JP7341798B2 - 半導体装置、発光装置、表示装置、撮像装置、電子機器、照明装置、及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置、発光装置、表示装置、撮像装置、電子機器、照明装置、及び移動体に関する。

有機層を用いた装置として、発光素子や光電変換素子を有する半導体装置が提案されている。発光素子は、上部電極と下部電極とその間に配されている有機層を有する素子であり、有機層に含まれる有機化合物を励起させることにより発光する。近年、有機発光素子を備えた装置が注目されている。

有機発光素子を備えた半導体装置において、複数の発光素子で共通の有機層を有する場合がある。この構成では、隣り合う発光素子間での有機層を介した電流のリークが発生しやすい。発光素子間でのリーク電流は、意図しない発光素子の発光の原因となる。意図しない発光素子の発光は、例えば半導体装置が表示装置に用いられた場合、表示装置の表現の性能を表す色域を狭めてしまう。また、単一の発光素子においても、連続する有機層の一部の範囲を発光させたい場合に、リーク電流は、意図しない発光の原因となる。

また、有機層を用いた光電変換素子においては、複数の下部電極を覆うように連続する有機光電変換層が配されることがある。この場合にも、有機層を介して複数の下部電極間でリーク電流が生じ、結果として、ノイズが生じる可能性がある。

特許文献１には、発光素子において、絶縁層の内壁面が角部を有することで、リーク電流が抑制されるとともに、傾斜角の小さい面を有することで、上部電極の断線が抑制されることが記載されている。

特開２０１２－２１６４９５号公報

引用文献１には、有機層の膜厚と絶縁層の形状の関係や、主にリーク電流の原因となる電荷輸送層の膜厚と絶縁層の形状の関係については、検討がなされていない。よって、有機層の膜厚によっては、下部電極の間のリーク電流の抑制が不十分となる可能性がある。このように、従来技術には、意図しない発光により、発光特性が低下するという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされるものであり、電極からのリーク電流が抑制された半導体装置を提供する。

そこで、一様態は、素子基板の上に配される第１電極と、前記第１電極の端を覆い、前記素子基板の上に配された絶縁層と、前記第１電極及び前記絶縁層の上に配された電荷輸送層、及び前記電荷輸送層の上に配された機能層を有する有機層と、前記有機層を挟んで、前記第１電極及び前記絶縁層の上に配された第２電極と、を有し、前記素子基板、前記絶縁層、及び前記有機層を通る断面において、前記絶縁層は、前記第１電極の下面に平行な平行面となす角度が０°以上５０°以下の表面を有する第１部分、前記第１部分より前記素子基板側にあり前記平行面に対して５０°より大きい角度で傾斜する表面を有する第２部分、及び前記第１部分に対して前記素子基板とは反対の側にあり５０°より大きい角度で傾斜する表面を有する第３部分、を有し、前記断面において、前記第３部分の前記平行面に垂直な方向における長さは、前記第１電極と前記電荷輸送層とが接する位置における、前記電荷輸送層の厚みより大きく、前記断面において、前記第１電極と前記有機層とが接する位置における、前記有機層の厚みは、前記第３部分の前記垂直な方向における長さよりも大きい半導体装置に関する。

下部電極の間のリーク電流が抑制された半導体装置を提供できる。

実施形態に係る発光装置の一部の構成を模式的に示す断面図である。 図１の発光装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。 実施形態に係る発光装置の一部の構成を模式的に示す断面図の拡大図である。 実施形態に係る発光装置の一部の模式図と回路図である。 下部電極と接する有機層の層厚Ｃに対する、隣り合う二つの下部電極の上の絶縁層の端間の距離Ｄの比と、赤画素の色度の関係図である。 実施形態に係る発光装置の一部の構成を模式的に示す断面図の拡大図である。 実施形態に係る発光装置の一部の構成を模式的に示す断面図の拡大図である。 実施形態に係る発光装置の一部の構成を模式的に示す断面図の拡大図である。 蒸着シミュレーションにおける部材の配置図である。 蒸着シミュレーションの結果を示す図である。 実施形態に係る半導体装置を用いた表示装置の一例の概略断面図である。 実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。 （ａ）実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図、（ｂ）実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。 （ａ）実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図、（ｂ）折り曲げ可能な表示装置の一例を表す模式図である。 （ａ）実施形態に係る照明装置の一例を示す模式図、（ｂ）実施形態に係る車両用灯具を有する自動車の一例を示す模式図である。

実施形態に係る半導体装置は、有機発光装置であってよく、その場合、機能層は例えば発光層を有していてよい。また、実施形態に係る半導体装置は、光電変換装置であってもよく、その場合、機能層は例えば光電変換層を有していてよい。

以下、本発明の一実施形態に係る電子デバイスの具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
本実施形態は、半導体装置が発光装置の例を示す。図１は、本実施形態の発光装置１００の一部の断面模式図である。図２は、発光装置１００の一部の上面俯瞰図である。図２のＡ－Ａ’間の断面が、図１に相当し、３つの素子１０で１つの画素を構成する例を示す。本実施形態では、デルタ配列の画素の例を示すが、これに限られることはなく、ストライプ配列やスクエア配列であってもよい。

発光装置１００は、素子基板１と素子基板１に配される複数の発光素子１０を含む。図１には、発光装置１００に含まれる複数の発光素子１０のうち、３つの発光素子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが示されている。１０Ｒにおける「Ｒ」は、赤色を発光する素子であることを示している。同様に１０Ｇ、１０Ｂはそれぞれ緑色、青色を発光することを示している。本明細書において、複数の発光素子１０のうち特定の発光素子を示す場合は、発光素子１０「Ｒ」のように参照番号の後に添え字し、何れであってもよい場合は、単に発光素子「１０」と示す。他の構成要素についても同様である。

半導体装置は、素子基板１に配された下部電極２と、下部電極２の端を覆い、素子基板１の上に配された絶縁層３と、下部電極２および絶縁層３を覆う発光層を含む有機層４と、有機層４を覆う上部電極５と、を有する。下部電極２は、絶縁層３によって発光素子ごとに分離され、有機層４は、下部電極２及び絶縁層３の上に接して配された電荷輸送層４１、及び電荷輸送層４１の上に配された機能層４２を有する。

半導体装置が発光装置１００の例についてより詳細に説明する。発光装置１００は、上部電極５から光を取り出すトップエミッション型デバイスの例を示す。よって、機能層は、例えば発光層を有する。また、半導体装置は、上部電極５を覆うように配された保護層６と、保護層６の上に複数の発光素子１０のそれぞれと対応するように配された複数のカラーフィルタ７と、を有していてもよい。

半導体装置が光電変換装置の場合、機能層は光電変換層を有する。

本実施形態において、有機層４は、白色発光し、カラーフィルタ７Ｂ、７Ｇ、７Ｒは、有機層４から発せられる白色光から、ＲＧＢそれぞれの光を分離する。カラーフィルタは有機層からの光を吸収して他の色に変換する色変換層であってもよい。

本明細書において、「上」「下」とは、図１における上下を指す。素子基板１の主面のうち下部電極２などが配されている面を、素子基板１の上面と呼ぶ。下部電極２の素子基板１側の面を、下部電極２の下面と呼ぶ。ここで、下部電極２の下面とは、素子基板１の最上面の層間絶縁層と接する面を指す。よって、例えば下部電極２の下面に他の配線と接続するためのプラグ等が接続されている場合、その部分を除いた略平面の部分を下面とする。

また、「高さ」とは、素子基板１の上面（第１の面）からの上方向の距離である。基板１の上面（第１の面）と平行な部分を指定しその指定した基準に基づいて「高さ」を指定してもよい。

図１において、図示しないが、素子基板１は、下部電極２に接続されているトランジスタを含む駆動回路や配線、プラグ、及び層間絶縁層を有していてもよく、最上面（下部電極２と接する面）には、層間絶縁層を有する。層間絶縁層は例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等の無機物を有していてもよく、また、ポリイミド、ポリアクリル等の有機物を有していてもよい。機能層等の有機層は、水分により劣化することがあるため、水分侵入を抑制する観点から、層間絶縁層は無機材料で形成されることが好ましい。層間絶縁層は、下部電極２を形成する面の凹凸を軽減する目的から平坦化層と呼ばれることもある。

下部電極２は、有機層４の発光波長に対する反射率が８０％以上の金属材料が用いられてもよい。例えば、ＡｌやＡｇなどの金属や、これらの金属にＳｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｄなどを添加した合金を下部電極２に使用することができる。ここで、発光波長とは、有機層４から出射する光のスペクトル範囲のことを指す。下部電極２の有機層４の発光波長に対する反射率が高ければ、下部電極２は、バリア層を含む積層構造としてもよい。バリア層の材料としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕなどの金属やその合金を用いてよい。バリア層は、下部電極２の上面に配置される金属層であってよい。

絶縁層３は、下部電極２の端を覆い、下部電極２と有機層４との間に配置されてよい。下部電極２は絶縁層３に覆われている第一領域と、絶縁層３に覆われず、有機層４に覆われている第二領域を有してよい。第二領域は有機層４、ここでは電荷輸送層４１に接しているといってもよい。第二領域は、下部電極２の下面に対する平面視において、絶縁層３の開口部と重なる。第二領域は、それぞれの発光素子１０の発光領域となる。

