(57)【要約】【課題】設計および作製に冗長性のある発光素子および発光装置を提供することを課題とする。【解決手段】一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、複合材料を含む層を有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化している発光素子を提供する。複合材料を含む層は、含まれる化合物の組成比および化合物の種類を変化させることなく、電気的特性を変化させることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、複合材料を含む層を有し、
前記複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、前記有機化合物と前記無機化合物との濃度比が積層方向に周期的に変化していることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、複合材料を含む層を有し、
前記複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、前記無機化合物の濃度が積層方向に周期的に変化していることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記無機化合物の濃度は、５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記無機化合物の濃度は、１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、複合材料を含む層を有し、
前記複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、前記有機化合物の濃度が積層方向に周期的に変化していることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１または請求項５において、前記有機化合物の濃度は、１０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１または請求項５において、前記有機化合物の濃度は、２０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、前記周期的な変化の一周期は、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、前記周期的な変化の一周期は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、前記複合材料を含む層は、前記一対の電極のうち、一方の電極と接して設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、前記複合材料を含む層は、前記一対の電極と接するように二層設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、前記無機化合物は、遷移金属酸化物であることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、前記無機化合物は、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。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、前記有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、前記有機化合物は、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。
【請求項１６】
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、平均原子量の大きい領域と平均原子量の小さい領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、平均原子量の大きい領域と平均原子量の小さい領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項１８】
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、色の濃い領域と色の淡い領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項１９】
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、色の濃い領域と色の淡い領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２０】
請求項１６乃至請求項１９のいずれか一項において、
前記発光物質を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
このような発光素子は、例えば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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
特許文献１によれば、陽極と接する部分の有機層に、有機層を構成する有機化合物を酸化しうる性質を有する電子受容性化合物をドーピングすることにより、発光素子の駆動電圧が低減できるとの報告がある。また、電子受容性ドーパントをドーピングした有機層は厚膜にしても素子の電圧上昇をもたらすことがないので、電極間の距離を通常よりも長く設定することができ、短絡の危険性を大幅に軽減する手段として有用であると記載されている。
【０００８】
一方、光学的距離を調整することにより、発光素子の光の外部取り出し効率を向上させることが試みられている。特許文献２によれば、陽極の発光層側の界面に設けた電子受容性化合物をドーピングした有機化合層の層厚を変化させることにより、発光スペクトルを制御することが記載されている。
【０００９】
特許文献１および特許文献２に記載されている電子受容性化合物をドーピングした有機化合物層は、共蒸着法により電子受容性化合物がドーピングされている、または、有機化合物と電子受容性化合物を溶液中で作用させて溶液を調整し塗布するため、有機化合物と電子受容性化合物とが均一に混合されており、電子受容性化合物をドーピングした有機化合物層の導電率は等方性である。
【００１０】
よって、導電率などの電気的特性を制御するためには、層に含まれている有機化合物と電子受容性化合物との組成比を変化させる、または、層に含まれている化合物の種類を変化させる必要があった。
【００１１】
一方、層の組成比や層に含まれている化合物の種類を変化させると、電気的特性以外の特性、例えば光学的特性（屈折率など）が変化してしまう。光学的特性が変化してしまうと、発光スペクトルの変化による発光色の変化、発光の外部取り出し効率の変化が生じてしまう。よって、光学的特性を維持しつつ、電気的特性を変化させることは困難であった。
【００１２】
つまり、発光素子の設計は、電気的特性、光学的特性等の様々な特性を考慮して厳密に設計しなければならず、発光素子の作製はその設計通りに厳密に管理されなければならなかった。
【特許文献１】特開平１１−２５１０６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明では、設計および作製に冗長性のある発光素子および発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、複合材料を含む層を有する発光素子を作製することにより、課題が解決できることを見いだした。
【００１５】
よって、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、複合材料を含む層を有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化していることを特徴とする発光素子である。
【００１６】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、複合材料を含む層を有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、無機化合物の濃度が周期的に変化していることを特徴とする発光素子である。
【００１７】
上記構成において、無機化合物の濃度は、５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることが好ましい。さらに好ましくは、１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であると好ましい。
【００１８】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、複合材料を含む層を有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、有機化合物の濃度が周期的に変化していることを特徴とする発光素子である。
【００１９】
上記構成において、有機化合物の濃度は、１０ｗｔ％以上９５ｗｔ％であることが好ましい。さらに好ましくは、２０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であると好ましい。
【００２０】
また、上記構成において、周期的な変化の一周期は、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
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、一対の電極と接するように二層設けられていてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。特にアリールアミン骨格を有する有機化合物又はカルバゾール骨格を有する有機化合物であることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、平均原子量の大きい領域と平均原子量の小さい領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子である。
