layer to be thickened, the driving voltage itself can be lowered, and an increase in driving voltage due to the thickening can be suppressed.

なお、図10では、赤系色(R)の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の1/4倍、緑系色(G)の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の3/4倍、青系色(B)の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の5/4倍のものを示した。なお、本発明はこの値に限られず、適宜mの値を設定することが可能である。また、図10に示すように、発光波長の(2m−1)/4倍のmの値は各発光素子で異なっていてもよい。   In FIG. 10, the optical distance between the light emitting region of the red light emitting element (R) and the reflective electrode is 1/4 times the light emitting wavelength, and the light emitting region of the green light emitting element (G) and the reflective electrode The optical distance is 3/4 times the emission wavelength, and the optical distance between the light emitting region of the blue light emitting element (B) and the reflective electrode is 5/4 times the emission wavelength. Note that the present invention is not limited to this value, and the value of m can be set as appropriate. As shown in FIG. 10, the value of m, which is (2m−1) / 4 times the emission wavelength, may be different for each light emitting element.

また、第1の層から第4の層のいずれかを厚膜化することにより、第1の電極と第2の電極とが短絡することを防止でき、量産性を高めることもでき、非常に好ましい。 Further, by increasing the thickness of any of the first to fourth layers, the first electrode and the second electrode can be prevented from being short-circuited, and mass productivity can be improved. preferable.

このように本発明の発光素子は、少なくとも第1の層から第4の層の膜厚を、各発光色で異ならせることができる。このとき、電子と正孔が再結合する層から反射電極との間の層の膜厚を、各発光色で異ならせることが好ましい。さらに厚膜化する必要のある層には、実施の形態1で示した複合材料を含む層とすると、駆動電圧が高くならず好ましい。 As described above, in the light-emitting element of the present invention, the film thicknesses of at least the first layer to the fourth layer can be made different for each emission color. At this time, it is preferable that the film thickness of the layer between the layer where the electrons and holes are recombined and the reflective electrode is different for each emission color. Further, the layer that needs to be thicker is preferably a layer containing the composite material described in Embodiment Mode 1 because the driving voltage is not increased.

なお、本実施の形態では、実施の形態6に示した構成の発光素子を用いて説明したが、他の実施の形態と適宜組み合わせることも可能である。   Note that although this embodiment mode is described using the light-emitting element having the structure described in Embodiment Mode 6, it can be combined with any of the other embodiment modes as appropriate.

(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment mode, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention will be described.

本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図7を用いて説明する。なお、図7(A)は、発光装置を示す上面図、図7(B)は図7(A)をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。点線で示された601は駆動回路部(ソース側駆動回路)、602は画素部、603は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。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。   In this embodiment mode, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention in a pixel portion will be described with reference to FIGS. 7A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along lines A-A ′ and B-B ′ in FIG. 7A. Reference numeral 601 indicated by a dotted line denotes a driving circuit portion (source side driving circuit), 602 denotes a pixel portion, and 603 denotes a driving circuit portion (gate side driving circuit). Reference numeral 604 denotes a sealing substrate, reference numeral 605 denotes a sealing material, and the inside surrounded by the sealing material 605 is a space 607.

なお、引き回し配線608はソース側駆動回路601及びゲート側駆動回路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。   Note that the routing wiring 608 is a wiring for transmitting a signal input to the source side driving circuit 601 and the gate side driving circuit 603, and a video signal, a clock signal, an FPC (flexible printed circuit) 609 serving as an external input terminal, Receives start signal, reset signal, etc. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only a light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.

次に、断面構造について図7(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側駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。   Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A driver circuit portion and a pixel portion are formed over the element substrate 610. Here, a source-side driver circuit 601 that is a driver circuit portion and one pixel in the pixel portion 602 are illustrated.

なお、ソース側駆動回路601はnチャネル型TFT623とpチャネル型TFT624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、本実施例では、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、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。   Note that the source side driver circuit 601 is a CMOS circuit in which an n-channel TFT 623 and a p-channel TFT 624 are combined. The TFT forming the driving circuit may be formed by a known CMOS circuit, PMOS circuit or NMOS circuit. In this embodiment, a driver integrated type in which a drive circuit is formed on a substrate is shown, but this is not always necessary, and the drive circuit can be formed outside the substrate.