すなわち、発光領域の上面俯瞰の形状は、絶縁層３の開口によって規定される形状であってよい。絶縁層３は、各発光素子１０の下部電極２を分離する機能及び発光領域を規定する機能を有して入ればよく、図１に示されるような形状に限られない。

絶縁層３は、素子基板１、絶縁層３、及び有機雄４を通る断面である図１に示す断面において、急傾斜である２つの部分と、その間の傾斜が緩い部分を有する。これにより、絶縁層３の上に配される有機層４の膜厚を適切な範囲に制御することができる。詳細については、図３（ａ）を用いて後述する。

絶縁層３は、例えば、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）や物理蒸着法（ＰＶＤ法）などで形成してよい。絶縁層３は、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ）などで構成されてよい。また、絶縁層３は、それらの積層膜でもよい。絶縁層の傾斜部の傾斜角は、異方性エッチングや等方性エッチングの条件によって制御してよい。

また、絶縁層３の直下の層の傾斜角を制御することで、絶縁層３の傾斜角を制御してよい。例えば、素子基板１の最上面の層間絶縁層に傾斜した側面を有する凹部を形成し、その傾斜の角度を調整することで、絶縁層３の傾斜部の傾斜角を調整することができる。絶縁層３は、エッチングなどによる加工や、層の積み増しなどによって、上面に凹凸を有していてもよい。

有機層４は、下部電極２及び絶縁層３と上部電極５との間に配置されている。素子基板１の上面に連続的に形成され、複数の発光素子１０によって共有されていてもよい。すなわち、１つの有機層４を複数の発光素子で共有していてもよい。有機層４は、発光装置１００の画像を表示する表示領域の全面において、一体的に形成されていてもよい。

有機層４は、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含んでよい。有機層４は、発光効率、駆動寿命、光学干渉といった観点からそれぞれ適切な材料を選択することができる。正孔輸送層は、電子ブロック層や正孔注入層として機能してもよく、正孔注入層や正孔輸送層や電子ブロック層などの積層構造としてもよい。発光層は、異なる色を発光する発光層の積層構造でもよく、異なる色を発光する発光ドーパントを混合した混合層でもよい。また、電子輸送層は、正孔ブロック層や電子注入層として機能してもよく、電子注入層や電子輸送層や正孔ブロック層の積層構造としてもよい。

また、上部電極５と下部電極２のうち、陽極となる電極と発光層の間の領域は正孔輸送層であり、陰極となる電極と発光層の間の領域は電子輸送層である。正孔輸送層と電子輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶ。光電変換素子の場合は、光電変換層と陽極または陰極の間の領域が電荷輸送層となる。

下部電極２と接するのは正孔輸送層であることが好ましい。電子輸送層より、正孔輸送層の方が移動度が高い場合、下部電極２間のリーク電流が流れやすくなるため、本実施の形態の効果をより大きく享受できる。

上部電極５は、有機層４の上に配されている。複数の発光素子１０上に連続的に形成され、複数の発光素子１０によって共有されている。有機層４と同様に、上部電極５は、発光装置１００の画像を表示する表示領域の全面において、一体的に形成されていてもよい。上部電極５は、上部電極５の下面に到達した光の少なくとも一部を透過する電極であってよい。上部電極は、一部の光を透過するとともに、他の一部を反射する（すなわち半透過反射性）半透過反射層として機能してもよい。

上部電極５は、例えばマグネシウムや銀などの金属、または、マグネシウムや銀を主成分とする合金、もしくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属を含んだ合金材料から形成されうる。また、上部電極５に、酸化物導電体などが用いられてもよい。また、上部電極５は、適当な透過率を有するならば、積層構造であってもよい。

保護層６は、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、シリコン酸化物およびチタン酸化物などの外部からの酸素や水分の透過性が低い材料で構成することができる。窒化シリコン、酸窒化シリコンは、例えば、ＣＶＤ法を用いて形成されてよい。一方、酸化アルミニウム、シリコン酸化物およびチタン酸化物原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて形成することができる。

保護層の構成材料と製造方法の組み合わせは、上記の例示に限定されないが、形成する層厚、それに要する時間などを考慮して製造されてよい。保護層６は、上部電極５を透過した光を透過し、十分な水分遮断性能があれば、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

カラーフィルタ７は、保護層６の上に形成される。図１に示されるカラーフィルタ７Ｒとカラーフィルタ７Ｇとのように、隙間なく接してもよい。また、カラーフィルタが他の色のカラーフィルタの上に重なるように配置されてもよい。

本実施の形態の半導体装置の絶縁層３と有機層４の関係について図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、図１の点線部Ｂを拡大した図である。図３（ａ）に、絶縁層３の傾斜部３１の詳細を示す。素子基板１、絶縁層３、及び有機層４を通る断面において、絶縁層３は、傾斜部３１を有する。当該断面において、傾斜部３１は、傾斜部３１の下端３１１から上端３１５の間に、緩傾斜部３１４、ならびに、緩傾斜部３１４を挟む急傾斜部３１２及び急傾斜部３１３を有する。

緩傾斜部３１４は、下部電極２の下面に平行な平行面に対して０°以上５０°以下で傾斜する表面を有する。換言すると、緩傾斜部３１４の表面と、下部電極２の下面に平行な平行面とがなす角度は、０°以上５０°以下の範囲に含まれる。なお、本明細書では、２つの面が平行である場合を、両者のなす角度が０°であると定義する。急傾斜部３１２は、緩傾斜部３１４に対して下側（素子基板側）に位置し、該平行面に対して傾斜角θが５０°より大きい角度で傾斜する表面を有する。急傾斜部３１３は、緩傾斜部３１４に対して有機層４側（素子基板１と反対側）に位置し、該平行面に対して傾斜角が５０°より大きい角度で傾斜する表面を有する。

ここでは、急傾斜部３１２及び急傾斜部３１３の表面が、該平行面に対して５０°より大きく９０°以下で傾斜する例について示す。

図３（ａ）には、急傾斜部３１２、急傾斜部３１３、及び緩傾斜部３１４がそれぞれ一定の傾斜角である例を示すが、各傾斜部内で傾斜角が変化しても良い。例えば、急傾斜部３１２と緩傾斜部３１４にかけて連続的に傾斜角が変化する場合には、傾斜角５０°の部分が急傾斜部３１２と緩傾斜部３１４の境となる。

本実施形態において、下部電極２は上面に有機層４と接する接触部分２１を有する。図３では、接触部分２１が一様に平坦な例を示すが、絶縁層３の側面に沿って、下部電極２の一部が除去され、平坦でない部分を有していてもよい。平坦な部分とは、基板１に略平行な部分であり、傾斜角が０°の部分である。下部電極２と接する位置における、有機層４または電荷輸送層４１の厚みとは、下部電極２の上面の平坦部の上における、有機層４または電荷輸送層４１の、下部電極２の下面に平行な面に対して垂直方向の長さである。

絶縁層３の傾斜部３１が、下部電極２の下面に平行な面に対して５０°より大きく９０度以下で傾斜する表面を急傾斜部３１２及び３１３を有することで、電荷輸送層４１の膜厚を低減することができる。一方、該平行面と成す角度が０°以上５０°以下の表面を有する緩傾斜部３１４を有することで、電荷輸送層４１の膜厚が薄くなりすぎることで、上部電極５と下部電極２の間でリーク電流が発生するのを抑制することができる。しかし、単に急傾斜部３１２、３１３及び緩傾斜部３１４を絶縁層３に配するだけでは、リーク電流を十分に抑制できないことがある。

本実施の形態では、急傾斜部３１３の下部電極２の下面に平行な面に垂直な方向における長さＦは、電荷輸送層４１が下部電極２と接する位置における電荷輸送層４１の厚みＧより大きい。電荷輸送層４１の厚みＧが急傾斜部３１３の長さＥより大きい場合、急傾斜部３１２が電荷輸送層４１に埋まってしまい、電荷輸送層４１の急傾斜部３１２上での厚みが十分に小さくならないことがある。その場合、電荷輸送層４１は電荷輸送性が高いため、隣り合う下部電極２の間でリーク電流が発生する可能性がある。

一方、図３（ａ）に示すように、急傾斜部３１３の下部電極２の下面に平行な面に垂直な方向における長さＦは、下部電極２と接する位置における電荷輸送層４１の厚みＧより大きいため、急傾斜部３１３に沿って電荷輸送層４１が薄くなりやすい。よって、電荷輸送層４１の、急傾斜部３１３の面に垂直な方向における厚みを低減することができる。よって、隣り合う下部電極２の間でリーク電流をより効果的に抑制することができる。

また、急傾斜部３１２の下部電極２の下面に平行な面に垂直な方向における長さＥは、電荷輸送層４１が下部電極２と接する位置における電荷輸送層４１の厚みＧより大きい。これにより、隣り合う下部電極２の間でリーク電流を更に効果的に抑制することができる。

本実施の形態では、絶縁層３の傾斜部３１が、急傾斜部３１２と急傾斜部３１３の２つの急傾斜部とその間の緩傾斜部を有する例を示したが、より多くの急傾斜部や緩傾斜部を有していてもよい。