【００２５】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、平均原子量の大きい領域と平均原子量の小さい領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子である。
【００２６】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、色の濃い領域と色の淡い領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子である。
【００２７】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、色の濃い領域と色の淡い領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である層を有することを特徴とする発光素子である。
【００２８】
上記構成において、発光物質を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含むことを特徴とする。
【００２９】
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。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の発光素子は、複合材料を含む層の電気的特性、特に導電率を、組成比や化合物の種類を変えずに変化させることができる。そのため光学特性などの他の特性はあまり変化しない。よって、発光素子および発光装置の作製に冗長性を持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の発光素子が有する複合材料を含む層について説明する。
【００３３】
複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを有しており、有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化している。有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化していることにより、積層方向（膜厚方向ともいう）の導電率を制御することが可能となる。本明細書において、積層方向とは、複合材料を含む層の両側に設けられた電極の一方の電極から他方の電極への方向をいう。
【００３４】
有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の周期の長さを変化させることにより、所望の導電率の層を得ることができる。例えば、濃度比の周期的変化の一周期を短くすることにより積層方向（膜厚方向）に対しての導電率を高くすることができ、一周期を長くすることにより、積層方向に対しての導電率を低くすることができる。本明細書において、周期的な変化とは、積層方向において、濃度の極大値と極小値が交互に繰り返されるように、変化していることをいう。なお、その周期的な変化の繰り返される周期は、全くの同一である必要はないし、また、その周期的な変化の繰り返される振幅は、全くの同一である必要はない。
【００３５】
また、複合材料を含む層に含まれる有機化合物および無機化合物は絶縁体であることから、複合材料を含む層の面方向に対しては、概ね絶縁体としての導電率となる。よって、濃度比が周期的に変化している方向（積層方向、膜厚方向）に対しては所望の導電率を得ることができ、濃度比が周期的に変化していない方向（面方向）に対する導電率はある一定の値となるので、導電率に異方性が生じる。
【００３６】
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−ジ−ｍ−トリルアミノ）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’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
本発明の発光素子が有する複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物との共蒸着法により作製することができる。有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させることにより、積層方向（膜厚方向）の導電率を制御することが可能である。
【００４０】
有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させる方法としては、基板、蒸発源、マスクを相対的に回転させることにより可能である。
【００４１】
例えば、有機化合物が入った蒸発源と無機化合物が入った蒸発源とを距離を離して固定し、基板を回転（基板を自転）させることにより、有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させることが可能である。一周期の長さは、蒸着速度と回転速度を制御することにより、変化させることが可能である。
【００４２】
この場合、基板の回転速度を遅くすると、有機化合物と無機化合物の濃度比の変化の一周期は長くなり、積層方向に対しての導電率は小さくなる。
【００４３】
また、基板の回転速度を一定にし、蒸発源からの蒸着速度を大きくすることにより、有機化合物と無機化合物の濃度比の変化の一周期を長くすることもできる。
【００４４】
また、有機化合物が入った蒸発源と無機化合物が入った蒸発源とを距離を離して固定し、基板を移動させながら回転（基板を公転）させることにより、有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させることが可能である。この場合、基板の公転を遅くすることにより、周期的変化の一周期を長くすることができる。
【００４５】
また、自転と公転とを組み合わせて基板を回転させてもよい。この場合も、一周期の長さは、蒸着速度と基板の回転速度を制御することにより、変化させることが可能である。
【００４６】
また、蒸発源と基板を固定し、マスクを回転させることにより、有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させることも可能である。例えば、マスクの回転を速くすることにより、濃度比の一周期を短くすることができる。それにより、積層方向に対して導電率が高い層を得ることができる。
【００４７】
また、基板を固定し、蒸発源を回転させることにより、有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させることも可能である。
【００４８】
また、蒸発源と基板は固定したまま、シャッターの開閉によって、有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させてもよい。
【００４９】
また、基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させて、有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させてもよい。つまり、基板の温度を高くしたり、低くしたりすることにより、吸着速度を変化させ、有機化合物と無機化合物との濃度比を変化させてもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
以上の方法を用いることにより、有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化した層、つまり、本発明の複合材料を含む層を形成することができる。本発明の複合材料を含む層の、深さ方向の濃度分布の一例を図１８に示す。図１８に示すように、有機化合物の濃度と無機化合物の濃度とが深さ方向（積層方向、膜厚方向）に、周期的に変化することにより、導電率に異方性が生じる。無機化合物の濃度は、５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることが好ましく、１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であるとさらに好ましい。また、有機化合物の濃度は、１０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下であることが好ましく、２０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であるとさらに好ましい。
【００５２】
また、濃度比の周期的変化の一周期は０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であるとさらに好ましい。
【００５３】
本発明の複合材料を含む層は、周期的変化の一周期の長さを変化させることにより、積層方向に対して所望の導電率の層を得ることができる。また、複合材料を含む層に含まれる有機化合物および無機化合物は絶縁体であることから、複合材料を含む層の面方向に対しては、概ね絶縁体としての導電率となり、その導電率は一定である。すなわち、濃度比が周期的に変化している方向（積層方向）に対しては所望の導電率を得ることができ、濃度比が周期的に変化していない方向（面方向）に対する導電率はある一定の値となるので、導電率に異方性が生じる。
【００５４】
よって、有機化合物と無機化合物とを単に混合した層とは異なり、複合材料を含む層の導電率に異方性を持たせることが可能である。
【００５５】
また、有機化合物のみからなる層と無機化合物のみからなる層を積層した場合と異なり、有機化合物と無機化合物とが混ざっていることにより結晶化を抑制することができる。
【００５６】
また、複合材料を含む層は、層に含まれる有機化合物と無機化合物の組成比や、化合物の種類を変化させずに、電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性以外はあまり変化しない。よって、発光素子の設計および作製に冗長性を持たせることができる。
【００５７】
（実施の形態２）