また、画素部602はスイッチング用TFT611と、電流制御用TFT612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極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樹脂膜を用いることにより形成する。   The pixel portion 602 is formed by a plurality of pixels including a switching TFT 611, a current control TFT 612, and a first electrode 613 electrically connected to the drain thereof. Note that an insulator 614 is formed so as to cover an end portion of the first electrode 613. Here, a positive photosensitive acrylic resin film is used.

また、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、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。   In addition, a curved surface having a curvature is formed at the upper end portion or the lower end portion of the insulator 614. For example, when positive photosensitive acrylic is used as a material for the insulator 614, it is preferable that only the upper end portion of the insulator 614 has a curved surface with a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulator 614, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by light irradiation or a positive type that becomes soluble in an etchant by light irradiation can be used.

第1の電極613上には、発光物質を含む層616、および第2の電極617がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極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、または珪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。   Over the first electrode 613, a layer 616 containing a light-emitting substance and a second electrode 617 are formed. Here, as a material used for the first electrode 613 functioning as an anode, a material having a high work function is preferably used. For example, an ITO film or an indium tin oxide film containing silicon, an indium oxide film containing 2 to 20 wt% zinc oxide, a titanium nitride film, a chromium film, a tungsten film, a Zn film, a Pt film, or the like In addition, a stack of titanium nitride and a film containing aluminum as a main component, a three-layer structure including a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film can be used. Note that with a stacked structure, resistance as a wiring is low, good ohmic contact can be obtained, and a function as an anode can be obtained.

発光物質を含む層616は、実施の形態1で示した複合材料を含む層、および実施の形態2で示した発光性の高い物質とキャリア輸送性の高い発光領域とを含む発光領域を有している。また、発光物質を含む層616を構成する他の材料としては、低分子系材料、中分子材料(オリゴマー、デンドリマーを含む)、または高分子系材料であっても良い。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積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。また、発光物質を含む層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公知の方法によって形成される。ただし、発光領域は、実施の形態3で示した方法により形成することが好ましい。   The layer 616 including a light-emitting substance includes a layer including the composite material described in Embodiment 1, and a light-emitting region including the light-emitting substance and the light-emitting region having high carrier-transport properties described in Embodiment 2. ing. In addition, the other material forming the layer 616 containing a light-emitting substance may be a low molecular material, a medium molecular material (including an oligomer or a dendrimer), or a high molecular material. In addition, as a material used for a layer including a light-emitting substance, an organic compound is usually used in a single layer or a stacked layer. However, in the present invention, a structure in which an inorganic compound is used for part of a film formed of an organic compound is also included. I will do it. The layer 616 containing a light-emitting substance is formed by a known method such as an evaporation method using an evaporation mask, an inkjet method, or a spin coating method. However, the light emitting region is preferably formed by the method described in Embodiment Mode 3.

さらに、発光物質を含む層616上に形成され、陰極として機能する第2の電極617に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金や化合物、MgAg、MgIn、AlLi、CaF、LiF、または窒化カルシウム)を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層616で生じた光が第2の電極617を透過させる場合には、第2の電極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、珪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。 Further, as a material used for the second electrode 617 formed over the light-emitting substance-containing layer 616 and functioning as a cathode, a material having a low work function (Al, Ag, Li, Ca, or an alloy or compound thereof, MgAg, or the like) MgIn, AlLi, CaF 2 , LiF, or calcium nitride) is preferably used. Note that in the case where light generated in the layer 616 containing a light-emitting substance passes through the second electrode 617, the second electrode 617 includes a thin metal film and a transparent conductive film (ITO, 2 to 20 wt. % Of indium oxide containing zinc oxide, indium tin oxide containing silicon, zinc oxide (ZnO), or the like is preferably used.

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に発光素子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605で充填される場合もある。   Further, the sealing substrate 604 is bonded to the element substrate 610 with the sealant 605, whereby the light-emitting element 618 is provided in the space 607 surrounded by the element substrate 610, the sealing substrate 604, and the sealant 605. Yes. Note that the space 607 is filled with a filler, and may be filled with a sealant 605 in addition to an inert gas (such as nitrogen or argon).

