JP5159042B2 - 発光素子、発光装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は一対の電極間に複数の層が挟まれた構成を有する発光素子、並びにそれを具備する発光装置及び実装した電子機器に関する。
より詳しくは、本発明は、駆動電圧が低く、かつ素子寿命が長く、しかも製造歩留まりの高い発光素子、並びにそれを具備する発光装置及び実装した電子機器に関する。

エレクトロルミネッセンス素子（発光素子）からの発光を利用した発光装置は、表示用または照明用の装置として注目されている。
発光装置に用いられる発光素子としては、一対の電極間に発光性化合物を含む層が挟まれた構成を有するものがよく知られている。
このような発光素子では、一方の電極は陽極として、他方の電極は陰極としてそれぞれ機能し、陽極側から注入された正孔と、陰極側から注入された電子とが再結合して励起状態の分子を形成し、それが基底状態に戻るときに光を放出する。

ところで、近年急速に開発が進んだ各種情報処理機器に組み込むための表示用装置においては特に低消費電力化への要求が高く、低消費電力化を達成するために発光素子の低駆動電圧化が試みられている。
また、商品化を踏まえれば、低駆動電圧化のみならず発光素子の長寿命化もまた重要であり、長寿命化を達成するための発光素子の開発が進められている。

例えば、特許文献１ではモリブデン酸化物等の仕事関数の高い金属酸化物を陽極に用いることで発光素子の低駆動電圧化を達成している。
さらに長寿命化に対する効果も得ている。

しかし、特に長寿命化について述べれば、特許文献１に示された手段のみでは十分であるとは言えず、さらなる長寿命化を達成するための技術開発を必要としていた。
また、発光素子は通常、サブミクロン程度の薄膜で形成されるため、上下の電極間で短絡しやすいという問題を抱えている。
特に、発光素子の作製工程で発生するゴミによる歩留まりの低さが問題となっている。
特開平９−６３７７１号公報

本発明は、上記問題を解消すべく鋭意検討し、その結果開発に成功したものである。
したがって、本発明は、駆動電圧が低く、かつ素子寿命の長い発光素子を提供することを発明の解決すべき課題とするものである。
さらに、本発明は、製造歩留まりの高い発光素子、並びに該発光素子を具備する発光装置及び実装する電子機器を提供することも解決すべき課題とするものである。

本発明は、前記したとおり発光素子、発光装置及び電子機器を提供するものであり、その発光素子は、１つのフェニル基と２つのアリール基が窒素原子に結合した２つのアリールアミンがそれぞれのフェニル基を介してビスフェニル結合を形成しているアリールアミン化合物の２分子が平行配列して２分子体を形成し、金属酸化物に前記２分子体が配位したクラスターを含む層を有することを特徴とするものである。
そのクラスターを含む層は発光素子において電極に隣接して配置されるのが好ましい。
また、本発明の発光装置は前記発光素子を具備するものであり、電子機器は前記発光素子を表示部として実装するものである。

本発明の発光素子は、１つのフェニル基と２つのアリール基が窒素原子に結合した２つのアリールアミンがそれぞれのフェニル基を介してビスフェニル結合を形成しているアリールアミン化合物の２分子が平行配位して２分子体を形成し、前記２分子体に金属酸化物が配接したクラスターを含む層を有することにより、駆動電圧を低減することができる。
また、素子寿命の長い発光素子を提供することが可能となる。
さらに、クラスターを含む層は、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、クラスターを含む層を厚膜化して上下の電極間の短絡を抑制することができる。
そのため製造工程で発生するゴミによる歩留まりの低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明はその形態によって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。
なお、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ところであり、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。

本発明において発光素子の一対の電極のうち、陽極として機能する電極とは当該電極の電位の方が高くなるように電圧をかけた際、発光が得られる方の電極を言い、もう一方の電極を陰極と言う。

［発光素子の形態の概要（（発光素子の第１の形態）実施の形態１ともいう）］
ここでは、発光素子の形態の概要を図１を利用して第１の形態に基づいて説明するが、それに加えて図２も利用して発光素子の第１の形態に関し詳述する。
その形態は発光素子の２つの電極のうち、一方の電極にのみ、それに隣接してクラスターを含む層を有する場合である。
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有するものである。
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。

本発明の発光素子の一形態について図１（Ａ）を用いて以下に説明する。
本形態において、発光素子は、これを支持するための基板１０１上に設けられており、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ように構成されている。

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、発光素子の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。
第１の電極１０２は、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などで形成されていることが好ましい。

具体的には、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）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等を用いることができる。
なお、本発明の発光素子において、第１の電極１０２は仕事関数の大きい材料に限定されず、仕事関数の小さい材料を用いることもでき、それには例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。