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複合材料を含む層を形成する方法について、図２０〜２３を用いて説明する。
【００５８】
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２３）。
【００５９】
処理室１００１内には、図２０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２０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。
【００６０】
図２０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。
【００６１】
複合材料を含む層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昇華させる。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２０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。
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２０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。
【００６２】
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複合材料を含む層を形成することができる。ここで、複合材料を含む層に含まれる各領域の積層方向（膜厚方向）の幅（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。
【００６３】
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り、積層方向に対しての導電率は大きくなる。
【００６４】
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。
【００６５】
なお、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２０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。
【００６６】
処理室１００１内の構成は図２０に表されるものには限定されず、例えば、図２１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。
【００６７】
図２１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ようなれば、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。
【００６８】
図２１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り、積層方向に対しての導電率は大きくなる。
【００６９】
また、図２０、図２１に表されるような構成の他、図２２に表されるように、蒸発源と保持部との間にマスクとして機能し、開口部を有する回転板が設けられ、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。
【００７０】
図２２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。
【００７１】
図２２に構成の場合、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り、積層方向に対しての導電率は大きくなる。
【００７２】
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。
【００７３】
なお、蒸着装置の構成は、図２３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。
【００７４】
（実施の形態３）
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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）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。
【００７９】
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。有機化合物と無機化合物とを含み、有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化している層である。
【００８０】
第２の層１０４は、正孔輸送性の高い物質、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Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：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。
【００８１】
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３−（２−ベンソチアゾイル）−７−ジエチルアミノクマリン（略称：クマリン６）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。
【００８２】
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（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［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。さらに、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−（４−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−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：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。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。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。
【００８３】
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）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。
【００８４】
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。
【００８５】
また、第２の層１０４、第３の層１０５、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。
【００８６】
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側または第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。
【００８７】
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。
【００８８】
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領域を設けた構成であり、且つ、実施の形態１で示した複合材料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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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、パッシブマトリクス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。
【００９２】
本発明の発光素子は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有する。そのため、複合材料を含む層に含まれている有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の一周期の長さを変化させることにより、複合材料を含む層の電気的特性を変化させることが可能である。つまり、層に含まれる有機化合物と無機化合物の組成比や化合物の種類を変化させずに、電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性以外はあまり変化しない。よって、発光素子の設計および作製に冗長性を持たせることができる。
【００９３】
また、本発明の複合材料を含む層は、積層方向に対しては導電率が高く、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。また、面方向に対しては、導電率が低く、隣接する発光素子間でクロストークが発生することを抑制することができる。
【００９４】
また、本発明で用いる複合材料を含む層は、積層方向に対して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、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００９５】
また、複合材料を含む層を所望の厚さで形成することができることにより、発光素子の駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上、光の取り出し効率の向上を実現することができる。
【００９６】
また、複合材料を含む層を厚膜化することにより、ゴミや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。