なお、シール材605にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604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。   Note that an epoxy-based resin is preferably used for the sealant 605. Moreover, it is desirable that these materials are materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible. In addition to a glass substrate or a quartz substrate, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like can be used as a material for the sealing substrate 604.

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。   As described above, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention can be obtained.

本発明の発光装置は、実施の形態1で示した複合材料を含む層を有しているため、駆動電圧を低減することができ、消費電力を低減することが可能となる。   Since the light-emitting device of the present invention includes the layer including the composite material described in Embodiment Mode 1, driving voltage can be reduced and power consumption can be reduced.

また、本発明の発光装置は、複合材料を含む層を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。そのため、複合材料を含む層を厚くすることにより、微小な異物等に起因する凸凹を緩和し、平坦な層上に多重量子井戸構造を有する発光領域を形成することができる。よって、欠陥の少ない多重量子井戸構造を形成することができるので、より多重量子井戸構造の効果を得ることができ、発光効率の高い発光素子を有する発光装置を得ることができる。よって、より消費電力が低減された発光装置を得ることができる。   In addition, the light-emitting device of the present invention can suppress an increase in driving voltage even if the layer containing the composite material is thickened. Therefore, by increasing the thickness of the layer containing the composite material, unevenness caused by minute foreign substances or the like can be reduced, and a light-emitting region having a multiple quantum well structure can be formed over a flat layer. Therefore, since a multiple quantum well structure with few defects can be formed, the effect of the multiple quantum well structure can be obtained, and a light emitting device having a light emitting element with high emission efficiency can be obtained. Therefore, a light-emitting device with further reduced power consumption can be obtained.

また、複合材料を含む層を厚くして、発光素子の短絡を防止することができる。また、光学設計により、色純度の向上、発光の外部取り出し効率の向上を実現することができる。よって、消費電力が少なく、信頼性の高い発光装置を得ることができる。   In addition, the layer including the composite material can be thickened to prevent a short circuit of the light-emitting element. In addition, the optical design can improve the color purity and the efficiency of external emission extraction. Thus, a light-emitting device with low power consumption and high reliability can be obtained.

以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図8には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図8において、基板951上には、電極952と電極956との間には発光物質を含む層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁層954の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層954を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、発光効率が高く、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。   As described above, in this embodiment mode, an active light-emitting device that controls driving of a light-emitting element using a transistor has been described. In addition to this, a light-emitting element is driven without particularly providing a driving element such as a transistor. A passive light emitting device may be used. FIG. 8 is a perspective view of a passive light emitting device manufactured by applying the present invention. In FIG. 8, a layer 955 containing a light-emitting substance is provided between the electrode 952 and the electrode 956 over the substrate 951. An end portion of the electrode 952 is covered with an insulating layer 953. A partition layer 954 is provided over the insulating layer 953. The side wall of the partition wall layer 954 has an inclination such that the distance between one side wall and the other side wall becomes narrower as it approaches the substrate surface. That is, the cross section in the short side direction of the partition wall layer 954 has a trapezoidal shape, and the bottom side (the side facing the insulating layer 953 in the same direction as the surface direction of the insulating layer 953) is the top side (the surface of the insulating layer 953). The direction is the same as the direction and is shorter than the side not in contact with the insulating layer 953. In this manner, by providing the partition layer 954, defects in the light-emitting element due to static electricity or the like can be prevented. A passive light-emitting device can also be driven with low power consumption by including the light-emitting element of the present invention that has high luminous efficiency and operates at a low driving voltage.

(実施の形態9)
本実施の形態では、実施の形態8に示す発光装置をその一部に含む本発明の電気機器について説明する。本発明の電気機器は、実施の形態1に示した複合材料を含む層を含み、低消費電力の表示部を有する。また、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡が抑制された信頼性の高い表示部を有する。
(Embodiment 9)
In this embodiment mode, an electric device of the present invention including the light-emitting device described in Embodiment Mode 8 as a part thereof will be described. An electric device of the present invention includes a layer including the composite material described in Embodiment 1 and includes a display portion with low power consumption. In addition, a highly reliable display portion in which a short circuit due to a minute foreign matter or an external impact is suppressed is provided.