第１の層１０３は、ビフェニル骨格を有するアリールアミン化合物が、平行配位して２分子体を形成し、前記２分子体に金属酸化物が配接しているクラスターを含む層である。 第１の層１０３に含まれる金属酸化物の具体例としては、モリブデン酸化物（ＭｏＯ_x）、バナジウム酸化物（ＶＯ_x）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯ_x）、タングステン酸化物（ＷＯ_x）等が挙げられる。
この他インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物（ＺｎＯ）を用いることができる。 なお、ここに示したものに限らず、その他の物質を用いてもよい。

また、アリールアミン骨格を有する有機材料としては、例えば４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、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。

なお、ここで述べた物質は、主に１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であるが、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。
また、前記した第１の層１０３は、単層のものであったがそれだけではなく、例えば半導体と正孔輸送性の高い化合物を含み、その混合比が異なる層が二層以上積層した構造としてもよい。

第２の層１０４は、正孔輸送性の高い物質、例えばα−ＮＰＤやＴＰＤ、４，４'，４''−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４'，４''−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）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）の化合物からなる層である。
ここに述べた物質は、主に１０^-6ｃｍ²／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も、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。

第３の層１０５は、発光性の高い物質を含む層である。
例えば、Ｎ，Ｎ'−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）や２Ｈ−クロメン−２−オン（略称：クマリン）等の発光性の高い物質とトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）や９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等のキャリア輸送性が高く膜質がよい（つまり結晶化しにくい）物質とを自由に組み合わせて構成される。
但し、Ａｌｑ₃やＤＮＡは発光性も高い物質であるため、これらの物質を単独で用いた構成とし、第３の層１０５としても構わない。

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：Ａｌｑ₃）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ₃）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ₂）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。

さらに、この他にビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）₂）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。

また、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。

なお、 ここで述べた物質は、主に１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
また、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。
さらに、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。

第２の電極１０７（陰極）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、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、及びこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。

しかしながら、第２の電極１０７と発光層との間に、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。
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（ＣａＦ₂）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物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Ａｌｑ₃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。
さらに、第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層１０５、第４の層１０６の形成方法は、蒸着法以外の方法でもよい。
例えばインクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。
さらに、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。

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。
但し、第３の層１０５の全てが発光領域として機能する必要はなく、例えば、第３の層１０５のうち第２の層１０４側又は第４の層１０６側にのみ発光領域が形成されるようなものであってもよい。

その発光した光は、第１の電極１０２又は第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及び第２の電極１０７のいずれか一方又は両方は、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及び第２の電極１０７がいずれも透光性を有するものである場合、図１（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２及び第２の電極１０７を通って、基板側及び基板と逆側の両方から取り出される。

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及び第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領域を設けた構成であり、且つ本発明のクラスターを含む層を有するものであれば、上記以外のものでもよい。

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、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、本発明のクラスターを含む層と自由に組み合わせて構成すればよい。
また、例えば極薄の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。
例えば図２に示すような構成であってもよい。
但し、層構成はこれらのものに限定されない。

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、ビフェニル骨格を有するアリールアミン化合物の２分子が、平行配位して２分子体を形成し、前記２分子体に金属酸化物が配接しているクラスターを含む第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。

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。

本発明の発光素子は、ビフェニル骨格を有するアリールアミン化合物の２分子が平行配位して２分子体を形成し、前記２分子体に金属酸化物が配接しているクラスターを含む層を有することにより、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れており、低電圧駆動化が実現する。
つまり、クラスターを含む層は、キャリア密度が高いため、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。
そのため駆動電圧を低減することができる。

また、クラスターを含む層は、厚膜化しても駆動電圧の上昇を抑制することができ、その結果クラスターを含む層を厚膜化して上下の電極間の短絡を抑制することができる。
そのため製造工程で発生するゴミによる欠陥を抑制し、歩留まりを向上させることができる。
しかも、クラスターを含む層を厚膜化することにより、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、発光物質を含む層（第１の層３０３、第２の層３０４及び第３の層３０５が該当）は通常１００〜１５０ｎｍであるのに対し、クラスターを含む層は５０〜１０００ｎｍ、好ましくは１００〜５００ｎｍとすることができる。

さらに、本発明の発光素子に用いているクラスターを含む層は、キャリア密度が高いため、電極とオーム接触することが可能である。
つまり、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。

そして、本発明のクラスターを含む層は、真空蒸着で形成することができるため、発光物質を含む層も真空蒸着で形成する場合は、いずれの層も同一の真空装置内で成膜することが可能であり、真空状態を破る必要がない。
よって、製造工程におけるゴミの付着を防ぐことができ、歩留まりを向上させることができる。
また、本発明のクラスターを含む層は、有機材料と金属酸化物とを含んでいるため、電極と、発光物質を含む層との間に生じる応力差を小さくすることができる。

［クラスターに関する実施の形態（実施の形態２ともいう）］
本実施の形態では、実施の形態１で示したクラスター及びそれを含む層の形態に関し、より詳しく説明する。
本発明の発光素子に用いられているクラスターを含む層は、ビフェニル骨格を有するアリールアミン化合物の２分子が平行配位して２分子体を形成し、前記２分子体に金属酸化物が配接しているクラスターを含んでいる。
本実施の形態では、α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを含むクラスター、及びＴＰＤと酸化モリブデンとを含むクラスターを用いて説明する。