【００９７】
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。
【００９８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３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。
【００９９】
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。
【０１００】
第１の電極４０１、第２の電極４０２は、実施の形態３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を含む層である。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化合物とを含む層であり、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
また、第３の層４１３は、積層方向に対しては導電率が高く、面方向に対しては導電率が低い。よって、発光素子の駆動電圧を低減することが可能である。また、隣接する発光素子間のクロストークの発生を抑制することができる。また、第３の層４１３を厚膜化した場合、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１０３】
また、第３の層４１３を厚膜化しても、発光素子の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。
【０１０４】
また、第３の層４１３を厚膜化することにより、ゴミや衝撃等による短絡を防止することができる。
【０１０５】
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、発光性の物質が存在する第１の層４１１へのダメージを低減することもできる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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、複合材料を含む層は、実施の形態１および実施の形態２で示した方法により形成することが好ましい。
【０１１０】
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。
【０１１１】
本発明の発光素子は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有する。そのため、複合材料を含む層に含まれている有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の一周期の長さを変化させることにより、複合材料を含む層の電気的特性を変化させることが可能である。つまり、層に含まれる有機化合物と無機化合物の組成比や化合物の種類を変化させずに、電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性以外はあまり変化しない。よって、発光素子の設計および作製に冗長性を持たせることができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３および実施の形態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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
第１の電極２０１、第２の電極２０２は、実施の形態３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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
また、第１の層２１１や第４の層２１４は、積層方向に対しては導電率が高く、面方向に対しては導電率が低い。よって、発光素子の駆動電圧を低減することが可能である。また、隣接する発光素子間のクロストークの発生を抑制することができる。また、第１の層２１１や第４の層２１４を厚膜化した場合、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１１８】
また、第１の層２１１や第４の層２１４を厚膜化しても、発光素子の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。また、第１の層２１１や第４の層２１４は可視光の透過率が高く、厚膜化による発光の外部取り出し効率の低減を抑制できる。
【０１１９】
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、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。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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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化合物とを含み、第２の層２１２が発光性の物質を含み、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化合物とを含む構成にすることも可能である。
【０１２４】
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、複合材料を含む層は、実施の形態１および実施の形態２で示した方法により形成することが好ましい。
【０１２５】
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２０１を形成してもよい。
【０１２６】
本発明の発光素子は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有する。そのため、複合材料を含む層に含まれている有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の一周期の長さを変化させることにより、複合材料を含む層の電気的特性を変化させることが可能である。つまり、層に含まれる有機化合物と無機化合物の組成比や化合物の種類を変化させずに、電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性以外はあまり変化しない。よって、発光素子の設計および作製に冗長性を持たせることができる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態３〜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説明する。本実施の形態で示す構成は、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子の電荷発生層として、本発明の複合材料を適用した構成である。
【０１２９】
本実施の形態では、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、タンデム型素子という）について説明する。つまり、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。図１９に２つの発光ユニットを積層したタンデム型素子を示す。
【０１３０】
図１９において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されている。第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２との間には、電荷発生層５１３が形成されている。
【０１３１】
第１の電極５０１と第２の電極５０２は、公知の材料を用いることができる。
【０１３２】
第１の発光ユニット５１１および第２の発光ユニット５１２は、それぞれ公知の構成を用いることができる。
【０１３３】
電荷発生層５１３には、実施の形態１で示した複合材料を含む層が含まれている。複合材料を含む層は積層方向に対しては導電率が高い。よって、発光素子の駆動電圧を低減することが可能である。また、複合材料を含む層は面方向に対しては導電率が低い。よって、隣接する発光素子間のクロストークの発生を抑制することができる。
【０１３４】
なお、電荷発生層５１３は、複合材料を含む層と公知の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、実施の形態４で示したように、複合材料を含む層と、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化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
【０１３５】
本実施の形態では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、実施の形態１に示した複合材料を含む層を適用することが可能である。例えば、３つの発光ユニットを積層した発光素子は、第１の発光ユニット、第１の電荷発生層、第２の発光ユニット、第２の電荷発生層、第３の発光ユニット、の順に積層されるが、実施の形態１に示した複合材料を含む層は、いずれか一つの電荷発生層のみに含まれていてもよいし、全ての電荷発生層に含まれていてもよい。
【０１３６】
本発明の発光素子は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有する。そのため、複合材料を含む層に含まれている有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の一周期の長さを変化させることにより、複合材料を含む層の電気的特性を変化させることが可能である。つまり、層に含まれる有機化合物と無機化合物の組成比や化合物の種類を変化させずに、電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性以外はあまり変化しない。よって、発光素子の設計および作製に冗長性を持たせることができる。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（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。