本発明の発光装置を用いて作製された電気機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電気機器の具体例を図9に示す。
図9(A)は本発明に係るテレビ装置であり、筐体9101、支持台9102、表示部9103、スピーカー部9104、ビデオ入力端子9105等を含む。このテレビ装置において、表示部9103は、実施の形態4〜7で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9103も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体9101や支持台9102の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
As an electric device manufactured using the light-emitting device of the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display, a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a computer, a game device, a portable information terminal (mobile) Display device capable of playing back a recording medium such as a computer, a mobile phone, a portable game machine, or an electronic book) and a recording medium (specifically, a digital versatile disc (DVD)) and displaying the image And the like). Specific examples of these electric devices are shown in FIGS.
FIG. 9A illustrates a television device according to the present invention, which includes a housing 9101, a supporting base 9102, a display portion 9103, a speaker portion 9104, a video input terminal 9105, and the like. In this television device, the display portion 9103 is formed by arranging light-emitting elements similar to those described in Embodiment Modes 4 to 7 in a matrix. The light-emitting element has characteristics that light emission efficiency is high, a driving voltage is low, and a short circuit due to a minute foreign matter or an external impact can be prevented. Since the display portion 9103 including the light-emitting elements has similar features, this television set has no deterioration in image quality and low power consumption. With such a feature, the deterioration compensation function and the power supply circuit can be significantly reduced or reduced in the television device, so that the housing 9101 and the support base 9102 can be reduced in size and weight. In the television device according to the present invention, low power consumption, high image quality, and reduction in size and weight are achieved, so that a product suitable for a living environment can be provided.

図9(B)は本発明に係るコンピュータであり、本体9201、筐体9202、表示部9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングマウス9206等を含む。このコンピュータにおいて、表示部9203は、実施の形態4〜7で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9203も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体9201や筐体9202の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供することができる。   FIG. 9B illustrates a computer according to the present invention, which includes a main body 9201, a housing 9202, a display portion 9203, a keyboard 9204, an external connection port 9205, a pointing mouse 9206, and the like. In this computer, the display portion 9203 includes light-emitting elements similar to those described in Embodiment Modes 4 to 7, arranged in a matrix. The light-emitting element has characteristics that light emission efficiency is high, a driving voltage is low, and a short circuit due to a minute foreign matter or an external impact can be prevented. Since the display portion 9203 including the light-emitting elements has similar features, this computer has no deterioration in image quality and has low power consumption. With such a feature, the deterioration compensation function and the power supply circuit can be significantly reduced or reduced in the computer, so that the main body 9201 and the housing 9202 can be reduced in size and weight. In the computer according to the present invention, low power consumption, high image quality, and reduction in size and weight are achieved; therefore, a product suitable for the environment can be provided. Further, the computer can be carried, and a computer having a display portion that is resistant to external shocks when being carried can be provided.

図9(C)は本発明に係る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。このゴーグル型ディスプレイにおいて、表示部9302は、実施の形態4〜7で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9302も同様の特徴を有するため、このゴーグル型ディスプレイは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、ゴーグル型ディスプレイにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体9301の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るゴーグル型ディスプレイは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、装着したときの負担が少なく、違和感なく使用することができる製品を提供することができる。また、装着して動いたときの衝撃にも強い表示部を有するゴーグル型ディスプレイを提供することができる。   FIG. 9C illustrates a goggle type display according to the present invention, which includes a main body 9301, a display portion 9302, and an arm portion 9303. In this goggle type display, the display portion 9302 is formed by arranging light-emitting elements similar to those described in Embodiment Modes 4 to 7 in a matrix. The light-emitting element has characteristics that light emission efficiency is high, a driving voltage is low, and a short circuit due to a minute foreign matter or an external impact can be prevented. Since the display portion 9302 including the light-emitting elements has similar features, the goggle-type display has no deterioration in image quality and has low power consumption. With such a feature, in the goggle type display, the deterioration compensation function and the power supply circuit can be significantly reduced or reduced, so that the main body 9301 can be reduced in size and weight. Since the goggle type display according to the present invention achieves low power consumption, high image quality, and small size and light weight, it is possible to provide a product that can be used comfortably with less burden when worn. Further, it is possible to provide a goggle-type display having a display portion that is resistant to impacts when mounted and moved.