図３（ｂ）に、比較例として、急傾斜部３１２の該垂直方向の距離Ｅや、急傾斜部３１３の垂直方向の長さＦが、下部電極２と接する位置における電荷輸送層４１の厚みＧより小さい場合を示す。図３（ａ）とは異なり、急傾斜部３１２は下部電極２上に成膜される電荷輸送層４１に埋もれるため、急傾斜部３１２に沿った、電荷輸送層４１の膜厚の薄い部分が形成されにくいことが分かる。急傾斜部３１３も緩傾斜部３１４の上に成膜される電荷輸送層４１に埋もれるため、電荷輸送層４１の膜厚が薄い部分が形成されにくいことがわかる。よって、下部電極２の間のリーク電流を抑制しにくい。

また、図３（ｃ）に、比較例として、図３（ａ）の緩傾斜部３１４を取り除いて、大きな一つの急傾斜部３１６を有する場合を示す。この場合、急傾斜部３１８により有機層４の膜厚が薄い部分を形成することができる。しかし、急傾斜部３１３の該垂直方向における長さが大きいほど、有機層４の、下部電極２と接する部分の膜厚Ｊよりも、急傾斜部３１３の該水平方向における長さが大きくなり易い。よって、急傾斜部３１３に沿って有機層４が薄くなりやすい。このため、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流が発生しやすい。

一方、図３（ｃ）の急傾斜部３１５の該垂直方向における長さを小さくすると、有機層４の膜厚が薄い部分ができにくくなるため、下部電極２の間のリーク電流が抑制し難くなってしまう。

図３（ａ）に示すように、急傾斜部３１２の該垂直方向の長さＥと、急傾斜部３１３の該垂直方向の長さＦよりも、有機層４の下部電極２と接する部分の該垂直方向の厚みＪが大きいことが好ましい。これによって、急傾斜部３１２及び急傾斜部３１３が、それぞれ有機層４に埋もれるため、急傾斜部３１２及び急傾斜部３１３に沿った有機層４の薄い部分が形成されにくくなり、有機層４の薄い部分が形成されにくい。そのため、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流を抑制しやすい。

また、急傾斜部３１２の該垂直方向の長さＥと、急傾斜部３１３の該垂直方向の長さＦは、それぞれ、下部電極２と接する位置における電荷輸送層４１の厚みＧの１．４倍よりも大きい事が好ましい。これによって、図３（ａ）に示す、急傾斜部３１２と傾斜部３１３に沿った電荷輸送層４１の薄い部分を、より好適に薄い部分とすることができる。よって、下部電極２の間のリーク電流を好適に抑制することができる。

また、図３（ａ）に示すように、緩傾斜部３１４の表面の下部電極２の下面に対して平行な方向における長さＨが、急傾斜部３１３の垂直方向における長さＦよりも大きい事が好ましい。これによって、有機層４の膜厚が極端に薄い箇所ができにくく、上部電極と下部電極間のリーク電流を抑制しやすくなる。

一方、図３（ｄ）に、本実施形態の異なる形として、緩傾斜部３１４の表面の該平行方向の距離Ｈが、急傾斜部３１３の垂直方向の長さＦよりも小さい場合の発光装置の一部を示す。この場合、有機層４の最小膜厚距離Ｌが該平行方向での距離となるため、図３（ａ）よりは有機層４の層厚が薄くなる箇所ができやすい。ただし、図３（ｄ）の発光装置も、急傾斜部が急傾斜部３１２と急傾斜部３１３の二段となり、間に緩傾斜部３１４を有するため、図３（ｃ）の大きな一つの急傾斜部を有する場合より、有機層４の層厚が極端に薄くなる箇所ができにくい。

また、図３（ａ）に示すように、絶縁層３の開口部を形成する傾斜部に、急傾斜部３１２、急傾斜部３１３、及び緩傾斜部３１４を有する構成とすることが好ましい。絶縁層３の開口部付近は多くの電流が流れるため、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流が発生しやすく、有機層４の膜厚を大幅に薄くもできないため、本実施形態の効果を得られやすいためである。

また、図３（ａ）に示すように、下部電極２の下面に垂直な方向における、急傾斜部３１２、３１３及び緩傾斜部３１４の長さの和Ｋより、下部電極２と接する位置における有機層４の厚みＪが小さいことが好ましい。これにより、有機層４の膜厚を薄くすることができ、下部電極２の間のリーク電流を抑制することができる。一方、有機層４が薄くなるほど、上部電極と下部電極間のリーク電流は発生しやすくなるが、急傾斜部３１２と３１３の間に緩傾斜部３１４を有するため、有機層４が薄くなりすぎることなく、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流を抑制することができる。

図３（ａ）に示すような、２段の急傾斜部３１２及び３１３は、例えば絶縁膜を成膜した後に領域の異なるエッチングを２度行うことによって形成することができる。

次に、本実施の形態の効果がより得られる構成について図４及び図５を用いて説明する。図４は、赤色カラーフィルタ７Ｒを有する発光素子１０Ｒと緑色カラーフィルタ７Ｇを有する発光素子１０Ｇが形成された発光装置の模式図である。図１と異なる点は、絶縁層が傾斜部を有さず、下部電極２の間のみに配されている点である。

模式図には、発光素子１０Ｒの等価回路を重ねて記した。図４の等価回路は、有機層４の抵抗等を示すものであり、電子回路が組み込まれるものではない。また、下部電極２の間のリーク電流を説明するために発光素子１０Ｇの等価回路も記載されている。

有機層４は、下部電極２Ｒ及び下部電極２Ｇと接する部分の、下部電極２の下面に対する垂直方向の厚みＣを有する。また、絶縁層３の下部電極２Ｒと接する端から、絶縁層３の下部電極２Ｇと接する端までは距離Ｄである。また、有機層４の該垂直方向における単位面積あたりの抵抗を抵抗ｒとする。

本実施形態に係る半導体装置の上記下部電極２の間のリーク電流抑制の効果は、有機層４の厚みＣに対する距離Ｄ（Ｄ／Ｃ）の比が、５０未満である場合に、より得られる。有機層４の厚みＣに対する距離Ｄの比が小さいほど、有機層４の厚みに対する発光領域間の距離が小さいことを示す。すなわち、この比の値が小さいほど、発光素子１０が高精細に配列された装置であり、下部電極２の間のリーク電流が問題となりやすい。その根拠を以下に説明する。

図４の発光装置において、有機層４の下部電極２の下面に平行な方向における単位面積あたりの抵抗は、ｒ（Ｄ／Ｃ）となる。ここから、発光素子１０Ｒに流れる電流をＩ_Ｒ、発光素子１０Ｇに流れる電流をＩ_Ｇとすると、以下の関係が成り立つ。
Ｉ_Ｇ／Ｉ_Ｒ＝１／（１＋Ｄ／Ｃ） （２）
上記式より、発光素子１０Ｒに流れる電流と発光素子１０Ｇに流れる電流は、有機層４の厚みＣ及び距離Ｄを係数として比例関係を有することがわかる。つまり、赤色発光素子１０Ｒのみを発光させようとしても、緑色発光素子１０Ｇにも電流が流れ発光してしまうということであり、それがＤ／Ｃに依存するということである。

同じ電流量で発光させた際の、赤色発光素子１０Ｒのみの発光スペクトルをＳ_Ｒ、緑色発光素子１０Ｇのみの発光スペクトルをＳ_Ｇ、とした場合、下部電極２の間のリーク電流を考慮した発光スペクトルＳ_Ｒ＋Ｇは、以下の式（３）にて示される。
Ｓ_Ｒ＋Ｇ ＝ Ｓ_Ｒ＋Ｓ_Ｇ（Ｉ_Ｇ／Ｉ_Ｒ） （３）
発光スペクトルＳ_Ｒ＋ＧのＣＩＥｘｙ空間にける色度座標を算出しｘ値を縦軸、比Ｄ／Ｃを横軸としたグラフを図５に示す。図５において、ｘ座標が変化するということは、赤発光を意図しているにも関わらず、緑色も発光されていることを意味する。すなわち、図５において、ｘ座標が低いことは、隣の画素へのリーク電流が発生していることを示している。比Ｄ／Ｃが５０以上の場合、ｘ値がほとんど変化しない。つまり、絶縁層３の傾斜部３１がなく、下部電極２の間のリーク電流が起こりやすい場合だとしても、比Ｄ／Ｃが５０以上の場合は下部電極２の間のリーク電流が課題とならない場合があることがわかる。

一方、比Ｄ／Ｃが５０未満の場合、ｘ値が大きく低下しており、赤色の色純度の低下が顕著となっており、下部電極２の間のリーク電流が色純度に影響を与えていることがわかる。すなわち、比Ｄ／Ｃが５０未満の場合、発光素子が配列される密度が高いため、下部電極２の間のリーク電流の発光装置への影響が顕著となる。よって、Ｄ／Ｃが５０未満の場合、下部電極２の間のリーク電流抑制の効果が特に高い。

次に、発光素子の光干渉を考慮した構造について説明する。本実施形態に係る発光装置１００の上部電極５と下部電極２の間の光学距離は、強め合わせの干渉構造となってよい。強め合わせの干渉構造は、共振構造ということもできる。