厚さ０．７ｍｍからなる５インチサイズのガラス基板を水洗し、十分乾燥させた後、蒸着機にセットした。
その後、真空チャンバー内の圧力が１×１０^-3Ｐａ以下となるまで排気を行った。
排気後、抵抗加熱方式である蒸着源に予めセットしておいた有機材料であるα−ＮＰＤ及び無機材料である酸化モリブデンを加熱し同時に蒸着する、いわゆる共蒸着を行い、サンプルの作製を行った。
ここで、α−ＮＰＤの蒸着レートを０．４ｎｍ／ｓとして、表１の水準で酸化モリブデンの濃度を制御した。
なお、膜厚は全て１００ｎｍとした。

吸収スペクトルのグラフを図１１に示す。
酸化モリブデンの濃度の変化に合わせてスペクトルの形状は変化しているが、４００ｎｍ付近で等吸収点が現れていることがわかる。
このことから、α−ＮＰＤと酸化モリブデンとの間には平衡反応が存在し、新規物質が生成していることが示唆される。

一方、水準Ｎｏ．６のサンプルにおける近赤外領域の吸収スペクトルを図１２に示す。 比較として、α−ＮＰＤ、及び酸化モリブデン単膜のサンプルの結果も示す。
図１２からわかるように、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行った水準Ｎｏ．６のサンプルでは、波長１４００ｎｍ（エネルギーで０．８８ｅＶに相当）付近に、α−ＮＰＤ、及び酸化モリブデン単膜のサンプルにはみられないピークが存在していることがわかる。
そのため、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行ったサンプルでは、α−ＮＰＤ、酸化モリブデン単体には存在しない新規物質が生成していると考えることができる。

次いで、α−ＮＰＤと同様の骨格を有するＴＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行いサンプルを作製した。
ＴＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行ったサンプルの吸収スペクトルを図１３に示す。 ＴＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行ったサンプルについても波長１４００ｎｍ（エネルギーで０．８８ｅＶに相当）付近に、ＴＰＤ及び酸化モリブデン単膜のサンプルにはみられないピークが存在していることがわかる。
そのため、ＴＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行ったサンプルでも、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行ったサンプルと同様に、ＴＰＤ、及び酸化モリブデン単体には存在しない新規物質が生成していると考えることができる。

さらに、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を行ったサンプルのＸ線結晶解析の結果を図１４に示す。
その図１４は、２θ＿ω（「２θ／ω」ということもある）スキャン測定の結果を示している。
図１４では、結晶ピークが観測されなかったため、α−ＮＰＤと酸化モリブデンを共蒸着したサンプルは、アモルファス状態であると考えられる。

また、図３８〜５０にＴｏＦ−ＳＩＭＳ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ−Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）の結果を示す。
そのＴｏＦ−ＳＩＭＳの結果から、負イオン分析では、酸化モリブデン（ＭｏＯ_x）として、ＭｏＯ₃、ＭｏＯ₄Ｈ、Ｍｏ₂Ｏ₆、Ｍｏ₂Ｏ₇、Ｍｏ₃Ｏ₆、Ｍｏ₃Ｏ₇、Ｍｏ₃Ｏ₈、Ｍｏ₃Ｏ₉、Ｍｏ₃Ｏ₁₀、Ｍｏ₄Ｏ₁₀、Ｍｏ₄Ｏ₁₁、Ｍｏ₄Ｏ₁₂、Ｍｏ₄Ｏ₁₃、Ｍｏ₅Ｏ₁₀、Ｍｏ₅Ｏ₁₁、Ｍｏ₅Ｏ₁₂、Ｍｏ₅Ｏ₁₃、Ｍｏ₅Ｏ₁₄、Ｍｏ₅Ｏ₁₅、Ｍｏ₆Ｏ₁₂、Ｍｏ₆Ｏ₁₃、Ｍｏ₆Ｏ₁₄、Ｍｏ₆Ｏ₁₅、Ｍｏ₆Ｏ₁₆、Ｍｏ₆Ｏ₁₈、Ｍｏ₆Ｏ₁₉の存在が確認できる。
さらに、正イオン分析では、有機分子２個とモリブデン原子１個に対応するピークが確認できる。
以上から、α−ＮＰＤと酸化モリブデンとの共蒸着及びＴＰＤと酸化モリブデンとの共蒸着においては、それぞれ新規物質が生成されていると考えられるが、これは有機化合物と酸化モリブデンの相互作用により生じたものと考えられる。