図9(D)は本発明に係る携帯電話であり、本体9401、筐体9402、表示部9403、音声入力部9404、音声出力部9405、操作キー9406、外部接続ポート9407、アンテナ9408等を含む。この携帯電話において、表示部9403は、実施の形態4〜7で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9403も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体9401や筐体9402の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。   FIG. 9D illustrates a cellular phone according to the present invention, which includes a main body 9401, a housing 9402, a display portion 9403, an audio input portion 9404, an audio output portion 9405, operation keys 9406, an external connection port 9407, an antenna 9408, and the like. . In this cellular phone, the display portion 9403 is formed by arranging light-emitting elements similar to those described in Embodiment Modes 4 to 7 in a matrix. The light-emitting element has characteristics that light emission efficiency is high, a driving voltage is low, and a short circuit due to a minute foreign matter or an external impact can be prevented. Since the display portion 9403 including the light-emitting elements has similar features, the cellular phone has no deterioration in image quality and low power consumption. With such a feature, the deterioration compensation function and the power supply circuit can be significantly reduced or reduced in the mobile phone, so that the main body 9401 and the housing 9402 can be reduced in size and weight. Since the cellular phone according to the present invention has low power consumption, high image quality, and reduced size and weight, a product suitable for carrying can be provided. In addition, a product having a display portion that is resistant to impact when carried can be provided.

図9(E)は本発明の係るカメラであり、本体9501、表示部9502、筐体9503、外部接続ポート9504、リモコン受信部9505、受像部9506、バッテリー9507、音声入力部9508、操作キー9509、接眼部9510等を含む。このカメラにおいて、表示部9502は、実施の形態4〜7で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、微小な異物や外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部9502も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体9501の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。   FIG. 9E illustrates a camera according to the present invention, which includes a main body 9501, a display portion 9502, a housing 9503, an external connection port 9504, a remote control receiving portion 9505, an image receiving portion 9506, a battery 9507, an audio input portion 9508, and operation keys 9509. , An eyepiece 9510 and the like. In this camera, the display portion 9502 is configured by arranging light-emitting elements similar to those described in Embodiment Modes 4 to 7 in a matrix. The light-emitting element has characteristics that light emission efficiency is high, a driving voltage is low, and a short circuit due to a minute foreign matter or an external impact can be prevented. Since the display portion 9502 including the light-emitting elements has similar features, this camera has no deterioration in image quality and has low power consumption. With such a feature, a deterioration compensation function and a power supply circuit can be significantly reduced or reduced in the camera, so that the main body 9501 can be reduced in size and weight. Since the camera according to the present invention has low power consumption, high image quality, and small size and light weight, a product suitable for carrying can be provided. In addition, a product having a display portion that is resistant to impact when carried can be provided.

以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電気機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電気機器を提供することが可能となる。   As described above, the applicable range of the light-emitting device of the present invention is so wide that the light-emitting device can be applied to electric appliances in various fields. By using the light-emitting device of the present invention, an electric device having a display portion with low power consumption and high reliability can be provided.