発光素子１０において、強め合わせの光学干渉条件を満たすように有機層４に含まれる複数の層を形成することで、光学干渉により発光装置からの取り出し光を強めることができる。正面方向の取り出し光を強める光学条件とすれば、より高効率に正面方向に光が放射される。また、光学干渉により強められた光は、発光スペクトルの半値幅が、干渉前の発光スペクトルに比べて小さくなることが知られている。すなわち、色純度を高くすることができる。

波長λの光に対して設計した場合、発光層の発光位置から光反射材料の反射面までの距離ｄ_０をｄ_０＝ｉλ／４ｎ_０（ｉ＝１，３，５，・・・）に調整することで強め合わせの干渉とすることができる。

その結果、波長λの光の放射分布に正面方向の成分が多くなり、正面輝度が向上する。なお、ｎ_０は、発光位置から反射面までの層の波長λにおける屈折率である。

発光位置から光反射電極の反射面までの間の光学距離Ｌｒは、反射面での波長λの光が反射する際の位相シフト量の和をφｒ［ｒａｄ］とすると、以下の式（４）で示される。なお、光学距離Ｌは、有機層の各層の屈折率ｎｊと各層の厚さｄｊの積の総和である。つまり、Ｌは、Σｎｊ×ｄｊと表せ、またｎ０×ｄ０とも表せられる。なお、φは負の値である。
Ｌｒ＝（２ｍ－（φｒ／π））×（λ／４） （４）
上記式（４）中、ｍは０以上の整数である。なお、φ＝－πでｍ＝０ではＬ＝λ／４、ｍ＝１ではＬ＝３λ／４となる。以後、上記式のｍ＝０の条件をλ／４の干渉条件と、上記式のｍ＝１の条件を３λ／４干渉条件と記載する。

発光位置から光取出し電極の反射面までの間の光学距離Ｌｓは、射面での波長λの光が反射する際の位相シフトの和をφｓ［ｒａｄ］とすると、以下の式（５）で示される。下記式（５）中、ｍ’は０以上の整数である。
Ｌｓ＝（２ｍ’－（φｓ／π））×（λ／４）＝－（φｓ／π）×（λ／４） （５）
よって、全層干渉Ｌは、下記式（６）の通りである。
Ｌ＝（Ｌｒ＋Ｌｓ）＝（２ｍ－（φ／π））×（λ／４） （６）
ここで、φは波長λの光が該光反射電極と該光取出し電極で反射する際の位相シフトの和（φｒ＋φｓ）である。

この時、実際の発光素子では、正面の取り出し効率とトレードオフの関係にある視野角特性等を考慮すると、上記式と厳密に一致させなくてもよい。具体的には、Ｌが式（６）を満たす値から±λ／８の値の範囲内の誤差があってもよい。Ｌの値が干渉条件から離れてもよい許容値は、５０ｎｍ以上７５ｎｍ以下であってよい。

よって、本発明に係る有機発光装置において、下記式（７）を満たすことが好ましい。さらに好ましくは、Ｌが式（６）を満たす値から±λ／１６の値の範囲内であればよく、下記式（７’）を満たすことが好ましい。
（λ／８）×（４ｍ－（２φ／π）－１）＜Ｌ＜（λ／８）×（４ｍ－（２φ／π）＋１） （７）
（λ／１６）×（８ｍ－（４φ／π）－１）＜Ｌ＜（λ／１６）×（８ｍ－（４φ／π）＋１） （７’）
発光素子１０は、式（７）、式（７’）において、ｍ＝０且つ、ｍ’＝０、つまりλ／４の光学干渉条件であることが好ましい。その場合、式（７）、式（７’）は、式（８）及び式（８’）のように表される。
（λ／８）×（－（２φ／π）－１）＜Ｌ＜（λ／８）×（－（２φ／π）＋１） （８）
（λ／１６）×（－（４φ／π）－１）＜Ｌ＜（λ／１６）×（－（４φ／π）＋１） （８’）
式（７）、式（７’）において、ｍ＝０、ｍ’＝０である場合、強め合わせの干渉構造のなかで有機層４の膜厚が、最も薄くなる。これによって、発光素子１０の駆動電圧が低くなり、電源電圧の上限の範囲内で、より高輝度の発光が可能となる。有機層４が薄くなる場合は、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流が発生しやすくなる。よって、安易に絶縁層３の傾斜を利用して有機層４を薄膜化することができない。

よって、本実施形態で説明した要件を満たすことで、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流を抑制しながら、更に下部電極２の間のリーク電流を十分に抑制することができる。

ここで、発光波長λは、発光層が発光する発光スペクトルの最大ピークの発光波長であってよい。有機化合物の発光においては、最大のピークは、発光スペクトルの内の最小ピークが最大発光であることが一般的なので、最小ピークの波長であってもよい。

また、有機層４の、下部電極２と接する部分の、下部電極２の下面に垂直な方向における厚みは、１００ｎｍ未満であることが好ましい。これによって、半導体装置の駆動電圧を低電圧化しやすくなる。また、本実施の形態の、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流の抑制を行いながら下部電極２の間のリーク電流の抑制を行えるということの効果が大きくなる。

なお、ここでは、急傾斜部３１２及び急傾斜部３１３の表面が、該平行面に対して５０°より大きく９０°以下で傾斜する例について示したが、傾斜角はこれに限定されない。例えば、急傾斜部３１２の表面または急傾斜部３１３の表面が、下部電極２の下面に平行な平行面に対して９０°より大きい角度で傾斜していてもよい。この場合、絶縁層３の上に配される正孔輸送層の膜厚を効果的に小さくすることができ、場合によっては正孔輸送層が途切れた構成とすることができる。よって、正孔輸送層を介して下部電極２から電流が他の構成や隣の画素にリークするのを低減、防止することができる。

この時、下部電極２と有機層４が接する位置における有機層４の膜厚が急傾斜部３１２や３１３の該垂直方向の高さより大きいことが好ましい。このような構成とすることで、上部電極５が段切れしてしまうのを抑制することができる。

また、急傾斜部３１２及び急傾斜部３１３の表面が、該平行面に対して５０°より大きく９０°以下で傾斜する場合には、有機層４を段切れさせることなく正孔輸送層の膜厚を低減することができるため、発光素子の信頼性が上がり、好ましい。

（第２の実施形態）
本実施形態について図６を用いて説明する。本実施形態の半導体装置は、第１の実施形態で示した絶縁層３の開口部側に、急傾斜部３１２、３１３、及び緩傾斜部３１４を有する場合と異なり、絶縁層３の下部電極２の端に沿って、急傾斜部３１２、３１３、及び緩傾斜部３１４を有する。絶縁層３の、急傾斜部３１２に対して素子基板１側に位置する部分の上面３７は、０°以上５０°未満の傾斜角を有する。以下、第１の実施形態と同様の構成、材料、効果等の部分は説明を省略する。

絶縁層３の、下部電極２の端部側にある傾斜部３１に、急傾斜部３１２、３１３、及び緩傾斜部３１４を有することが好ましい。下部電極２は反射率を維持するために総膜厚を薄くすることが難しいため、下部電極２の端部に沿った絶縁層３の傾斜部３１は、高さの大きな急傾斜部となりやすい。そのため、急傾斜部３１２と急傾斜部３１３に急傾斜部３１を分割し、間に緩傾斜部３１４を配することで、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流を抑制することができる。

下部電極２は、導電層２３と導電層２２の積層構造を有していてもよく、導電層２３の方が導電層２２よりも隣の画素の方向へせり出している。この形状は導電層２２となる膜と導電層２３となる膜を成膜後、領域の異なるエッチングを２度行うことで形成できる。その上に、絶縁層３が形成されることで、下部電極２の形状を反映した絶縁層３となっている。

導電層２２と導電層２３は、同じ材質でも良いが、異なる材質の方が、エッチングの材料選択比を確保しやすいため、プロセス面で有利である。その場合、導電層２２の方が導電層２３よりも反射率の高い材料を用いることが好ましい。また、導電層２２の方が導電層２３は、それぞれが金属の積層構造を形成してもよい。

（第３の実施形態）
図７は、本実施形態の半導体装置の一部についての断面図を示す。第１の実施形態と同様に、半導体装置が発光装置である場合の例について説明する。以下、第１の実施形態と同様の構成、材料、効果等を有する部分についての説明は省略し、異なる部分とその効果について説明する。

本実施形態の絶縁層３は、開口を形成する部分に第１の実施形態で説明した構成を有し、下部電極２の端側の部分において、傾斜部３６を有する。傾斜部３６は、素子基板１、絶縁層３、及び有機層４を有する断面である図７において、傾斜部３６１、３６２、及び３６３を有する。

傾斜部３６２は、下部電極２の下面に平行な面に対して４５°以上９０°以下で傾斜する表面を有する。傾斜部３６１は、傾斜部３６２より素子基板側にあり該平行面に対して０°より大きく４５°未満で傾斜する表面を有する。傾斜部３６１は、傾斜部３６２に対して有機層側にあり０°より大きく４５°未満で傾斜する表面を有する。ここで、傾斜部３６３の該平行面に垂直な方向における長さは、傾斜部３６１の該垂直な方向における長さより大きい。