そのようなことから以下のシミュレーションを行った。
ＴＰＤ及びα−ＮＰＤはともにホール輸送材料であるため、プラス電荷を有しても安定な構造をとり易い。
そこで、ＴＰＤのカチオンラジカルの吸収に注目してシミュレーションを行った。
カチオンラジカルの吸収は、最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）から電子を１つ取り除いて形成される半占有分子軌道（ＳＯＭＯ）のエネルギー準位と最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位間のバンドギャップに対応する。

ＴＰＤの単分子体及びＴＰＤの二分子体について、それぞれにおけるカチオンラジカル電子状態を分子力学法（ＭＭ２）を用いて構造緩和を行なった。
その後、半経験的分子軌道法による計算を行い、構造最適化を行なった。
その計算を行う際には、半経験的分子軌道計算プログラムとして、ＷｉｎＭＯＰＡＣ３．５を用い、キーワードとして、ＥＦ（ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、ＡＭ１（ハミルトニアン）、及びＣＨＡＲＧＥ＝１（＋１の電荷）を用いた。
なお、計算コストが高くなるため、配置間相互作用（ＣＩ）は指定しなかった。

ＴＰＤ単分子体の最適構造としては、２面角（ｄｉｈｅｄｒａｌ ａｎｇｌｅ）を変化させた５種類の初期構造（１ａ〜５ａ）を設定し、最も安定な構造を採用した。
なお、この計算の際には、簡略化するためＴＰＤのメチル基を水素原子に変えて計算を行なった。
ＴＰＤのメチル基を水素原子に変えても、吸収スペクトルの位置はほとんど変化しない（すなわち、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ間のエネルギーギャップは変わらない）。
そのためメチル基を水素原子に変えて計算を行った。
ＴＰＤ単分子体の計算結果を図１８〜図２７に示す。

その計算の際の初期（入力）構造に関し以下において説明する。
下記式のように番号を付けたベンゼン環において、構造１ａはベンゼン環２とベンゼン環３の平面のなす角度を９０度及びベンゼン環４とベンゼン環５の平面のなす角度を９０度にしたもの、構造２ａはベンゼン環３の平面に対するベンゼン環１とベンゼン環２の平面が９０度及びベンゼン環４の平面に対するベンゼン環５とベンゼン環６の平面がなす角度が９０度であるもの、構造３ａは構造２ａの構造に加えてベンゼン環３とベンゼン環４の平面がなす角度が９０度であるもの、構造４ａはベンゼン環３とベンゼン環４の平面角が０度であり、かつベンゼン環３とベンゼン環４が作る平面に対するベンゼン環１、ベンゼン環２、ベンゼン環５、ベンゼン環６の平面がなす角度が９０度であるもの、構造５ａは全てのベンゼン環の平面がなす角度を０度としたものである。
これらの構造についてＡＭ１で最適化計算し、その結果を図１８〜２７に示す。

それぞれ、構造１ａを初期構造とした計算結果（構造１ｂ）を図１８及び図１９に、構造２ａを初期構造とした計算結果（構造２ｂ）を図２０及び図２１に、構造３ａを初期構造とした計算結果（構造３ｂ）を図２２及び図２３に、構造４ａを初期構造とした計算結果（構造４ｂ）を図２４及び図２５に、構造５ａを初期構造とした計算結果（構造５ｂ）を図２６及び図２７に示す。
構造１ｂ〜構造５ｂのうち、構造１ａを初期構造にした構造１ｂが最も生成熱が小さい構造であった。
よって、生成熱が最も小さい構造１ｂをカチオンラジカル電子状態の計算に用いた。
構造１ｂのカチオンラジカル電子状態の計算結果を図３２に示す。

また、ＴＰＤ二分子体についても、３つのモデル構造（分子配置）を仮定し、最も安定な構造を採用した。
その計算結果を図２８〜図３１に示す。
計算の際には、簡略化するためＴＰＤのメチル基を水素原子に変えて計算を行なった。
すなわち、ＴＰＤのメチル基を水素原子に変えても、吸収スペクトルの位置はほとんど変化しない（ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ間のエネルギーギャップは変わらない）。
そのためメチル基を水素原子に変えて計算を行った。

図２８の構造１１はＴＰＤ分子が互いに直交している構造であり、構造１２はビフェニルの芳香環の面同士が互いに向かい合っていない構造、構造１３はビフェニルの芳香環の面同士が互いに向かい合っている構造である。
計算により求めた理論生成熱を比較したものを表２に示す。
その表２より、ビフェニル平面が互いに向かい合っている構造１３が、生成熱が最も小さく安定な構造であるという計算結果を得た。
したがって、本計算では最も安定な構造１３をＴＰＤ二分子体のカチオンラジカルの計算に用いた。

それら計算より求めたＴＰＤ単分子のカチオンラジカル、及びＴＰＤ二分子体のカチオンラジカルにおける、ＳＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、及びそのバンドギャップエネルギーを表３に示す。
また、ＴＰＤ単分子のカチオンラジカルの計算結果を図３２に、ＴＰＤ二分子体のカチオンラジカルの計算結果を図３３に示す。