本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光装置を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting device of the present invention. 本発明の発光装置を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting device of the present invention. 本発明の発光装置を用いた電気機器を説明する図。6A and 6B illustrate an electric appliance using a light-emitting device of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 基板
102 第1の電極
103 第1の層
104 第2の層
105 第3の層
106 第4の層
107 第2の電極
111 障壁
112 井戸
121 障壁
122 井戸
200 基板
201 第1の電極
202 第2の電極
211 第1の層
212 第2の層
213 第3の層
214 第4の層
302 第1の電極
303 第1の層
304 第2の層
305 第3の層
306 第4の層
307 第2の電極
400 基板
401 第1の電極
402 第2の電極
411 第1の層
412 第2の層
413 第3の層
601 ソース側駆動回路
602 画素部
603 ゲート側駆動回路
604 封止基板
605 シール材
607 空間
608 配線
609 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
610 素子基板
611 スイッチング用TFT
612 電流制御用TFT
613 第1の電極
614 絶縁物
616 発光物質を含む層
617 第2の電極
618 発光素子
623 nチャネル型TFT
624 pチャネル型TFT
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 発光物質を含む層
956 電極
1001 処理室
1002 搬送室
1003 アーム
1011a 蒸発源
1011b 蒸発源
1012 回転板
1013 軸
1014a 回転板
1014b 回転板
1014c 回転板
1014d 回転板
1015a 被処理物
1015b 被処理物
1015c 被処理物
1015d 被処理物
1021a 蒸発源
1021b 蒸発源
1022 保持部
1025a 被処理物
1025b 被処理物
1025c 被処理物
1025d 被処理物
1026 回転板
1027 軸
1031a 蒸発源
1031b 蒸発源
1032 保持部
1035 被処理物
1038 回転板
1039 軸
1040 開口部
1041 点線
1101 第1の電極
1102 第2の電極
1111 第1の層
1112 第2の層
1113 第3の層
1114 第4の層
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
101 substrate 102 first electrode 103 first layer 104 second layer 105 third layer 106 fourth layer 107 second electrode 111 barrier 112 well 121 barrier 122 well 200 substrate 201 first electrode 202 second Electrode 211 first layer 212 second layer 213 third layer 214 fourth layer 302 first electrode 303 first layer 304 second layer 305 third layer 306 fourth layer 307 second Electrode 400 substrate 401 first electrode 402 second electrode 411 first layer 412 second layer 413 third layer 601 source side driver circuit 602 pixel portion 603 gate side driver circuit 604 sealing substrate 605 sealing material 607 Space 608 Wiring 609 FPC (flexible printed circuit)
610 Element substrate 611 TFT for switching
612 Current control TFT
613 First electrode 614 Insulator 616 Layer containing light emitting substance 617 Second electrode 618 Light emitting element 623 n-channel TFT
624 p-channel TFT
951 Substrate 952 Electrode 953 Insulating layer 954 Partition layer 955 Layer containing luminescent material 956 Electrode 1001 Processing chamber 1002 Transfer chamber 1003 Arm 1011a Evaporating source 1011b Evaporating source 1012 Rotating plate 1013 Shaft 1014a Rotating plate 1014b Rotating plate 1014c Rotating plate 1014d Rotating plate 1015a Processed object 1015b Processed object 1015c Processed object 1015d Processed object 1021a Evaporation source 1021b Evaporation source 1022 Holding part 1025a Processed object 1025b Processed object 1025c Processed object 1025d Processed object 1026 Rotating plate 1027 Shaft 1031a Evaporation source 1031b Evaporation source Source 1032 Holding unit 1035 Processed object 1038 Rotating plate 1039 Axis 1040 Opening 1041 Dotted line 1101 First electrode 1102 Second electrode 1111 First layer 1112 Second layer 111 Third layer 1114 Fourth layer 9101 Housing 9102 Support base 9103 Display unit 9104 Speaker unit 9105 Video input terminal 9201 Main body 9202 Housing 9203 Display unit 9204 Keyboard 9205 External connection port 9206 Pointing mouse 9301 Main unit 9302 Display unit 9303 Arm unit 9401 Main body 9402 Housing 9403 Display unit 9404 Audio input unit 9405 Audio output unit 9406 Operation key 9407 External connection port 9408 Antenna 9501 Main unit 9502 Display unit 9503 External connection port 9505 Remote control receiver 9506 Image receiving unit 9507 Battery 9508 Audio input unit 9509 Operation key 9510 Eyepiece

Claims (21)