下部電極２は、基板１の最上面の層間絶縁膜側から、バリアメタル層２４、反射金属層２５、正孔注入効率を調整する注入効率調整層２６が順に積層されて構成されうる。バリアメタル層２４は単層であっても良いし、積層構造を有しても良い。バリアメタル層２４は、例えば基板１側から、１～５０ｎｍの範囲内の厚さを有するＴｉと、１～５０ｎｍの範囲内の厚さを有するＴｉＮとを積層して構成されうる。反射金属層２２は、例えばＡｌを含む合金で構成されうる。反射金属層２５は、高い反射率を得るために、５０ｎｍ以上の厚さを有しうる。

注入効率調整層２６は、例えば下部電極２の反射率低下を考慮し、１～５０ｎｍのＴｉで構成されうる。一方、バリアメタル層２４、反射金属層２５、注入効率調整層２６を有する下部電極２の厚さの上限は、表面のラフネス、または下部電極２を被覆する絶縁膜３や有機層４が、下部電極２によって形成される段差を十分被覆できるよう決定されうる。

絶縁膜３は、例えば絶縁膜３は、５０～１００ｎｍの範囲の厚さを有しうる。傾斜部３１は、第１の実施形態と同様に、電荷輸送層の、下部電極２と接する部分の下部電極の下面に垂直な方向における厚みより、急傾斜部３１２や、急傾斜部３１３の、該垂直な方向における長さが大きい。よって、下部電極２の間のリーク電流を効果的に抑制することができる。また、上部電極５と下部電極間のリーク電流を抑制することができる。

有機層４１は、正孔輸送層４１を含み、傾斜部３６を被覆する箇所において最も薄くなる箇所をもち、その厚さはＨｏを持つ。傾斜角が０°になる両端の位置が、傾斜部３６の上端３２と下端３３である。図２に示す平面構造であれば、傾斜部３６は、六角形の各辺を一周してまたがって配置される。

傾斜部３６１は第一電極の上面に対してθ１の角度で形成されている。第一電極上面が、水平面に平行であれば、傾斜部３６１の角度は水平面からθ１であってよい。同じく傾斜部３６２は第一電極の上面に対してθ２の角度で、傾斜部３６３は第一電極の上面に対してθ３の角度で形成されている。

本実施形態においては、絶縁層の急傾斜部と緩傾斜部の傾斜角θ１、θ２、θ３は、図３のようにそれぞれの傾斜部において一定でもよい。また、それぞれ定義される角度の範囲内であれば途中で傾斜角度が変化しても良く、また傾斜角が傾斜部に沿って徐々に変化しても良い。すなわち、θ１およびθ３は０°～４５°を有し、θ２は４５°～９０°を有する。この場合、傾斜部３６１および傾斜部３６２と傾斜部３６３の傾斜角θ１、θ２、θ３は一定ではなく、その境界は、上端３２から下端３３に向かって傾斜角が４５°を超える点３４もしくは４５°を下回る点３５である。

本実施形においては、例えば、θ１は傾斜角が傾斜部に沿って徐々に変化し、θ２は途中で傾斜角度が変化し、θ３は一定の角度を持つ。

また傾斜部３６１の第一電極の上面に対して垂直な方向の高さはＨ１の高さを持つ。同じく傾斜部３６２の第一電極の上面に対して垂直な方向の高さはＨ２の高さを持ち、傾斜部３１３の第一電極の上面に対して垂直な方向の高さはＨ３の高さを持つ。また下部電極２０は、厚さＨａを持ち、下部電極２０を構成するバリアメタル層２１は、厚さＨｂを持つ。

本実施形においては、傾斜部３６３の高さＨ３は、傾斜部３６１の高さＨ１よりも高くなっており、傾斜部３６３の高さＨ３は、バリアメタル層２１の厚さＨｂよりも高くなっている。また傾斜部３６２の高さＨ２は下部電極２０の厚さＨａよりも低くなっている。これによって、傾斜部３６２上に形成される有機層４の抵抗値を局所的に上昇させ、下部電極２の間のリーク電流を抑制することができる。また、厚さＨｏを厚くすることができ有機層４の上部電極と下部電極間でのリークを抑制することが可能となる。ここでＨｏは、３５ｎｍ以上であることが望ましい。

（第４の実施形態）
図８は、本実施形態に係る半導体装置（の例としての発光装置）についての断面図を示す。以下、第１の実施形態と同様の構成、材料、効果等については説明を省略し、異なる点とその効果について説明する。

下部電極２（２Ｒ、２Ｇ、及び２Ｂ）と反射電極２－Ｄ（２Ｒ－Ｄ、２Ｇ－Ｄ、及び２Ｂ－Ｄ）がプラグを介して形成されている。隣接する発光素子の下部電極２の間には、絶縁層３が配され、隣接する発光素子１０の反射電極２－Ｄの間には、絶縁層３－Ｄが配されている。下部絶縁層３－Ｄは、反射電極２－Ｄの間に凹部を備え、凹部の側壁間に側壁間絶縁層１１が配置される。側壁間絶縁層１１の上面は、中間絶縁層３－Ｍに覆われる。

素子基板１の上に、反射電極２－Ｄが配され、反射電極２Ｄと下部電極２の間に絶縁層３－Ｍが配されている。また、発光素子１０Ｒが配される副画素では、絶縁層３－Ｍと下部電極２Ｒの間に光学調整層１０１Ｒが配され、発光素子１０Ｇが配される副画素では、絶縁層３－Ｍと下部電極２Ｇの間に光学調整層１０１Ｇが配される。ここでは、反射電極２－Ｄとしているが、光学調整層１０１と素子基板１の間に配される層は、反射層であれば電極の機能を有していなくてもよい。

図８では、光学調整層１０１Ｒと光学調整層１０１Ｇを別の絶縁層として記載しているが、絶縁層３－Ｍと下部電極２Ｒ及び２Ｇの間に共通の絶縁層が配され、更に共通の絶縁層と下部電極２Ｒの間に別の絶縁層が配されていてもよい。

光学調整層１０１は、例えば絶縁層であり、無機絶縁層であっても有機絶縁層であってもよいが、有機層への水分侵入抑制の観点から、無機絶縁層であることが好ましい。具体的には、例えば、光学調整層１０は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳＩＯＮ）のいずれか１つ、またはこれらの組み合わせを用いて形成することができる。

さらにその上に、下部電極２が形成され、下部電極２の一部を覆うように、絶縁層３が形成される。ここでは、絶縁層３の急傾斜部３１２Ｒ及び緩傾斜部３１４Ｒは光学調整層１０１Ｒの端部を覆い、急傾斜部３１３Ｒは光学調整層１０１Ｒの上に位置する。同様に、急傾斜部３１２Ｇ及び緩傾斜部３１４Ｇは光学調整層１０１Ｇの端部を覆い、急傾斜部３１３Ｒは光学調整層１０１Ｇの上に位置する。

上記の内容以外は、第１の実施形態と同様の構成である。この場合、図７の断面において、下部電極２Ｒと下部電極２Ｇ、下部電極２Ｇと下部電極２Ｂ、または下部電極２Ｂと下部電極２Ｒの間に、急傾斜部３１２、３１３、及び緩傾斜部３１４が位置する。

反射電極２－Ｄは、光反射性の電極であり、第１の実施形態の下部電極２と同様な材料を用いることができる。下部絶縁層３－Ｄ、中間絶縁層３－Ｍ、光学調整層１０１は、光透過性の絶縁体であり、第１の実施形態の絶縁層３と同様な材料を用いることができる。下部電極２は、光透過性の導電体であり、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）などの導電性酸化物などを用いることができる。

本実施形態の発光装置は、このような構成とすることで、赤色発光素子１０Ｒ、緑色発光素子１０Ｇ、青色発光素子１０Ｂの、光学干渉に関わる距離をそれぞれの発光素子で最適にすることができる。

Ｒ画素の下部電極２Ｒに沿った絶縁層３の傾斜部３１Ｒは、傾斜部３１２Ｒ、急傾斜部３１２Ｒ、及び緩傾斜部３１４Ｒを有する。Ｇ画素の第一電極２Ｇに沿った絶縁層３の傾斜部３１Ｇは、急傾斜部３１２Ｇ、急傾斜部３１２Ｇ、及び緩傾斜部３１４Ｇを有する。不図示であるが、同様に、Ｒ画素の下部電極２Ｒに沿った絶縁層３の傾斜部にも、急傾斜部、急傾斜部、及び緩傾斜部を有する。

第１の実施形態は、層厚変化が光学干渉に関わる層は、下部電極２と上部電極５間の有機層４に限定されていた。一方、本実施形態では、有機層４に加えて、光反射性の反射電極２－Ｄの直上の層から光透過性の第一電極２までの層も含まれる。よって、有機層４の厚みを、その分薄く設定する必要がある。そのため、絶縁層３の傾斜部３１では、有機層４の厚みがより薄くなり、上部電極と下部電極間にリーク電流が流れやすくなる。そのため、本実施形態の発光装置は、第１の実施形態で説明したリーク電流抑制の効果を大きく享受できる。

また、本実施形態のように各色の発光素子ごとに、有機層４よりも下方（素子基板側）の層の厚みを調節することで、光学干渉距離を最適とする発光装置は、各発光素子間において、有機層４の直下の層に大きな段差を有しやすい。そのため、本実施形態の発光装置は、急傾斜部を急傾斜部３１２と３１３に分割し、間に緩傾斜部３１４を配する効果を大きく享受できる。