図１３に示した吸収スペクトルから得られたバンドギャップエネルギーは０．８８ｅＶであり、本シミュレーションで得られたＴＰＤ二分子体カチオンラジカルのバンドギャップエネルギーと非常に良く一致していることがわかる。
そのため、ＴＰＤと酸化モリブデンとの共蒸着で生成した新規物質は、ＴＰＤが平行配列した二分子体のカチオンラジカルが関与していると考えられる。

また、ＴＰＤと酸化モリブデンがどのように結合するかについても計算を行った。
なお、この計算においても、ＴＰＤのメチル基を水素原子に変えて計算を行なった。
すなわち、ＴＰＤのメチル基を水素原子に変えても、吸収スペクトルの位置はほとんど変化しない（ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ間のエネルギーギャップは変わらない）。
そのため、メチル基を水素原子に変えて計算を行った。
蒸着により成膜した場合、膜中の酸化モリブデンは様々な価数をとりうるが、蒸着の際にセットする初期材料である三酸化モリブデン（ＭｏＯ₃）として計算を行った。
その結果を図３４〜図３７に示す。
構造２１の結果を図３５に、構造２２の結果を図３６に、構造２３の結果を図３７に示す。

その計算を行った結果を図３４に示す。
なお、三酸化モリブデンの初期配置によって、構造２１ないし構造２３の三種類の結果が得られた。
いずれの場合においても、ＴＰＤにＭｏＯ₃が（図３４の実線による丸囲い部）接近すると、ＴＰＤの芳香環の電子が奪われ、最終的にＮ原子（図３４の中の破線による丸囲い部）がプラス電荷を持ちＴＰＤはカチオンラジカルとなる。
なお、図３４に示した３つのモデルのうち、構造２２が最も安定である計算結果が得られた。
本明細書中では、このように有機材料と金属酸化物が配位していることをクラスターを形成していると言う。

ＴＰＤの芳香環とＭｏＯ₃とが電子の授受を行なう理由を以下に示す。
非共有電子対を有するＮ原子は、電子供与性があるため共役を通じて芳香環にマイナス電荷を部分的に渡し、芳香環の電子密度は高くなり求核性が高くなっている。
ＭｏＯ₃は、ＴＰＤの芳香環の立体障害によりＮ原子と接近することができない。
そこで、ＭｏＯ₃はＴＰＤの求核性のある芳香環から電子を受け取り、電子が足りなくなった芳香環はプラス電荷を持つようになるが、共役を通じてＮ原子が不対電子を持つようになり、ＴＰＤカチオンラジカル構造の安定化が図られると考えられる。
また、ＴＰＤとＭｏＯ₃で電荷の授受が起こりやすい理由としては、ＴＰＤのＨＯＭＯ準位と、ＭｏＯ₃の空いているバンドや準位（例えば、伝導帯など）が接近しているためであると考えられる（図１５）。

α−ＮＰＤの吸収スペクトルもＴＰＤの吸収スペクトルとほぼ同じ波長にピークを有するため、α−ＮＰＤと酸化モリブデンを共蒸着したサンプルについてもＴＰＤと酸化モリブデンを共蒸着したサンプルと同様な状態であるといえる。
つまり、α−ＮＰＤにＭｏＯ₃が接近すると、α−ＮＰＤの芳香環の電子が奪われ、最終的にＮ原子がプラス電荷を持ちα−ＮＰＤはカチオンラジカルとなる。

［発光素子の第２の形態（実施の形態３ともいう）］
本実施の形態では、実施の形態１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及び図４を用いて説明する。
この実施の形態は、実施の形態１とは異なり、発光素子の２つの電極にそれぞれ隣接してクラスターを含む層を有する場合である。

図３（ａ）に本発明の第２の形態（実施の形態３）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、発光物質を含む層は狭持されている構成となっている。
発光物質を含む層は、第２の層２１２、第３の層２１３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。

第１の電極２０１、第２の電極２０２は、実施の形態１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２で示したクラスターを含む層であり、第２の層２１２は発光性の高い物質を含む層である。
第３の層２１３は電子供与性物質と電子輸送性の高い化合物とを含む層であり、第４の層２１４は実施の形態２で示したクラスターを含む層である。
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及びそれらの酸化物や塩であることが好ましく、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。

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及び第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。
その第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。

また、クラスターを含む層である第１の層２１１や第４の層２１４は、極めて高い正孔注入性、正孔輸送性を示す。
したがって、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第２の層の両側を非常に厚くすることが可能となり、その結果発光素子の短絡を効果的に防止できる。
さらに、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、発光性の物質が存在する第２の層２１２へのダメージを低減することもできる。

また、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、発光物質を含む層の両側が同じ材料で構成されることになるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。
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の種類を変えることで、様々な構造を有する。
その模式図を図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図４に示す。
なお、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図４では、図３（ａ）の符号を引用する。
それら図において２００は、本発明の発光素子を担持する基板である。