陽極と陰極との間に、第1の複合材料を含む層と、第2の複合材料を含む層と、発光領域とを有し
記発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、
前記発光性の高い物質と前記キャリア輸送性の高い物質との濃度比が周期的に変化しており、
前記第1の複合材料を含む層は、第1の正孔輸送性材料と第1の遷移金属酸化物とを含み、
前記第2の複合材料を含む層は、第2の正孔輸送性材料と第2の遷移金属酸化物とを含み、
前記第1の複合材料を含む層は、前記陽極と前記発光領域との間に設けられており、
前記第2の複合材料を含む層は、前記陰極と前記発光領域との間に設けられていることを特徴とする発光素子。
A layer including a first composite material, a layer including a second composite material, and a light emitting region between the anode and the cathode ;
Before SL emission region includes a substance having a high light-emitting property, and a high carrier transporting property,
The concentration ratio between the substance having a high light emitting property and the substance having a high carrier transporting property is periodically changed ,
The layer including the first composite material includes a first hole transporting material and a first transition metal oxide,
The layer including the second composite material includes a second hole transporting material and a second transition metal oxide,
The layer containing the first composite material is provided between the anode and the light emitting region,
The layer containing the second composite material, the light emitting device characterized that you have provided between the cathode and the light emitting region.
請求項1において、
前記濃度比の周期的変化の一周期の長さは40nm以下であることを特徴とする発光素子。
In claim 1,
The length of one period of the periodic change of the concentration ratio is 40 nm or less.
請求項1または請求項2において、
前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子。
In claim 1 or claim 2,
The highest occupied orbital level of the substance with high light-emitting property is higher than the highest occupied orbital level of the substance with high carrier transporting property, and the lowest unoccupied orbital level of the substance with high carrier transporting property and A light-emitting element characterized by having a low minimum orbital level of a substance having a high light-emitting property.
陽極と陰極との間に、第1の複合材料を含む層と、第2の複合材料を含む層と、発光領域とを有し
記発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、
前記発光性の高い物質の濃度が前記キャリア輸送性の高い物質の濃度よりも高い第1の領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が前記発光性の高い物質の濃度よりも高い第2の領域とが交互に積層しており、
前記第1の複合材料を含む層は、第1の正孔輸送性材料と第1の遷移金属酸化物とを含み、
前記第2の複合材料を含む層は、第2の正孔輸送性材料と第2の遷移金属酸化物とを含み、
前記第1の複合材料を含む層は、前記陽極と前記発光領域との間に設けられており、
前記第2の複合材料を含む層は、前記陰極と前記発光領域との間に設けられていることを特徴とする発光素子。
A layer including a first composite material, a layer including a second composite material, and a light emitting region between the anode and the cathode ;
Before SL emission region includes a substance having a high light-emitting property, and a high carrier transporting property,
A first region in which the concentration of the substance having a high light-emitting property is higher than the concentration of the substance having a high carrier-transport property; and a second region in which the concentration of the substance having a high carrier-transport property is higher than the concentration of the substance having a high light-emitting property. and area are alternately stacked,
The layer including the first composite material includes a first hole transporting material and a first transition metal oxide,
The layer including the second composite material includes a second hole transporting material and a second transition metal oxide,
The layer containing the first composite material is provided between the anode and the light emitting region,
The layer including the second composite material is provided between the cathode and the light emitting region .
陽極と陰極との間に、第1の複合材料を含む層と、第2の複合材料を含む層と、発光領域とを有し、
前記発光領域は、発光性の高い物質と、キャリア輸送性の高い物質とを含み、
前記発光領域は、前記キャリア輸送性の高い物質に前記発光性の高い物質が分散している第1の領域と、前記キャリア輸送性の高い物質の濃度が前記第1の領域よりも高い第2の領域とが交互に積層しており、
前記第1の複合材料を含む層は、第1の正孔輸送性材料と第1の遷移金属酸化物とを含み、
前記第2の複合材料を含む層は、第2の正孔輸送性材料と第2の遷移金属酸化物とを含み、
前記第1の複合材料を含む層は、前記陽極と前記発光領域との間に設けられており、
前記第2の複合材料を含む層は、前記陰極と前記発光領域との間に設けられていることを特徴とする発光素子。
A layer including a first composite material, a layer including a second composite material, and a light emitting region between the anode and the cathode ;
The light emitting region includes a substance having a high light emitting property and a substance having a high carrier transporting property,
The light-emitting region includes a first region in which the substance having a high light-emitting property is dispersed in the substance having a high carrier-transport property, and a second region in which the concentration of the substance having a high carrier-transport property is higher than that of the first region. and area are alternately stacked,
The layer including the first composite material includes a first hole transporting material and a first transition metal oxide,