【０１３９】
実施の形態３〜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。
【０１４０】
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の厚さを発光色毎に異ならせる。
【０１４１】
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。
【０１４２】
図１０に示すように、第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂの厚さ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。
【０１４３】
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、これによって生じる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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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から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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
一般に、発光素子の層を膜厚化すると、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。
【０１４８】
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、（２ｍ−１）／４のｍの値は各発光素子で異なっていてもよい。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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となる層の膜厚を、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。
【０１５１】
なお、本実施の形態では、実施の形態５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。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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、駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバーと画素部の一体型を示すが、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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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レジスト、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レジストのいずれも使用することができる。
【０１５９】
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、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１６０】
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、複合材料を含む層は、実施の形態１および実施の形態２で示した方法により形成することが好ましい。
【０１６１】
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、ＣａＦ２、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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。そのため、複合材料を含む層に含まれている有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の一周期の長さを変化させることにより、複合材料を含む層の電気的特性を変化させることが可能である。つまり、層に含まれている化合物の組成比や化合物の種類を変えずに電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性以外はあまり変化しない。よって、発光装置の設計および作製に冗長性を持たせることができる。
【０１６６】
また、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、面方向に対しては導電率が低い状態で、積層方向に対しては面方向よりも導電率を高くすることができる。そのため、隣接する発光素子間でクロストークが発生することを抑制しつつ、発光素子の低電圧駆動を実現することができる。
【０１６７】
また、実施の形態１で示した複合材料を含む層は、積層方向に対して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、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くして、発光素子の短絡を防止することができる。また、消費電力の低減された発光装置を得ることができる。
【０１６８】
また、複合材料を含む層を所望の厚さで形成することができることにより、発光素子の駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上、光の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。
【０１６９】
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マトリクス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マトリクス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、パッシブマトリクス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。
【０１７０】
（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、ゴミや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。
【０１７１】
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、デジタルカメラ等のカメラ、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３〜７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、外部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低く、ゴミや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。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制され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。
【０１７２】
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３〜７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、外部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低く、ゴミや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。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制され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。
【０１７３】
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３〜７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、外部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低くゴミや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。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制され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。
【０１７４】
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３〜７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、外部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低く、ゴミや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。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制され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。