前記したとおり図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。
この例においては、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。

そして、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。
この例においては、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。
逆に、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。

また、第１の層２１１が、電子供与性物質と電子輸送性の高い化合物とを含み、第２の層２１２は発光性の物質を含み、第３の層２１３が実施の形態２で示したクラスターを含み、第４の層２１４が、電子供与性物質と電子輸送性の高い化合物とを含む構成にすることも可能である。
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。
さらに、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、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。

［発光装置の回路構成及び駆動方法の実施の形態（実施の形態４ともいう）］
本実施の形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成及び駆動方法の形態について図５〜８を用いて説明する。
その図５は、本発明の発光素子を適用した発光装置を上面からみた模式図であり、該図５において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。

そのソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ配線群を介して外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。
その結果、該ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。
さらに、ＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。

それら駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
その画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列しており、更に電流供給線も行方向に並んで配列している。
また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列しており、更に発光素子を含む一組の回路が複数配列している。

前記した図６は、一画素を動作するための回路を表した図である。
その図６に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
その第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。
ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域又はドレイン領域であるかを限定することが困難である。
そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれ第１電極、第２電極と表記する。

その図６において、ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続又は非接続の状態になるように設けられている。
そのゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続又は非接続の状態になるように設けられている。
また、その図においてソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５又は電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。
さらに、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。

そして、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。
その第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。
なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。
さらに、スイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよいし、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。

前記した画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置については特に限定されることはないが、例えば図７の上面図に表すように配置することができる。
その図７において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。
また、第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。
なお、ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。

以上の発光装置の回路構成に続いて、発光装置の駆動方法について説明する。
図８は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。
その図８において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。

この書き換えの回数に関しては特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。
ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。
１フレームは、図８に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。

発光するための信号を与えられた発光素子は保持期間において発光状態となっている。 各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２³：２²：２¹：２⁰＝８：４：２：１となっている。
これによって４ビット階調を表現することができる。
なお、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。

その１フレームにおける動作について説明する。
まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。
従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。
書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。
当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。
また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。

以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。
サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。
このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。
この発光時間を発光素子ごとに変えて画素部内で様々に組み合わせることによって、明度及び色度の異なる様々な表示色を形成することができる。

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

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

次に、書込期間及び消去期間における図６で示す回路の動作について説明する。
まず、書込期間における動作について説明する。
書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。
また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続している。

ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。
この時点において、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。
なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。
そのソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。
この第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７と発光素子９０３との導通又は非導通が決まり、発光素子９０３の発光又は非発光が決まる。

例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。
逆に、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。

続いて、消去期間における動作について説明する。
その消去期間においては、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。
なお、その際ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。

ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。
さらに、その際１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。 そのソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。
この第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７と発光素子９０３とが非導通状態となる。

その結果、発光素子９０３は強制的に非発光となる。
例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
逆に、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。

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

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

以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、（ｎ＋１）行目の消去期間に移行する。
そのためにゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。
また、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。

その消去用ゲート信号線駆動回路９１４から（ｎ＋１）行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタをオンするための信号を入力する共に、電源９１６から消去信号が入力される。
このようにして、（ｎ＋１）行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ行目の書込期間に移行する。
以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間と（ｎ＋１）行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、（ｎ−１）行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。

また、本実施の形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設ける際に、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る１つのゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。
このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。

［本発明の発光素子を含む発光装置の断面構造の形態（実施の形態５）］
本発明の発光素子を含む発光装置の断面構造の一態様について、図９を用いて実施の形態として説明する。
その図９において、点線で囲まれているのは本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。
その発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に発光物質を含む層が積層された層１５を有する本発明の発光素子である。

そのトランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。
また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。
このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板１０上に設けられている。

その図９に図示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。
そのトランジスタ１１の構造については特に限定されることはなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。
また、ボトムゲート型の場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。

そのトランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよく、またセミアモルファス等でもよい。
そのセミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。
すなわち、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。

また、その半導体層の膜中の少なくとも一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。
その半導体膜のラマンスペクトルは５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている。
Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。
未結合手（ダングリングボンド）を終端化させるために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％又はそれ以上含ませている。
所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。

その半導体膜は珪化物を含む気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。
珪化物を含む気体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることができる。
この珪化物を含む気体をＨ₂、又はＨ₂とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良く、その希釈率は２〜１０００倍の範囲がよい。
その放電分解時の圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚがよい。

その際の基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃がよい。
その膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０²⁰／ｃｍ³以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³以下とする。
なお、セミアモルファス半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ²／Ｖｓｅｃとなる。

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

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

さらに、その発光装置における第１層間絶縁膜１６は、図９（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）でもよいし、又は単層でもよい。
それが多層である場合には、例えば１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基を有する物質）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質からなる。
１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜からなる。

その第１層間絶縁膜１６の各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。
また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。
このように第１層間絶縁膜１６は、無機物又は有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。