The layer including the second composite material includes a second hole transporting material and a second transition metal oxide,
The layer containing the first composite material is provided between the anode and the light emitting region,
The layer including the second composite material is provided between the cathode and the light emitting region .
請求項5において、
前記第1の領域は、前記発光性の高い物質を0.001wt%〜50wt%の濃度で含むことを特徴とする発光素子。
In claim 5,
The light emitting device according to claim 1, wherein the first region includes the highly light-emitting substance at a concentration of 0.001 wt% to 50 wt%.
請求項5において、
前記第1の領域は、前記発光性の高い物質を0.03wt%〜30wt%の濃度で含むことを特徴とする発光素子。
In claim 5,
The light emitting device according to claim 1, wherein the first region includes the highly light-emitting substance at a concentration of 0.03 wt% to 30 wt%.
請求項4乃至請求項7のいずれか一項において、
前記キャリア輸送性の高い物質の最高被占軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最高被占軌道準位が高く、かつ、前記キャリア輸送性の高い物質の最低空軌道準位よりも前記発光性の高い物質の最低空軌道準位が低いことを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 4 thru | or 7,
The highest occupied orbital level of the substance with high light-emitting property is higher than the highest occupied orbital level of the substance with high carrier transporting property, and the lowest unoccupied orbital level of the substance with high carrier transporting property and A light-emitting element characterized by having a low minimum orbital level of a substance having a high light-emitting property.
請求項4乃至請求項8のいずれか一項において、
前記第1の領域の厚さは、20nm以下であることを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 4 to 8,
The thickness of the said 1st area | region is 20 nm or less, The light emitting element characterized by the above-mentioned.
請求項4乃至請求項8のいずれか一項において、
前記第1の領域の厚さは、5nm以下であることを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 4 to 8,
The thickness of the said 1st area | region is 5 nm or less, The light emitting element characterized by the above-mentioned.
請求項4乃至請求項10のいずれか一項において、
前記第2の領域の厚さは、20nm以下であることを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 4 to 10,
The light emitting element, wherein the thickness of the second region is 20 nm or less.
請求項4乃至請求項10のいずれか一項において、
前記第2の領域の厚さは、5nm以下であることを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 4 to 10,
The light emitting element, wherein the thickness of the second region is 5 nm or less.
請求項1乃至請求項12のいずれか一項において、
前記第1の遷移金属酸化物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 1 to 12 ,
The first transition metal oxide is one or more of titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide. There is a light-emitting element.
請求項1乃至請求項13のいずれか一項において、In any one of Claims 1 thru / or Claim 13,
前記第2の遷移金属酸化物は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムのいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする発光素子。The second transition metal oxide is one or more of titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide. There is a light-emitting element.
請求項1乃至請求項14のいずれか一項において、
前記第1の正孔輸送性材料は、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 1 thru | or 14 ,
The light-emitting element, wherein the first hole transporting material is an organic compound having an arylamine skeleton or an organic compound having a carbazole skeleton.
請求項1乃至請求項15のいずれか一項において、In any one of Claims 1 to 15,
前記第2の正孔輸送性材料は、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする発光素子。The light-emitting element, wherein the second hole transporting material is an organic compound having an arylamine skeleton or an organic compound having a carbazole skeleton.
請求項1乃至請求項16のいずれか一項において、In any one of Claims 1 thru | or 16,
前記陽極と前記陰極との間の膜厚は、200nm〜500nmであることを特徴とする発光素子。A light-emitting element having a thickness between the anode and the cathode of 200 nm to 500 nm.
請求項1乃至請求項17のいずれか一項において、
前記発光性の高い物質は蛍光を発光することを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 1 thru | or 17 ,
The light-emitting element, wherein the light-emitting substance emits fluorescence.
請求項1乃至請求項17のいずれか一項において、
前記発光性の高い物質は燐光を発光することを特徴とする発光素子。
In any one of Claims 1 thru | or 17 ,
The light-emitting element, wherein the light-emitting substance emits phosphorescence.
請求項19において、
前記発光性の高い物質の三重項準位は、前記キャリア輸送性の高い物質の三重項準位よりも低いことを特徴とする発光素子。
In claim 19 ,
The light-emitting element is characterized in that a triplet level of the substance having a high light-emitting property is lower than a triplet level of the substance having a high carrier-transport property.
請求項1乃至請求項20のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。 A light emitting device having a light-emitting element according to any one of claims 1 to 20, and control means for controlling light emission of the light emitting element.
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