【０１７５】
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３〜７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、外部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低く、ゴミや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。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制され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。
【０１７６】
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。
【実施例１】
【０１７７】
本実施例では、複合材料を含む層について具体的に説明する。
【０１７８】
基板上に、珪素を含有したインジウム錫酸化物を形成した。その上に、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着した層を、層全体のＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとの重量比が１：０．６７となるように１２０ｎｍの厚さで形成した。
【０１７９】
そして、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着した層の上に、アルミニウムを２００ｎｍ形成し、その素子特性を調べた。
【０１８０】
有機化合物の蒸着レートを０．４ｎｍ／ｓとし、基板の回転（公転）数を８ｒｐｍとしてＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを含む層を形成した素子を素子１、有機化合物の蒸着レートを０．４ｎｍ／ｓとし、基板の回転（公転）数を２ｒｐｍとしてＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを含む層を形成した素子を素子２、有機化合物の蒸着レートを１．６ｎｍ／ｓとし、基板の回転（公転）数を８ｒｐｍとしてＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを含む層を形成した素子を素子３とした。素子１〜素子３の電流密度―電圧特性を図１１に示す。
【０１８１】
図１１からわかるように、素子１は、素子２や素子３よりも、電極間の方向（積層方向）に電流が流れやすいことがわかる。
【０１８２】
また素子１〜素子３の断面を透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて観察した。観察して得られた像（ＴＥＭ像）を図１２〜図１７に示す。図１２は素子１を観察して得られた像（倍率：１５万倍）であり、図１３は素子１を観察して得られた像（倍率：１００万倍）であり、図１４は素子２を観察して得られた像（倍率：１５万倍）であり、図１５は素子２を観察して得られた像（倍率：１００万倍）であり、図１６は素子３を観察して得られた像（倍率：１５万倍）であり、図１７は素子３を観察して得られた像（倍率：１００万倍）である。
【０１８３】
図１２〜図１７から、色の濃い第１の領域と色の淡い第２の領域とが交互に存在することがわかる。色の濃い第１の領域は、平均原子量が高い領域であり、色の淡い第２の領域は平均原子量の小さい部分である。本発明の複合材料を含む層に含まれる無機化合物は有機化合物よりも原子量が大きいため、ＴＥＭ像における色の濃い第１の領域は無機化合物が多く含まれる領域であり、色の淡い第２の領域は有機化合物が多く含まれる領域である。
【０１８４】
本実施例の場合では、色の濃い第１の領域は酸化モリブデンの濃度が高い領域であり、色の淡い第２の領域はＤＮＴＰＤの濃度が高い領域である。したがって、本実施例で作製した素子では、酸化モリブデンの濃度が高い領域と酸化モリブデンの濃度が低い領域とが交互に存在していることがわかった。
【０１８５】
また、図１３、図１５、図１７に示す矢印は、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンの濃度比の周期的変化の一周期を示している。素子１において、濃度比の周期的変化の一周期は、約３ｎｍであった。また、素子２および素子３において、濃度比の周期的変化は、約１２ｎｍであった。
【０１８６】
よって、素子１は、素子２や素子３に比べ非常に短い周期で、酸化モリブデンの濃度が高い領域と酸化モリブデンの濃度が低い領域とが繰り返されていることがわかる。これは、蒸着レートを大きくすること、または、基板回転数を遅くすることにより、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとの濃度比の周期的変化の一周期は長くなったことを示している。
【０１８７】
また、図１２〜図１７の透過型電子顕微鏡による観察結果と、図１１の電流密度―電圧特性から、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとの濃度比の周期的変化の周期を短くすることにより、積層方向の電流が流れやすくなり、導電率が向上したことがわかる。よって、有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化を制御することにより、所望の導電率を有する層を形成することができる。
【０１８８】
本実施例では、透過型電子顕微鏡を用いて素子の断面を観察したが、電子密度や平均原子量の差を検知する手段であれば、素子の観察は可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光素子を説明する図。
【図６】本発明の発光素子を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の発光装置を用いた電気機器を説明する図。
【図１０】本発明の発光素子を説明する図。
【図１１】複合材料を含む層の電流密度―電圧特性を示す図。
【図１２】複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。
【図１３】複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。
【図１４】複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。
【図１５】複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。
【図１６】複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。
【図１７】複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。
【図１８】複合材料を含む層の濃度分布の一例を示す図。
【図１９】本発明の発光素子を説明する図。
【図２０】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図２１】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図２２】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【図２３】本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。
【符号の説明】
【０１９０】
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
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
５０１    第１の電極
５０２    第２の電極
５１１    第１の発光ユニット
５１２    第２の発光ユニット
５１３    電荷発生層
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
１０１２    回転板
１０１３    軸
１０２２    保持部
１０２６    回転板
１０２７    軸
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
１０１１ａ    蒸発源
１０１１ｂ    蒸発源
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
１０２５ａ    被処理物
１０３１ａ    蒸発源
１０３１ｂ    蒸発源
【図１】
2006319325.tif 000002
【図２】
2006319325.tif 000003
【図３】
2006319325.tif 000004
【図４】
2006319325.tif 000005
【図５】
2006319325.tif 000006
【図６】
2006319325.tif 000007
【図７】
2006319325.tif 000008
【図８】
2006319325.tif 000009
【図９】
2006319325.tif 000010
【図１０】
2006319325.tif 000011
【図１１】
2006319325.tif 000012
【図１９】
2006319325.tif 000013
【図２０】
2006319325.tif 000014
【図２１】
2006319325.tif 000015
【図２２】
2006319325.tif 000016
【図２３】
2006319325.tif 000017
【図１２】
2006319325.tif 000018
【図１３】
2006319325.tif 000019
【図１４】
2006319325.tif 000020
【図１５】
2006319325.tif 000021
【図１６】
2006319325.tif 000022
【図１７】
2006319325.tif 000023
【図１８】
2006319325.tif 000024