本実施形態における、各色の副画素において、最も下部電極２の表面の高さの差が大きい副画素間に、急傾斜部３１２、急傾斜部３１３、及び緩傾斜部３１４を有することが好ましい。最も下部電極２の表面の高さの差が大きい副画素間は最も有機層４が薄くなり易いため、リーク電流抑制の効果を大きく享受することができる。

本実施形態において、急傾斜部３１２と急傾斜部３１３は傾斜角が５０°より大きく９０°以下であり、緩傾斜部３１４は傾斜角が５０°以下である。傾斜角が５０°より大きく９０°以下の場合、傾斜部３１に沿った有機層４の領域の厚みが薄くなり易く、傾斜角が５０°以下の場合、傾斜部３１に沿った有機層４の厚みが厚くなり易いためである。それを裏付けるために、蒸着法による成膜シミュレーションを実施した。図９は蒸着シミュレーションの際の各部材の配置図である。蒸着源２０１、基板２０２、基板に配された有機デバイス２０３の位置を図９のように設定し、Ｒ＝２００ｍｍ、ｒ＝９５ｍｍ、ｈ＝３４０ｍｍとした。

以下の式（８）で表す、蒸着分布のｎ＝２とした。
φ＝φ_０ｃｏｓ^ｎα （８）
ここで、αは角度、φは角度αにおける蒸気流密度、φ_０はα＝０における蒸気流密度である。また、基板２０２は基板の中心で回転することを前提とした。

基板上の有機デバイス２０３の位置に傾斜角０°～９０°の傾斜部がある場合を仮定し、傾斜角０°における有機層の層厚を７６ｎｍとした際の、各傾斜角における、傾斜部に沿った有機層の領域の層厚を計算した。図１０に、成膜シミュレーションの結果を示す。グラフの屈曲点が５０°となっていることが分かる。

よって、急傾斜部３１２及び３１３の角度を５０°より大きくすることで、有機層４や電荷輸送層４１の厚みを低減することができ、下部電極２の間のリーク電流を効果的に抑制することができる。また、急傾斜部３１２及び３１３の傾斜角を５０°より大きく９０°以下の範囲で調整することで、有機層４や電荷輸送層４１の、リーク電流低減に寄与する薄い部分の膜厚を、好ましい厚みに調整することができる。

また、急傾斜部３１２及び３１３の間の緩傾斜部３１４の傾斜角を０°以上５０°以下とすることで、有機層４や電荷輸送層４１の膜厚が薄くなりすぎるのを抑制できる。よって、上部電極５と下部電極２の間のリーク電流を抑制しながら、下部電極２の間のリーク電流も低減することができる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態では、第１乃至第４の実施形態に係る発光装置の具体的な構成、及び適用例について、図１１乃至図１５を用いて説明する。

［発光素子１０の構成］
発光素子１０は、最表面に層間絶縁層を有する素子基板の上に、陽極、有機化合物層、陰極が配される。陰極の上には、保護層、カラーフィルタ等を設けてよい。カラーフィルタを設ける場合は、保護層との間に平坦化層を設けてよい。平坦化層はアクリル樹脂等で構成することができる。

［基板］
基板は、石英、ガラス、シリコンウエハ、樹脂、金属等が挙げられる。また、基板上には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備え、その上に絶縁層を備えてもよい。絶縁層としては、陽極２と配線の導通を確保するために、コンタクトホールを形成可能で、かつ接続しない配線との絶縁を確保できれば、材料は問わない。例えば、ポリイミド等の樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。

［基板］
層間絶縁層は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳＩＯＮ）などの無機材料、あるいはアクリルやポリイミドなどの有機材料から形成することができる。

［電極］
電極は、一対の電極を用いることができる。一対の電極は、陽極と陰極であってよい。有機発光素子が発光する方向に電界を印加する場合に、電位が高い電極が陽極であり、他方が陰極である。また、発光層にホールを供給する電極が陽極であり、電子を供給する電極が陰極であるということもできる。

陽極の構成材料としては仕事関数がなるべく大きいものが良い。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、等の金属単体やこれらを含む混合物、あるいはこれらを組み合わせた合金が使用できる。また、例えば、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。更に、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。

これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。

反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらの合金、積層したものなどを用いることができる。また、透明電極として用いる場合には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛などの酸化物透明導電層などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。電極の形成には、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。

一方、陰極の構成材料としては仕事関数の小さなものがよい。例えばリチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体またはこれらを含む混合物が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えばマグネシウム－銀、アルミニウム－リチウム、アルミニウム－マグネシウム、銀－銅、亜鉛－銀等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。中でも銀を用いることが好ましく、銀の凝集を抑制するため、銀合金とすることがさらに好ましい。銀の凝集が抑制できれば、合金の比率は問わない。例えば、１：１であってよい。

陰極は、ＩＴＯなどの酸化物導電層を使用してトップエミッション素子としてもよいし、アルミニウム（Ａｌ）などの反射電極を使用してボトムエミッション素子としてもよいし、特に限定されない。陰極の形成方法としては、特に限定されないが、直流及び交流スパッタリング法などを用いると、膜のカバレッジがよく、抵抗を下げやすいためより好ましい。

［保護層］
陰極の上に、保護層を設けてもよい。例えば、陰極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機化合物層に対する水等の浸入を抑え、表示不良の発生を抑えることができる。また、別の実施形態としては、陰極上に窒化ケイ素等のパッシベーション膜を設け、有機ＥＬ層に対する水等の浸入を抑えてもよい。例えば、陰極７形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、ＣＶＤ法で厚さ２μｍの窒化ケイ素膜を形成することで、保護層としてもよい。ＣＶＤ法の成膜の後で原子堆積法（ＡＬＤ法）を用いた保護層を設けてもよい。

［カラーフィルタ］
保護層の上にカラーフィルタを設けてもよい。例えば、有機発光素子のサイズを考慮したカラーフィルタを別の基板上に設け、それと有機発光素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、上記で示した保護層上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタをパターニングしてもよい。カラーフィルタは、高分子で構成されてよい。

［平坦化層］
カラーフィルタと保護層との間に平坦化層を有してもよい。平坦化層は有機化合物で構成されてよく、低分子であっても、高分子であってもよいが、高分子であることが好ましい。

平坦化層は、カラーフィルタの上下に設けられてもよく、その構成材料は同じであっても異なってもよい。具体的には、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等があげられる。

［対向基板］
平坦化層の上には、対向基板を有してよい。対抗基板は、前述の基板と対応する位置に設けられるため、対向基板と呼ばれる。対向基板の構成材料は、前述の基板と同じであってよい。

［有機層］
一実施の形態に係る発光素子を構成する有機層（正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等）は、以下に示す方法により形成される。

一実施の形態に係る発光素子を構成する有機層は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。

ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。

上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。上記は例であり、バインダー樹脂は、これらに限定されるものではない。

また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。

［第１乃至第４の実施形態に係る半導体装置の用途］
第１乃至第４の実施形態に係る半導体装置は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。

表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。

また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。

次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置につい説明する。図１１は、有機発光素子とこの有機発光素子に接続されるＴＦＴ素子とを有する表示装置の例を示す断面模式図である。ＴＦＴ素子は、能動素子の一例である。

図１１の表示装置１０は、ガラス等の基板Ｓとその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜１１２が設けられている。また符号１３は金属のゲート電極１３である。符号１４はゲート絶縁膜１４であり、１５は半導体層である。

ＴＦＴ素子１８は、半導体層１５とドレイン電極１６とソース電極１７とを有している。ＴＦＴ素子１８の上部には絶縁膜１９が設けられている。コンタクトホール２０を介して発光素子を構成する陽極２とソース電極１７とが接続されている。

尚、有機発光素子に含まれる電極（陽極、陰極）とＴＦＴに含まれる電極（ソース電極、ドレイン電極）との電気接続の方式は、図１１に示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。

図１１の表示装置１０００では有機層を１つの層の如く図示をしているが、有機層４は、複数層であってもよい。陰極５の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層２４や第二の保護層２５が設けられている。

図１１の表示装置１０００ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えてＭＩＭ素子をスイッチング素子として用いてもよい。

また図１１の表示装置１０００に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。尚、薄膜トランジスタはＴＦＴ素子とも呼ばれる。

図１１の表示装置１０００に含まれるトランジスタは、Ｓｉ基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Ｓｉ基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。

本実施形態に係る発光素子１０はスイッチング素子の一例であるＴＦＴにより発光輝度が制御され、発光素子１０を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。尚、本実施形態に係るスイッチング素子は、ＴＦＴに限られず、低温ポリシリコンで形成されているトランジスタ、Ｓｉ基板等の基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。基板上とは、その基板内ということもできる。基板内にトランジスタを設けるか、ＴＦＴを用いるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば０．５インチ程度の大きさであれば、Ｓｉ基板上に発光素子を設けることが好ましい。

図１２は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８、を有してよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタがプリントされている。バッテリー１００８は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、別の位置に設けてもよい。

本実施形態に係る表示装置は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてよい。撮像装置は、撮像部が有する複数の撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してよい。また、撮像素子が取得した情報を用いて情報を取得し、表示部は、それとは別の情報を表示するものであってもよい。

撮像素子は、実施形態１乃至４に記載の発光装置の有機層が光電変換層となった、光電変換素子であってもよい。この場合、撮像装置は、外光電変換装置を複数、撮像部に有する。