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

また、図９（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図９（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。
図９（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。

その発光装置における第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に多層でもよいし、又は単層でもよい。
その多層の場合における１９ａはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基を有する物質）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質からなり、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜からなる。
その各層を構成する物質については特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよく、これら以外の物質から成る層を更に組み合わせてもよい。
このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物又は有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、また無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。

発光素子１２において、第１の電極及び第２の電極がいずれも透光性を有するものである場合、図９（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。
また、第２の電極１４のみが透光性を有するものである場合、図９（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。 この場合には、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。

さらに、第１の電極１３のみが透光性を有するものである場合には、図９（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。
この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。

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

以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。
そのパッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって低消費電力で駆動させることができる。

［本発明の発光素子を実装した電子機器の実施の形態（実施の形態６ともいう）］
本発明の発光素子を含む発光装置は良好な画像を表示することができるため、本発明の発光素子を有する発光装置を電子機器の表示部に適用することによって、優れた映像を提供できる電子機器を得ることができる。
また、本発明の発光素子を含む発光装置は低消費電力で駆動するため、本発明の発光素子を含む発光装置を電子機器の表示部に適用することによって、消費電力の少ない電子機器を得ることができ、例えば、待受時間等の長い電話機等を得ることができる。

本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の具体例を実施の形態６として図１０に示す。
図１０（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。
本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでコンピュータを完成できる。

図１０（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。
本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで電話機を完成できる。
図１０（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。
本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。

以上のように本発明の発光素子を有する発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。
なお、本実施の形態では、コンピュータ、電話機及びテレビ受像機について述べたが、この他に、ナビゲイション装置或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。

以下に、本発明に関し実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもないことである。
まず、有機金属錯体の合成例を実施例１として記載し、次いで本発明の発光素子の作製方法の具体例を実施例２として記載する。

本実施例１では、実施の形態２で示したクラスターを含む層の一例として、α−ＮＰＤと酸化モリブデンを電極の表面に生成させる、クラスターの合成例及びその電流−電圧特性の測定例について説明する。
厚さ０．７ｍｍからなる５インチサイズのガラス基板上に、膜厚１１０ｎｍのＩＴＯをスパッタリングにより成膜、フォトリソグラフィーによるパターニングを行い、電極を形成した。
前記ＩＴＯ電極を有する基板を水洗し、十分乾燥させ、蒸着機に基板をセットした後、真空チャンバー内の圧力が１×１０^-3Ｐａ以下となるまで排気を行った。

次いで、その圧力下で１５０℃、３０分の基板加熱を行い、その状態のまま３０分以上の冷却を行った。
その冷却後、有機材料としてα−ＮＰＤ、及び無機材料として酸化モリブデンの共蒸着を行った。
ここで、α−ＮＰＤの蒸着レートを０．４ｎｍ／ｓとし、酸化モリブデンの濃度は２７ｗｔ％となるように制御した。
なお、膜厚は１００ｎｍとした。
その後膜厚２００ｎｍのアルミニウムを蒸着して素子１を作製した。

ＩＴＯを陽極、アルミニウムを陰極とした場合における、素子１の電流−電圧特性を図１６に示す。
なお、比較として、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着の代わりに、α−ＮＰＤのみを蒸着した素子を作製した結果も示す。
素子１の電流−電圧特性は、図１６に図示するように電圧の一次に比例しており、オーム電流が流れていることがわかる。
そのため、ＩＴＯ電極との接触はオーム接触と考えることができる。

他方、α−ＮＰＤのみを蒸着した膜では、電圧の一次には比例しない。
この電流はショットキー注入電流と考えることができる。
このように、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着から生成される、平行配位した二分子体に金属酸化物が配接したクラスターを有する膜は、不対電子が多数存在しているため、キャリア密度が高いという特徴を有する。
したがって、電極上に蒸着することで、オーム接触しやすくなるデバイスが可能である。

本実施例２では、本発明の発光素子の一例として、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着した層を用いた発光素子の作製方法を示す。
なお、比較のためにα−ＮＰＤのみを蒸着した層を用いた発光素子の作製方法も示す。
その実施例の作製方法は以下のとおりである。
まず、厚さ０．７ｍｍからなる５インチサイズのガラス基板上に、膜厚１１０ｎｍのＩＴＯをスパッタリングにより成膜、フォトリソグラフィーによるパターニングを行い、電極を形成した。

前記ＩＴＯ電極を有する基板を水洗し、十分乾燥させ、蒸着機に基板をセットした後、真空チャンバー内の圧力が１×１０^-3Ｐａ以下となるまで排気を行った。
その排気後、その圧力下で１５０℃、３０分の基板加熱を行い、その状態のまま３０分以上の冷却を行った。
その後、有機材料としてα−ＮＰＤ、及び無機材料として酸化モリブデンの共蒸着を行った。
ここで、α−ＮＰＤの蒸着レートを０．４ｎｍ／ｓとし、酸化モリブデンの濃度は２７ｗｔ％となるように制御した。
なお、膜厚は１２０ｎｍとした。