表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってよい。

図１３（ａ）は、本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。ビューファインダ１１０１は、本実施形態に係る表示装置を有してよい。その場合、表示装置は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。

撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、本発明の有機発光素子を用いた表示装置を用いるのが好ましい。有機発光素子は応答速度が速いからである。有機発光素子を用いた表示装置は、表示速度が求められる、これらの装置、液晶表示装置よりも好適に用いることができる。

撮像装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体１１０４内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。

本実施形態に係る表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有してよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されてよい。

本実施形態に係る表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。

図１３（ｂ）は、本実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。電子機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。

図１４は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図１４（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタ等の表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２には、本実施形態に係る発光装置が用いられてよい。

額縁１３０１と、表示部１３０２を支える土台１３０３を有している。土台１３０３は、図１４（ａ）の形態に限られない。額縁１３０１の下辺が土台を兼ねてもよい。

また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。

図１４（ｂ）は本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図１４（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第一表示部１３１１、第二表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、本実施形態に係る発光装置を有してよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部１３１１、第二表示部１３１２は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。

図１５（ａ）は、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有してよい。光源は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。光学フィルタは光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部は、ライトアップ等、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。光学フィルタ、光拡散部は、照明の光出射側に設けられてよい。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。

照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置は本発明の有機発光素子とそれに接続される電源回路を有してよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。照明装置はカラーフィルタを有してもよい。

また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。

図１５（ｂ）は、本実施形態に係る移動体の一例である自動車の模式図である。当該自動車は灯具の一例であるテールランプを有する。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプを点灯する形態であってよい。

テールランプ１５０１は、第１乃至第４の実施形態のいずれかに係る発光素子を有してよい。テールランプは、発光素子を保護する保護部材を有してよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。

自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、第１乃至第４の実施形態のいずれかに係る発光装置を有してよい。この場合、有機発光素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。

本実施形態に係る移動体は、船舶、航空機、ドローン等であってよい。移動体は、機体と当該機体に設けられた灯具を有してよい。灯具は、機体の位置を知らせるための発光をしてよい。灯具は第１乃至第４の実施形態のいずれかに係る発光装置を有する。

以上説明した通り、本実施の形態に係る発光装置を用いることにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。

（実施例）
［実施例１］
本実施例では、半導体装置の例として発光装置１００の、電荷輸送層４１の厚みと下部電極２の間のリーク電流の関係について説明する。

まず、基板１の上に金属層を形成し、マスクパターンなどを用いて金属層の所望の領域をエッチングすることによって、下部電極２を形成した。次いで、絶縁層３を、下部電極２の端を覆うように形成した。本実施例において、絶縁層３はシリコン酸化物によって形成され、下部電極２の下面に垂直な方向における、下部電極２の上面での絶縁層３の膜厚は９０ｎｍとした。

絶縁層３を形成した後、マスクパターンなどを用いて絶縁層３の所望の領域を、２段階でエッチングすることによって、開口部１２を形成した。絶縁層３の形状は図３（ａ）に示すように、急傾斜部３１２、急傾斜部３１３、及び緩傾斜部３１４を有する形状であった。急傾斜部３１２の傾斜角は８０°、急傾斜部３１３の傾斜角は８０°、及び緩傾斜部３１４の傾斜部は１０°であった。急傾斜部３１２の高さ方向の距離は、４５ｎｍ、急傾斜部３１３の高さ方向の距離は４５ｎｍであった。緩傾斜部３１４の水平方向の距離は２００ｎｍであった。下部電極２の端部に沿った絶縁層３の傾斜角は４０°であった。

本実施例において、画素配列はデルタ配列とし、互いに隣接する開口部１２の間の距離を１．４μｍ、互いに隣接する下部電極２の間の距離を０．６μｍとした。画素は図２に示すように、各画素が六角形の形状をしたデルタ配列とした。

次いで、有機層４を形成した。有機層４は、正孔輸送層（正孔注入層、正孔輸送層、及び電子ブロック層の積層）、２層構成の発光層、及び電子輸送層（電子輸送層及び電子注入層の積層）をこの順で有する構成とした。まず、基板１の上に正孔注入層として下記の化合物１に示す材料を７ｎｍ成膜した。

次いで、正孔輸送層として、下記の化合物２に示す材料を５ｎｍ、電子ブロック層として下記の化合物３を１０ｎｍ成膜した。発光層は、２層の積層構造とした。まず、１層目の発光層として、ホスト材料が下記の化合物４、発光ドーパントが下記の化合物５である発光層を形成した。発光ドーパントの重量比は３％となるように調整し、１層目の発光層の層厚は１０ｎｍとした。

次に、２層目の発光層として、ホスト材料が上記の化合物４、発光ドーパントが下記の化合物６である発光層を形成した。発光ドーパントの重量比は１％となるように調整し、２層目の発光層の層厚は１０ｎｍとした。２層構造の発光層の形成後、電子輸送層として下記の化合物７を３４ｎｍ成膜し、さらに、電子注入層としてＬｉＦを０．５ｎｍ成膜した。

有機層４の形成後、上部電極５としてＭｇとＡｇとの割合が１：１のＭｇＡｇ合金を１０ｎｍ成膜した。上部電極５の形成後、封止層６としてＣＶＤ法を用いてＳｉＮを１．５μｍ成膜した。保護層６の形成後、カラーフィルタ７を形成した。

有機層４の、下部電極２と接する部分の厚み７６ｎｍ（各有機層の合計）に対する、隣り合う二つの下部電極２の上にある絶縁層３の端の間の距離１．４μｍの比は、１８であり、５０未満であった。

電荷輸送層の、下部電極２と接する部分の厚みは、正孔注入層と正孔輸送層と電子ブロック層の厚みの和であるので２２ｎｍであった。また、急傾斜部３１２と急傾斜部３１３のそれぞれの下部電極２の下面に垂直な方向における長さは４５ｎｍであった。よって、電荷輸送層の、下部電極２と接する部分の厚みは、急傾斜部３１２と急傾斜部３１３のそれぞれの下部電極２の下面に垂直な方向における長さよりも小さかった。さらに、電荷輸送層の厚みの１．４倍も、急傾斜部３１２と急傾斜部の該垂直方向の長さ４５ｎｍよりも小さかった。

有機層の、下部電極２と接する部分の該垂直方向における厚みは７６ｎｍであり、急傾斜部３１２と急傾斜部３１３それぞれの該垂直方向における長さ４５ｎｍよりも高かった。

また、急傾斜部３１３の該垂直方向の長さ４５ｎｍよりも、緩傾斜部３１４の下部電極２の下面に平行な方向における長さ２００ｎｍの方が大きかった。

発光層の発光スペクトルのピークのうち最小の波長λは、４６０ｎｍであり、光学距離Ｌが１４６ｎｍであり、位相差シフトφが‐πであったので、以下の式（９）を満たす。
（λ／８）×（－（２φ／π）－１）＜Ｌ＜（λ／８）×（－（２φ／π）＋１） （９）
次いで、形成した本実施例の発光装置１００の特性について説明する。まずは、下部電極２の間のリーク電流に関する指標である、Ｉ_ｌｅａｋ／Ｉ_ｏｌｅｄの測定方法について、Ｒ画素で例示して説明する。

隣接するＧ画素及びＢ画素を短絡（電位＝０Ｖ、つまりショート）させた状態で、Ｒ画素を通電させる。この時に、Ｒ画素の下部電極からＲ画素の上部電極へ流れた電流をＩ_ｏｌｅｄ、Ｒ画素の下部電極からＧ画素またはＢ画素の上部電極へ流れた電流和をＩ_ｌｅａｋとした。Ｉ_ｌｅａｋは、Ｉ_ｏｌｅｄが０．１ｎＡ／ｐｉｘｅｌとなる電位の値で測定した。Ｉ_ｏｌｅｄに対するＩ_ｌｅａｋの比を、Ｉ_ｌｅａｋ／Ｉ_ｏｌｅｄとする。Ｉ_ｌｅａｋ／Ｉ_ｏｌｅｄが０．２０以下であれば、リーク電流が抑制されていると評価した。

次に、上部電極と下部電極と間のリーク電流について説明する。発光素子の発光閾値電圧が約２Ｖであるので、上部電極と下部電極の間のリーク電流が発生しない発光素子は、例えば、上部電極と下部電極間に１．５Ｖの電圧を印加しても電流が流れない。ところが、上部電極と下部電極と間のリーク電流が発生する発光素子においては、上部電極と下部電極間に１．５Ｖの電圧を印加した場合、電流が流れる。

そこで、Ｒ画素の上部電極と下部電極間に１．５Ｖの電圧を印加時の電流値を測定した。すなわち、１．５Ｖを印加した時に、流れる電流はリーク電流である。上部電極と下部電極との間のリーク電流が抑制されている発光素子は、１．５Ｖを印加しても電流が流れない。

その結果、Ｉ_ｌｅａｋ／Ｉ_ｏｌｅｄは、０．１５であり、１．５Ｖ電圧印加時の電流量は、測定限界（１×１０^－６ｎＡ／ｐｉｘｅｌ）以下であった。

［比較例１］
図３（ｃ）に示すように、絶縁層の急傾斜部が１つになり緩傾斜部がなくなったこと以外、実施例１と同様に発光装置を作成した。急傾斜部の垂直方向の長さは、９０ｎｍであり、実施例１の急傾斜部３１２と急傾斜部３１３の垂直方向の長さの和と同じである。