次に、正孔輸送層としてα−ＮＰＤを１０ｎｍ蒸着し、発光層としてＡｌｑ₃にＤＭＱｄを０．３ｗｔ％ドープしたものを３７．５ｎｍ蒸着し、電子輸送層としてＡｌｑ₃のみを３７．５ｎｍ蒸着し、電子注入層としてＣａＦ₂を１ｎｍ蒸着し、陰極としてアルミニウムを２００ｎｍ蒸着して発光素子２を作製した。

なお、比較例の発光素子は、以下のとおり作製した。
すなわち、α−ＮＰＤと酸化モリブデンの共蒸着を用いず、ＩＴＯ陽極上に正孔輸送層を兼ねたα−ＮＰＤを１３０ｎｍ蒸着し、発光層としてＡｌｑ₃にＤＭＱｄを０．３ｗｔ％ドープしたものを３７．５ｎｍ蒸着し、電子輸送層としてＡｌｑ₃のみを３７．５ｎｍ蒸着し、電子注入層としてＣａＦ₂を１ｎｍ蒸着し、陰極としてアルミニウムを２００ｎｍ蒸着して発光素子３を作製した。

前記のとおりに作製した実施例２の発光素子２及び比較例の発光素子３の輝度−電圧特性を測定し、それを図１７に示す。
比較例の発光素子３に対し、実施例２の発光素子２が大幅に低電圧化されていることがわかる。
このことから、α−ＮＰＤ二分子体ラジカルカチオンを含む膜を成膜することで、発光素子の低抵抗化を図ることができる。

本発明の発光素子を説明する図。 本発明の発光素子を説明する図。 本発明の発光素子を説明する図。 本発明の発光素子を説明する図。 本発明を適用した発光装置について説明する図。 本発明を適用した発光装置に含まれる回路について説明する図。 本発明を適用した発光装置の上面図。 本発明を適用した発光装置のフレーム動作について説明する図。 本発明を適用した発光装置の断面図。 本発明を適用した電子機器の図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルの吸収スペクトルを示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルの吸収スペクトルを示す図。 ＴＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルの吸収スペクトルを示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＸ線結晶構造解析結果を示す図。 ＴＰＤと酸化モリブデンのエネルギー準位を示す図。 本発明のクラスターを含む層の電流−電圧特性を示す図。 本発明の発光素子の輝度−電圧特性を示す図。 ＴＰＤ単分子の最適構造を示す図。 ＴＰＤ単分子の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ単分子の最適構造を示す図。 ＴＰＤ単分子の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ単分子の最適構造を示す図。 ＴＰＤ単分子の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ単分子の最適構造を示す図。 ＴＰＤ単分子の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ単分子の最適構造を示す図。 ＴＰＤ単分子の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ二分子体の最適構造を示す図。 ＴＰＤ二分子体の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ二分子体の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ二分子体の電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ単分子カチオンラジカルの電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤ二分子体カチオンラジカルの電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤと酸化モリブデンの最適構造を示す図。 ＴＰＤと酸化モリブデンの電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤと酸化モリブデンの電子状態の計算結果を示す図。 ＴＰＤと酸化モリブデンの電子状態の計算結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。 α−ＮＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着したサンプルのＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。

符号の説明

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
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

Claims (6)

1. 第１の電極と第２の電極との間に、
   発光性の物質を含む層と、前記第１の電極と接するクラスターを含む第１の層と、前記第２の電極と接する前記クラスターを含む第２の層と、前記第２の層と接する電子供与性物質を含む層と、を有し、
   前記クラスターは、１つのフェニル基と２つのアリール基が窒素原子に結合した２つのアリールアミンがそれぞれのフェニル基を介してビスフェニル結合を形成しているアリールアミン化合物の２分子が平行配列して２分子体を形成し、金属酸化物に前記２分子体が配位していることを特徴とする発光素子。
2. 前記クラスターのアリールアミン化合物のビスフェニル結合を形成している２つのフェニル基を形成する各ベンゼン環の６個の炭素原子が形成する面は、もう一つの、前者のアリールアミン化合物に平行するアリールアミン化合物のビスフェニル結合を形成している２つのフェニル基を形成する各ベンゼン環の６個の炭素原子が形成する面と互いに対面している配置になっている請求項１に記載の発光素子。
3. 前記クラスターが、金属酸化物と、１つのフェニル基と２つのアリール基が窒素原子に結合した２つのアリールアミンがそれぞれのフェニル基を介してビスフェニル結合を形成しているアリールアミン化合物とを真空下で同時に気化させ、その気化した両物質を同時に固化させることにより作製されたものである請求項１又は２に記載の発光素子。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記電子供与性物質は、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、又は炭酸セシウムであることを特徴とする発光素子。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子を具備する発光装置。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子を表示部として実装した電子機器。

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