その結果、上部電極と下部電極の間のリーク電流が大きすぎて、Ｉ_ｌｅａｋ／Ｉ_ｏｌｅｄは正確な値が測定できなかった。Ｉ_ｌｅａｋが大きく、Ｉ_ｏｌｅｄが小さいため、Ｉ_ｌｅａｋ／Ｉ_ｏｌｅｄは非常に大きな値となり、測定不能となった。また、１．５Ｖ電圧印加時の電流量は、１×１０^－１ｎＡ／ｐｉｘｅｌと、非常に大きかった。

ここから、一つの急傾斜部を用いて、急傾斜部の高さ方向の距離を高くすることで、下部電極間のリーク電流を抑制しようとすると、上部電極と下部電極間のリーク電流が大きくなってしまうことが分かる。

［比較例２］
図３（ｃ）に示すように、絶縁層の急傾斜部が１つになって緩傾斜部がなくなり、急傾斜部の垂直方向における長さが４５ｎｍとなったこと以外、実施例１と同様に発光装置を作成した。本比較例の絶縁層の垂直方向における長さは、実施例１の急傾斜部３１２と急傾斜部３１３の、それぞれの垂直方向における長さと同じである。

その結果、１．５Ｖ電圧印加時の電流量は、測定限界（１×１０^－６ｎＡ／ｐｉｘｅｌ）以下であり良好だったが、Ｉ_ｌｅａｋ／Ｉ_ｏｌｅｄは、０．３であった。

この結果から、一つの急傾斜部を用いて、急傾斜部の高さ方向の距離を小さくすることで上部電極と下部電極間のリーク電流は抑制することができるが、下部電極間のリーク電流が大きくなってしまうことが分かる。

［比較例３］
比較例１の発光装置をサンプルＡとした。サンプルＡの発光装置では、図３（ｃ）に示すように、電荷輸送層４１が急傾斜部３１６に沿って形成されている。下部電極２から、下部電極２上の電荷輸送層の垂直方向音厚みの１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍の高さの位置における、急傾斜部３１６に垂直な方向における電荷輸送層の膜厚を、断面ＴＥＭ像を元に測長した。

サンプルＡの傾斜部３１５の傾斜角を５０°とした発光装置をサンプルＢ、サンプルＡの正孔輸送層を２０ｎｍとした発光装置をサンプルＣとして作成し、同様に、断面ＴＥＭ像を元に測長した。その結果を表１に示す。

いずれのサンプルでも、電荷輸送層の下部電極２と接する部分の垂直方向における厚みの１．４倍以上の高さであると、急傾斜部３１６に垂直方向の電荷輸送層の膜厚が最も薄くなることが分かる。よって、急傾斜部３１２の下部電極の下面に対して垂直な方向における長さが、電荷輸送層の、下部電極の下面に垂直な方向における厚みの１．４倍よりも大きければ、急傾斜部３１２に沿った薄い電荷輸送層を形成できることが分かる。同様に、急傾斜部３１３の下部電極の下面に対して垂直な方向における長さが、電荷輸送層の、下部電極の下面に垂直な方向における厚みの１．４倍よりも大きければ、急傾斜部３１３に沿った薄い電荷輸送層を形成できることが分かる。

１ 素子基板
２ 下部電極
３ 絶縁層
４ 有機層
４１ 電荷輸送層
４２ 機能層
５ 上部電極
１００ 発光装置

Claims (23)

1. 素子基板の上に配される第１電極と、
   前記第１電極の端を覆い、前記素子基板の上に配された絶縁層と、
   前記第１電極及び前記絶縁層の上に配された電荷輸送層、及び前記電荷輸送層の上に配された機能層を有する有機層と、
   前記有機層を挟んで、前記第１電極及び前記絶縁層の上に配された第２電極と、
   を有し、
   前記素子基板、前記絶縁層、及び前記有機層を通る断面において、前記絶縁層は、
   前記第１電極の下面に平行な平行面となす角度が０°以上５０°以下の表面を有する第１部分、
   前記第１部分より前記素子基板側にあり前記平行面に対して５０°より大きい角度で傾斜する表面を有する第２部分、及び
   前記第１部分に対して前記素子基板とは反対の側にあり５０°より大きい角度で傾斜する表面を有する第３部分、を有し、
   前記断面において、前記第３部分の前記平行面に垂直な方向における長さは、前記第１電極と前記電荷輸送層とが接する位置における、前記電荷輸送層の厚みより大きく、
   前記断面において、前記第１電極と前記有機層とが接する位置における、前記有機層の厚みは、前記第３部分の前記垂直な方向における長さよりも大きい半導体装置。
2. 前記断面において、前記垂直な方向における前記第２部分の長さが、前記電荷輸送層の前記厚みより大きい請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記断面において、前記断面の前記第１電極と前記有機層とが接する位置における、前記有機層の厚みが、前記第２部分の前記垂直な方向における長さよりも大きい請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記第２部分の前記表面は、前記平行面に対して９０°以下で傾斜する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記第３部分の前記表面は、前記平行面に対して９０°以下で傾斜する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 前記断面において、前記第２部分の前記垂直な方向における長さは、前記電荷輸送層の前記厚みの１．４倍より大きく、
   前記断面において、前記第３部分の前記垂直な方向における長さは、前記電荷輸送層の前記厚みの１．４倍よりも大きい請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記断面において、前記第１部分の前記表面の、前記平行面に平行な方向における長さが、前記第３部分の前記垂直方向における長さより大きい請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記断面において、前記第１部分の前記表面の、前記平行面に平行な方向における長さが、前記第２部分の前記垂直な方向における長さより大きく、かつ、前記第３部分の前記垂直な方向における長さより大きい請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 前記素子基板に配される第３電極を有し、
   前記絶縁層は、前記第３電極の端を覆い、
   前記第２電極は、前記有機層を挟んで前記第３電極の上に配され、
   前記断面において、前記絶縁層は、前記第３電極と接する端部を有し、
   前記断面において、前記断面の前記第１電極と前記有機層とが接する位置における、前記有機層の厚みをＣ、前記絶縁層の、前記第１電極の上に位置する端から前記第３電極の上に位置する端までの距離をＤとしたときに、
   前記厚みＣに対する前記距離Ｄの比Ｄ／Ｃが、５０未満である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置。
10. 前記第１電極の下面に対する平面視において、前記第１部分、前記第２部分、及び前記第３部分は、前記第１電極と重なる請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置。
11. 前記断面の前記第１電極と前記有機層とが接する位置における前記有機層の厚みが、前記垂直な方向における、前記第１部分、前記第２部分、及び前記第３部分の長さの和より小さい請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
12. 前記素子基板と前記第１電極の間に配される第２絶縁層を有し、
    前記絶縁層は、前記第２絶縁層の端部を覆う請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
13. 前記素子基板の上に配された反射層と、
    前記反射層と前記第１電極の間に配される第２絶縁層を有し、
    前記断面において、前記絶縁層の前記第１部分及び前記第２部分は、前記第２絶縁層の端部を覆い、
    前記断面において、前記絶縁層の前記第３部分は、前記第２絶縁層の上に位置する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置。
14. 前記素子基板に接して配される第４電極を有し、
    前記絶縁層は前記第４電極の端部を覆い、
    前記第２電極は、前記有機層を挟んで前記第４電極の上に配され、
    前記第１電極の下面に対する平面視において、前記絶縁層の前記第１部分、前記第２部分、及び前記第３部分は、前記第１電極と前記第４電極の間に位置する請求項１３に記載の半導体装置。
15. 前記断面において、前記絶縁層は、
    前記平行面に対して４５°以上９０°以下で傾斜する表面を有する第４部分、
    前記第４部分より前記素子基板側にあり前記平行面に対して０°より大きく４５°未満で傾斜する表面を有する第５部分、及び
    前記第４部分に対して前記有機層側にあり０°より大きく４５°未満で傾斜する表面を有する第６部分
    を有し、
    前記第５部分の前記平行面に垂直な方向における長さは、前記第６部分の前記垂直な方向における長さより大きい請求項１乃至９、１３、及び１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
16. 前記機能層は発光層を有する請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
17. 前記第１電極と前記第２電極との間の光学距離Ｌが、下記式を満たし、
    （λ／８）×（－（２φ／π）－１）＜Ｌ＜（λ／８）×（－（２φ／π）＋１） λは前記発光層が発光する発光スペクトルの最大ピークの波長であり、
    φは前記第１電極での位相シフトである請求項１６に記載の半導体装置を有する発光装置。
18. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の半導体装置であって、
    複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも一つが、前記第１電極、前記有機層、及び前記第２電極を有する発光素子と、前記発光素子に接続されたトランジスタと、を有する表示装置。
19. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
    前記表示部は請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の半導体装置を有する撮像装置。
20. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の半導体装置を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有する電子機器。
21. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の半導体装置を有する光源と、前記光源が発する光を透過する光拡散部または光学フィルムと、を有する照明装置。
22. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の半導体装置を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有する移動体。
23. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像部と、を有し、
    前記撮像部は、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の半導体装置を有する光電変換装置。

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